Гумова суміш на основі ненасиченого каучуку

Винахід, що заявляється, відноситься до хімічної технології і може бути використане в шинній промисловості. Відомі гумові суміші на основі ненасичених каучуків по авторським свідоцтвам СРСР №1219606 класу С 08 L 9/00, опублікованому в бюлетені №11 за 1986р., №1359277 класу С 08 L 9/00, С 08 К 13/02//(С 08 К 13/02, 9:04), опублікованому в бюлетені №46 за 1987р., і по патенту США №4764547 класу С 08 К 9/04, опублікованому в бюлетені т.1093 №3 за 1988р. Винаходи забезпечують збільшення міцності і динамічної витривалості вулканізатів гуми, виготовлення яких передбачає використання технічного вуглецю, модифікованого амінними сполуками (винаходи СРСР), або сполуками типу аміну і хіноліну (патент США). Недоліком цих способів є необхідність модифікації технічного вуглецю, що ускладнює технологічний процес і збільшує собівартість продукції. Найбільш близькою до рішення, що заявляється, як по технічній суті, так і по досягаемому результату є гумова суміш по авторському свідоцтву СРСР №1151552 класу С 08 L 9/02, опублікованому в бюлетені №15 за 1985р. Гумова суміш вмішує ненасичений каучук, сірку, меркаптобензотіазол, стеаринову кислоту, оксид цинку і технічний вуглець з питомою геометричною поверхнею 90-110м 2/г, який модифіковано 7-10мас.% сірководню. Така суміш забезпечує тепло - і хімічну стійкість гуми яка виготовлюється із згаданої суміші. Недоліком винаходу є трудність диспергування і змішування компонентів суміші, а також те, що меркаптобензотіазол зменшує індукційний період вулканізації, що ускладнює переробку гумової суміші і погіршує якість напівфабрикатів. Задачею винаходу, що заявляється, є покращення умов виготовлення і переробки гумової суміші на основі ненасиченого каучук у, підвищення якості виготовлених з цієї суміші виробів і розширення арсеналу засобів для виготовлення високоякісної гумової продукції. Поставлена задача вирішується тим, що відома гумова суміш на основі ненасиченого каучук у, яка містить сірку, прискорювач вулканізації і його активатор, активний наповнювач, пластифікатор, модифікатор, сповільнювач підвулканізації і антиоксидант, згідно з винаходом, гумова суміш додатково вміщує 2-меркаптобензімідазол або його цинкову сіль і м-феніленбісмалеінімід в масовому співвідношенні 1: (1-4) у комбінації із стеаратом цинку і технічним вуглецем типу N220 при наступному співвідношенні компонентів, мас. ч.: Ненасичений каучук Сірка Стеарат цинку Прискорювач вулканізації Технічний вуглець типу N220 Пластифікатор Сповільнювач підвулканізації Антиоксидант м-феніленбісмалеінімід 2-меркаптобензімідазол або його цинкова сіль 100 0,8-2,5 3,0-10,0 0,6-4,0 30-60 2-16 0,1-0,5 0,5-2,5 0,5-2,0 0,5-2,0 Для виготовлення гумової суміші можуть бути використані карбоцепні ненасичені неполярні каучуки, зокрема НК, СКІ-3, СКД і СКС, або їх комбінації. Гумова суміш передбачає використання стандартних прискорювачів сірчаної вулканізації (каптакс, альтакс і такі інші), пластифікаторів (масло ПН-6, каніфоль, октофор N і інші) і антиоксидантів (діафену ФП, ацетонанілу Ρ і т.п.) або їх комбінації. Використання стеарату цинку забезпечує його однорідний розподіл в об'ємі гумової суміші, що сумісно з мфеніленбісмалеінімідом, з 2-меркаптобензімідазолом або його цинковою сілью і технічним вуглецем типу N220, який має високорозвинену питому геометричну поверхню (у межах 100-135м 2/г), забезпечує одержання високих фізико-механічних показників продукції, виготовленої з цієї суміші. Окрім цього, сумісне використання 2-меркаптобензімідазолу або його цинкової солі і м-феніленбісмалеініміду в співвідношенні 1: (1-4) мас. ч. збільшує твердість і зменшує де формацію вулканізованої гуми, чим покращує зносостійкість та довговічність виробів. При цьому слід пам'ятати, що нарізне використовування вище згаданих сполук приводить до зменшення індукційного періоду вулканізації (в першому випадку) і зменшення твердості вулканізатів, а їх сумісне використання (в заданих пропорціях) ліквідує ці недоліки. Тобто наочна наявність синергічного ефекту. Викладене вище пояснюється прикладами конкретного виконання. Приклад 1. Гумову суміш приготовляють у лабораторному гумозмішувачі у дві стадії. При цьому вулканізуючі і модифікуючі компоненти, в тому числі і компоненти, які використовуються в невеликій кількості, вводять в гумову суміш на другій стадії. Вміст компонентів гумових сумішей (по цьому і послідуючим прикладам) приведено в таблиці 1. Режим виготовлення гумової суміші: Термін 1-ої стадії - 4 хвилини, 2-ої стадії - 2 хвилини. Температура в кінці циклу: 1-оїстадії - 130-135°С, 2-ої стадії - 100-105°С. Вулканізацію зразків для дослідів проводили в пресі при температурі верхньої і нижньої плит відповідно 175°С та 120°С на протязі 12 годин. Фізико-механічні випробування зразків і випробування на стиснення проводили на динамометрі РМ-102. При цьому стиснення вимірювали при питомому навантаженні на зразок рівному 1,25МПа. Результати фізико-механічних випробувань зведені у таблиці 2, а дослідів на стиснення - у таблиці 3. Результати випробувань, які приведені у таблиці 2, показують що гуми з гумових сумішей, що заявляються (приклади 2,3,6,7,10 та 11) мають більш високу твердість, меншу деформацію, теплостійкі у жорстких умовах старіння (при 120oС протягом 96 годин), а самі гумові суміші зберігають значення індукційного періоду, необхідні для забезпечення переробки суміші. Результати дослідів на стиснення зразків підтверджують доцільність заявляємих меж використання модифікаторів (приклади 2, 3, 4, 5 та 6 у таблиці 3). Заявляєме технічне рішення випробуване у лабораторних умовах ДержНДІ ВГШ м. Дніпропетровська. Таблиця 1 Найменув ання компонентів гумової суміші Вміст компонентів (мас,ч,) в прикладах 1 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 100 0,8 0,3 0,5 0,1 100 2,5 2,0 1,0 0,5 100 3,0 2,5 1,2 0,7 50 30 20 0,6 0,2 0,3 0,05 50 30 20 0,8 0,3 0,5 0,1 50 30 20 2,5 2,0 1,0 0,5 50 30 20 3,0 2,5 1,2 0,7 50 30 20 0,6 0,2 0,3 0,05 50 30 20 0,8 0,3 0,5 0,1 50 30 20 2,5 2,0 1,0 0,5 50 30 20 3,0 2,5 1,2 0,7 Про тотип 100 1,5 0,5 0,5 0,3 2,0 12,0 14,0 4,0 2,0 1,5 2,0 2,0 0,4 0,8 0,4 0,2 0,1 3,0 0,5 1,0 0,5 0,3 0,2 10,0 12,0 3,0 1,0 1,0 1,5 12,0 14,0 4,0 2,0 1,5 2,0 2,0 0,4 0,8 0,4 0,2 0,1 3,0 0,5 1,0 0,5 0,3 0,2 10,0 12,0 3,0 1,0 1,0 1,5 12,0 14,0 4,0 2,0 1,5 2,0 2,0 0,4 0,8 0,4 0,2 0,1 3,0 0,5 1,0 0,5 0,3 0,2 10,0 12,0 3,0 1,0 1,0 1,5 12,0 14,0 4,0 2,0 1,5 2,0 5,0 3,0 2,5 3,0 1,0 1,0 40 30 60 70 20 30 60 70 20 30 60 70 20 30 60 70 0,5 2,0 2,5 0,4 0,5 2,0 2,5 0,4 0,5 2,0 2,5 1,5 0,5 2,0 2,5 0,2 0,5 2,0 2,5 0,2 0,5 2,0 2,5 0,3 0,5 2,0 2,5 0,3 2,0 2,5 0,2 0,3 2,0 2,5 0,2 0,3 2,0 2,5 0,2 0,3 2,0 2,5 0,2 0,9 2 НК 100 СКІ -3 СКД СКС-30 АРКМ-15 Сірка 0,6 Су льфенамі д N 0,2 Гексод 0,3 Сантогар д PVI 0,05 Стеаринов а кислота Оксид цинку Стеарат цинку 2,0 Масло ПН-6 0,4 Кані фоль 0,8 Окто фор N 0,4 Диафен ФП 0,2 Ацетонаніл Ρ 0,1 Технічний в у глець П-245 Технічний ву глець 20 типу N220 м- фе нілен бісма0,4 леінімі д 2-меркап тобе нзі0,2 мідазол Альтакс 0,2 меркаптобен зотіазол 3 4 100 0,8 0,3 0,5 0,1 100 2,5 2,0 1,0 0,5 3,0 0,5 1,0 0,5 0,3 0,2 10,0 12,0 3,0 1,0 1,0 1,5 5 100 100 3,0 0,6 2,5 0,2 1 2 0,3 0,7 0,05 Таблиця 2 Найменув ання фізико-механічних показників Період до початку вулканізації (по Муні) при 120°С, хв илини Тв ердість по Шору А, умов. од Деформація зразка під нав антаженням 1,25 МПа, мм Умов не напруження при подовженні 300%, МПа Умов на міцність при розтягненні, МПа при 23°С після старіння 100°С 72год, після старіння 120оС 96 год, Відносне подов ження при розрив і, % при 23°С Опір роздиранню, кН/м Опір багаторазов ої деформації 100% Значення фізико-механічних показників по прикладам 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 21 23 29 30 18 20 28 29 17 19 25 27 15 17 18 185 Прототип 20 56 63 70 72 55 60 68 71 63 65 75 78 49 53 57 61 62 35 25 20 19 37 30 25 23 25 21 195 19,0 41 39 34 31 32 13, 5 13, 1 10,5 10,2 12,5 12,3 11,9 10,5 13,4 132 12,1 12,0 12,1 11,7 112 10,7 12,9 21, 0 23 26 26,8 20,5 22 25 25,6 185 18,7 20,8 212 19,8 20,7 20,9 21,4 21,5 19 3 19, 6 19,8 20,0 18,7 19 193 195 9,5 103 115 12,8 93 10,4 123 12,5 18,6 10 12 12,4 12,7 8,4 9,6 11,5 11,8 85 8,8 93 9,6 8,5 8,7 8,9 9,1 8,8 61 0 57 0 565 560 630 605 580 570 563 545 540 530 561 552 543 535 580 13 0 13 5 138 140 126 128 133 135 85 88 92 95 86 89 97 98 125 му подовженню, тис, циклів : після старіння 12 15 0 6 100оС 72год, після старіння 32 3,5 120°С 96год, 185 188 115 116 157 161 187 196 233 235 210 222 235 243 91 3,8 3,8 2,9 3,1 3,5 3,6 6,7 75 83 8,6 73 8,4 8,7 8,9 0,4 Таблиця 3 Найменування Показники по прикладам 3 4 5 1 (контрольний) 1.Компонентів м-феніленбісмалеінімід (МФБМ), мас. ч. 2-меркаптобензімідазол(МБІ) СпіввідношенняМФБМ : МБІ 2. Показників Твердість по Шору А, умов. од. Деформація зразка під навантаженням 1,25МПа, мм Умовне напруження 300%, МПа Умовна міцність при розтягуванні, МПа Відносне подовження при розриві, % Опір роздиру, кН/м 2 6 7 (контрольний) 2.5 2,0 1,5 2 2 0,5 1 0,5 5:1 0,5 4:1 0,5 3:1 1 2:1 2 1:1 0,5 1:1 2 1:2 63 31,0 72 22,8 74 19,1 75 20,2 73 19,9 72 23,7 62 35,2 12,8 12,4 11,5 13:2 11,6 13,0 9,2 25,9 25,0 26,1 24,2 27,5 25,3 26,8 540 550 530 560 530 540 560 128 136 114 125 137 118 121