Активатор вулканізації шинних гум

Активатор вулканізації шинних гум на основі оксиду цинку, стеаринової кислоти та каоліну, який відрізняється тим, що додатково містить альтакс і сірку при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: оксид цинку 25,0-35,0 стеаринова кислота 3,0-5,0 альтакс 4,0-6,0 сірка 8,0-12,0 каолін решта. Винахід відноситься до використання неорганічних або низькомолекулярних органічних речовин як компонентів для композицій на основі високомолекулярних сполук, зокрема до способів одержання активаторів вулканізації гум на основі оксидів металів. Найширше як активатор вулканізації гум загального призначення використовують оксид цинку [Кошелев Ф.Ф., Корнев А.Е., Буканов A.M. Общая технология резины.- М.: Химия, 1978. - 528с.] [1]. Оксид цинку характеризується стабільністю структуруючої здатності, покращує технічні властивості гум, підвищує модуль, опір розриву і роздиру, а також динамічну витривалість гум. Як недолік слід підкреслити його високу вартість і виснаженість світових запасів цинку. Це спонукає до пошуків більш дешевих, однак не менш ефективних, активаторів вулканізації на основі оксиду цинку. Відомий композиційний активатор вулканізації гум, що представляє собою суміш оксиду цинку з органічними інгредієнтами гум, в основному меркаптоімідазоліном, поліізобутиленом, толуолгуанідином [Справочник резинщика. Материалы резинового производства. - М.: Химия, 1971.- 608с.] [2]. Недоліком відомого активатора вулканізації є його значна вартість, що перевищує вартість самого оксиду цинку за рахунок високої вартості органічних складових. Найбільш близьким до винаходу за технічною суттю і результатом, що досягається, є активатор вулканізації за способом одержання активатора вулканізації за способом одержання активатора вулканізації гум [Заявка на винахід Na 2007 06230 від 05.06.07, Кл. С08К3/22] [3]. Активатор вулканізації гум представляє собою суміш оксиду цинку, стеаринової кислоти і каоліну при наступному масовому співвідношенні компонентів, мас.%: оксид цинку 30,0-50,0 стеаринова кислота 3,0-5,0 каолін решта до 100. Компоненти активатора змішуються з енергією 20-100кДж/кг в лабораторному кульковому млині. Використання відомого активатора вулканізації у виробництві шинних гум з підвищеною термодинамічною витривалістю вимагає суттєвого коригування рецептур гумових сумішей з метою реалізації фізико-механічних показників гум, які досягаються лише при використанні оксиду цинку. Для порівняльної оцінки фізико-механічних показників гум з використанням оксиду цинку і акти (19) UA (11) 88381 (13) C2 (21) a200714667 (22) 25.12.2007 (24) 12.10.2009 (46) 12.10.2009, Бюл.№ 19, 2009 р. (72) ШИЛО ВАЛЕРІЙ ВІТАЛІЙОВИЧ, КУЛАГА ТЕТЯНА ЄВГЕНІЇВНА, ТЕРЛІКОВСЬКИЙ ЄВГЕНІЙ ВАСИЛЬОВИЧ (73) ТОВАРИСТВО З ОБМЕЖЕНОЮ ВІДПОВІДАЛЬНІСТЮ ФІРМА "ЕКО-ТМ" (56) SU 1712367, A1, 15.02.1992 WO/2003/029337, 10.04.2003 UA a 200706230, 05.06.2007 3 ватора вулканізації були проведені дослідження з використанням шинних протекторних сумішей складу 50м.ч. СКІ-3+20м.ч. БСК+30м.ч. СКД+50м.ч. N220 при вмісті активатора 4м.ч. Дані представлені в таблиці, приклади 1-9 і 11. Із представлених даних витікає, що використання активатора вулканізації [3] у порівнянні з оксидом цинку призводить до суттєвого погіршення фізикомеханічних показників шинних гум, особливо при підвищених температурах та багаторазовому деформуванні. Таким чином, основними недоліками відомого активатора вулканізації [3] є: - недостатньо високі фізико-механічні показники гум на основі відомого активатора вулканізації; - недостатня теплостійкість та динамічна витривалість гум, що потребує коригування рецептур практично всіх сумішей та ускладнює технологію його використання. Задачею винаходу є розробка активатора вулканізації шинних гум, в якому використання допоміжних компонентів забезпечило б одержання економічного активатора вулканізації з високими фізико-механічними показниками при довготривалих термічних та динамічних впливах на рівні оксиду цинку, що дозволить ефективно використовувати його в шинних гумах. Для вирішення поставленої задачі запропоновано активатор вулканізації шинних гум на основі оксиду цинку, стеаринової кислоти та каоліну, який згідно з винаходом, додатково містить альтакс і сірку при наступному масовому співвідношенні компонентів, мас.% : оксид цинку 25,0-35,0 стеаринова кислота 3,0-5,0 альтакс 4,0-6,0 сірка 8,0-12,0 каолін решта до 100. Нами вперше показано, що заявляємий склад активатора вулканізації на основі оксиду цинку, що додатково містить альтакс і сірку, забезпечує одержання шинних гум з високими фізикомеханічними показниками при термічних та динамічних впливах, які досягаються лише при використанні оксиду цинку. Таким чином, сукупність суттєвих ознак активатора вулканізації шинних гум, що заявляється, є необхідною і достатньою для досягнення технічного результату, який забезпечується винаходом одержання економічного активатора вулканізації з високими фізико-механічними показниками при термічних та динамічних впливах, відповідними тим, які досягаються при використанні оксиду цинку. Винахід реалізується наступним чином. Для одержання активатора вулканізації беруть оксид цинку - білила цинкові марки БЦОМ (ГОСТ202-84), стеаринову кислоту (ГОСТ 941978), альтакс (ГОСТ7087-74), сірку мелену (ГОСТ 127.2-93) та каолін марки П-2 (ГОСТ 21285-75) при наступному масовому співвідношенні, мас.- %: оксид цинку 25,0-35,0 стеаринова кислота 3,0-5,0 альтакс 4,0-6,0 сірка 8,0-12,0 88381 4 каолін решта до 100. Суміш зазначених компонентів змішують з енергією 20-100кДж/кг в лабораторному кульковому млині протягом 1-5 год. Для визначення кінетичних параметрів вулканізації та фізико-механічних показників гум із одержаним активатором вулканізації та активаторами за способами [1] і [3] використовували стандартну протекторну гумову суміш на основі 50,0м.ч. СКІ-3, 20,0м.ч. БСК, 30,0м.ч. СКД і 58,0м.ч. N220 та активатор вулканізації в кількості 4,0мас.ч., що зазвичай застосовується при вхідному контролі компонентів шинних гум. Фізико-механічні показники вулканізованих гум (умовну міцність під час розтягування, відносне подовження під час розриву, стійкість при роздирі, витривалість при багатократному розтяганні) визначали за стандартними методиками [ ГОСТ 27075 зі зм. 1, 2, 3. Методы определения упругопрочностных свойств при растяжении ] [5]. Приклад реалізації за винаходом Брали 30,0г оксиду цинку, 10,0г альтаксу, 20,0г сірки, 8,0г стеаринової кислоти та 102,0г каоліну, вносили в барабан кулькового млина та змішували компоненти з енергією 60кДж/кг протягом 3 годин. Одержали активатор вулканізації гум наступного складу, мас.%: оксид цинку 30,0 стеаринова кислота 4,0 альтакс 5,0 сірка 10,0 каолін 51,0. Для визначення структуруючої здатності одержаного активатора вулканізації 7,5г останнього вводили в шинну протекторну суміш: каучук СКІ-3 50,0г, каучук БСК - 20,0г, каучук СКД - 30,0г, каучук N220 - 50,0г. Гумову суміш використовували для формування стандартних зразків на фізико-механічні випробування. Фізико-механічні показники вулканізованої при 153°С протягом 25 хвилин гуми при 23°С становлять: умовна міцність під час розтягування - 20,5МПа, відносне подовження під час розриву - 570%, стійкість при роздирі - 83кН/м, витривалість при багатократному розтяганні Е=150% - 18,7тис.циклів. Дані приведено в таблиці, приклад 2. Аналогічно прикладу реалізації за винаходом були проведені досліди по визначенню фізикомеханічних показників шинних гум однієї рецептури при використанні активатора вулканізації з різним масовим співвідношенням компонентів, як у заявленому діапазоні, так і при позамежних значеннях. Отримані результати представлені в таблиці (приклади 1-9 ). Встановлено, що при використанні активатора вулканізації із співвідношенням компонентів, що заявляється, формують гуми з фізико-механічними показниками, ідентичними фізико-механічним показникам гум, сформованих з використанням такої ж кількості оксиду цинку (таблиця, приклади 1-3, 10). При позамежному зменшенні вмісту в активаторі оксиду цинку, наприклад до 20мас.%, при одночасному підвищенні вмісту каоліну до 57мас.%, 5 88381 фізико-механічні показники гум менші від фізикомеханічних показників гум на основі оксиду цинку за рахунок недостатньої кількості основного активуючого компонента (таблиця, приклад 4). При позамежному збільшенні вмісту в активаторі оксиду цинку, наприклад до 40мас.%, при одночасному зменшенні вмісту каоліну до 45мас.%, фізико-механічні показники гум переважають аналогічні характеристики гум з використання лише оксиду цинку (таблиця, приклад 5), але спостерігається підвулканізація сумішей, яка призводить до скорочення строку служби гум. Позамежне зменшення в активаторі вмісту альтакса, наприклад до 3,5мас.%, призводить до зниження активуючої здатності матеріалу порівняно з оксидом цинку за рахунок недостатньої активації оксиду цинку в активатор: (таблиця, приклад 6). Позамежне підвищення вмісту в активаторі альтакса, наприклад до 6,5мас.%, не призводить до суттєвих змін характеристик активатора вулканізації, проте спричиняє агрегацію матеріалу та ускладнює реалізацію технології (таблиця, приклад 7). Позамежне зменшення в активаторі вмісту сірки, наприклад до 7%, призводить до зниження ак 6 тивуючої здатності матеріалу порівняно з оксидом цинку (таблиця, приклад 8). Позамежне підвищення вмісту в активаторі сірки, наприклад до 13%, не спричиняє суттєві зміни характеристик активатора вулканізації, але призводить до підвулканізації сумішей (таблиця, приклад 9 ). Заявлені кількості каоліну забезпечують одержання сипучих гомогенних порошків, що легко розподіляються в гумових сумішах. Переваги запропонованого способу одержання активатора вулканізації шинних гум в порівнянні з відомим [3] полягають в наступному: - використання заявляемого активатора вулканізації забезпечує високі фізико-механічні показники гум, ідентичні показникам при використанні оксиду цинку; - кількісний та якісний склад активатора вулканізації за способом забезпечує значне зменшення його вартості та відповідно вартості гум з його використанням. Використання активатора вулканізації згідно заявляемого способу виключає необхідність коригування рецептур гумових сумішей різноманітного технічного призначення, особливо шинних. Таблиця Склад активатора вулканізації, мас.% № п/п оксид цинку Стеаринова кислота альтакс сірка каолін 1 2 3 4 5 6 1 2 3 25,0 30,0 35,0 5,0 4,0 3,0 6,0 5,0 4,0 12,0 10,0 8,0 54,0 51,0 50,0 4 5 6 7 8 9 20,0 40,0 30,0 30,0 30,0 30,0 5,0 3,0 4,0 4,0 4,0 4,0 6,0 4,0 3,5 6,5 5,0 5,0 12,0 8,0 10,0 10,0 7,0 13,0 57,0 45,0 47,549,5 54,0 48,0 10 100,0 11 40,0 4,0 56,0 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко Фізико-механічні показники гум умовна міцність, Відносне опір роздиранню, Витривалість МПа подовження, % КН /м при розтягненні Е=150%тис. 23° 120°С 120°С 120°С 23°С 23°С цикл. С 12год. 24год. 12год. 24год. 12год. 24год. 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 за винаходом 20,0 14,0 ПД 560 330 280 18,0 79 50 39 20,5 14,3 11,2 570 340 290 18,7 83 55 42 21,0 14,5 11,5 580 350 300 19,2 85 60 45 позамежні значення 18,0 13,0 10,0 530 300 260 17,0 70 50 28 21,0 14,8 11,7 585 360 270 19,3 85 60 48 17,0 12,1 9,7 520 280 230 16,5 65 45 25 20,2 14,0 11,0 555 335 280 18,5 80 53 40 18,5 13,5 10,5 540 305 260 17,3 73 52 30 20,5 14,2 11,0 560 345 280 19,0 82 52 39 за способом [1] 21,0 14,3 11,4 575 345 295 19,0 85 58 44 за способом [3] 17,2 12,0 9,7 510 280 260 16,0 63 42 23 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601