Спосіб одержання технологічної добавки для гумових сумішей

Спосіб одержання технологічної добавки для гумових сумішей методом твердофазного синтезу із жирної кислоти фракцій С 10-C25, оксиду цинку та простих олігоефірів загальної формули: R1 - ( -CH2 - CH - O)n -H Винахід відноситься до промисловості інгредієнтів гумових сумішей, а саме до одержання технологічних добавок, які покращують те хнологічні властивості гумових сумішей та не впливають негативно на фізико-механічні властивості вулканізатів. Відомий спосіб одержання технологічної добавки для гумових сумішей шля хом етерифікації гліколем карбоксилвмістних сполук, які знаходяться в кубовому залишку колони дистилляції виробництва ε-капролактама (А.С. СРСР №1520071, МКИ С08L9/06, «Способ получения пластификатора», А.П. Пучков и др., Б.И.№41,1989г.). Недоліком данного способу одержання технологічної добавки є те, що цільовий продукт має низьку та нестабільну якість: не має необхідної пластифікуючої та диспергуючої здібності, а також не активує процес вулканізації. Сам спосіб одержання технологічної добавки вимагає значних витрат енергії та часу. Відомий спосіб одержання технологічної добавки для гумових сумішей методом твердофазного синтезу цинкової солі жирної кислоти фракцій С 10С25, яка додатково містить жирну кислоту фракцій С10-С21, або оксиетиловану жирну кислоту фракцій С16-С21 із ступенню оксиетилування 15-20, або їх суміш - Диспактол, Диспактол ЦМ, Диспактол Μ (1.1.Патент Російської Федерації №2054016, МКИ С08К5/09, «Диспергатор резиновых смесей», Б.С. Гришин и др., Б.И. №4, 1992г, 2. Новые материалы полифункционального действия / Писаренко Т.Н., Ельшевская Е.А., Почникова И.Г., Васильевых Н.Я., Гришин Б.С. // Тез. докл. Междун. конф.-М.1994г, с.224-232). Але по вказаному способу одержують технологічні добавки з недостатньою ефективністю дії на технологічні властивості гумових сумішей. Найбільш близьким по технічній сутності та результату, що досягається, є спосіб одержання технологічної добавки методом твердофазного синтезу із жирної кислоти фракцій С 10-С25 та окису цинку в присутності простих олігоефірів загальної формули: R2 (19) UA (11) 55865 (13) C2 , де n= 2-120; R1 -ОН; -С4H9 ; R2 = -Н; -СН3; при масовому співвідношенні вказаних компонентів 1: (0,1-1,5): (0,01-0,3) відповідно, який відрізняється тим, що синтез проводять в присутності кальцієвих солей жирних кислот фракцій С 10-С25 концентрації 10-90% від маси цільового продукту. при масовому співвідношенні вказаних компонентів 1: (0,1-1,5): (0,01:0,3) відповідно. При здійсненні відомого способу одержання технологічної добавки останню одержують недостатньо високої якості, що виявляється в недостатньому рівні зниження боязкості, жорсткості та 3 55865 4 підвищення пластичності гумових сумішей. рату або олеату кальцію або їх суміш. ВідключаВ основу винаходу поставлена задача удоскоють обігрів, перемішують всю масу протягом 10 налення способу одержання технологічної добавки хвилин та потім її вигружають. з більш високим технічним результатом, а саме Аналогічно готуються технологічні добавки, що покращення якості цільового продукту, що проявзаявляються, з іншим співвідношенням вказаних ляється в більшому в порівнянні з прототипом компонентів. зниженні в’язкості, жорсткості та більшому підвиВ якості прототипу застосовують те хнологічну щенні пластичності гумових сумішей без погіршендобавку, яка одержана методом твердофазного ня фізико-механічних властивостей вулканізатів. синтезу із жирної кислоти фракцій С 10-С25 та окису Ознаками прототипу, які співпадають з суттєцинку в присутності простих олігоефірів при масовими ознаками винаходу, що заявляється, є сповому співвідношенні вказаних компонентів лучення жирної кислоти фракцій С 10-C25 та окису 1:0,3:0,1 (Патент України №35375, МКИ цинку в присутності простих олігоефірів методом 6С08К5/06, «Спосіб одержання технологічної дотвердофазного синтезу. бавки», Кутяніна B.C. та ін., Бюл. №2,1999р.) Задача вирішується тим, що те хнологічну доТехнологічну добавку, що заявляється, та пробавку одержують методом твердофазного синтезу тотип застосовують в складах жорстких гумових із жирної кислоти фракцій С 10-С25, окису цинку та сумішей для протектора (бігова частина) легкових простих олігоефірів при масовому співвідношенні шин Р( склад 1, табл.1) та для бортової стрічки вказаних компонентів 1: (0,1-1,5): (0,01:0,3) відпоЦМК шин (склад 2, табл.1), які виготовляються в відно, в присутності 10-90% від маси цільового промислових умовах в 3 стадії. продукту кальцієвих солей жирних кислот фракцій Всі гумові суміші, які містять технологічну доС10-С25. бавку, що заявляється, або прототип, готують в 2 Покращення якості технологічної добавки, що стадії. заявляється, пояснюється синергічною дією цинСклади одержаних технологічних добавок та кових та кальцієвих солей жирних кислот на техрезультати їх іспитів наведені в таблиці 2. нологічні властивості гумових сумішей. Гумові суміші готують в гумозмішувачі з об'Для одержання якісної технологічної добавки ємом змішувальної камери 2л. Швидкість оберпотрібно дотримувати вказану концентрацію кальтання роторів на першій стадії- 40об/хв, темперацієвих солей жирних кислот фракцій С 10-С25 в тура змішування-150°С, час змішування- 5’. складі технологічної добавки. Швидкість обертання роторів на другій стадії зміПри використанні у складі технологічної добашування - 30об/хв , температура змішування- 100 вки кальцієвих солей жирних кислот фракцій С 10°С, час змішування- 1,5’. Технологічні добавки С25 в концентрації нижче меле, які заявляються, не вводять сумісно з сипучими інгредієнтами та техвідбувається покращення якості гумових сумішей: нічним вуглецем на першій стадії змішування. Для в недостатній мірі знижується їх в'язкість, жорствивчення дії технологічних добавок на фізикокість та не підвищується пластичність. Якщо кальмеханічні властивості гум взірці вулканізують в цієві солі жирних кислот фракцій С 10-С25 вводити в електропресі при температурі 153±1°С на протязі концентрації вище меж, які заявляються, погіршу25 хвилин (склад 1, табл.1) та 20 хвилин (склад 2, ється якість технологічної добавки, що проявлятабл.1). ється в знижені стійкості гумових сумішей до пеВивчення технологічних та фізико-механічних редчасної вулканізації. властивостей гум проводять в відповідності з діюЗгідно даним, які має заявник, сукупність істочими ДСТами. тних ознак, що заявляється, які характеризують Технологічні властивості: суть винаходу, не відома з рівня техніки. Одже, в'язкість по Муні при 100°С - ДСТ 10722-76; винахід відповідає критерію "новизна". пластичність - ДСТ 415-75; В результаті проведеного аналізу встановлежорсткість по Дефо та еластичне відновленняно, що властивості ознак способу, що заявляється, ДСТ 1020175; не збігаються з властивостями аналогів, що вияввулканізаційні характеристики, які знімаються лені, додаткову класификацію ознак, які заявлені, на реометрі фірми виконати не можливо. Одже, ознаки, які заявля«Монсанто»- ДСТ 12535-84 ються, відповідають визначенню "відмінні ознаки". Фізико-механічні властивості вулканізатів: Суть винаходу, який заявляється, не випливає пружньо-міцні властивості при розтягуванні для спеціаліста явним чином з відомого рівня техДСТ 270-75; ніки. Сукупність ознак, які характеризують відомі опір роздиру - ДСТ 262-79; рішення (винаходи) не забезпечують досягнення динамічна виносливість - ДСТ 216-79, ДСТнових властивостей і тільки присутність відмінних 26365-84. ознак дозволяє одержати новий технічний резульЯк видно з даних, які наведені в таблиці 2, тат. Одже, винахід, який заявляється, відповідає технологічна добавка, що заявляється, в порівкритерію "винахідний рівень". нянні з прототипом на 10-12% знижує в'язкість Винахід ілюструють наступні приклади. маточних та готови х гумових сумішей, на 100В клейомішалку вводять 64,3г стеаринової ки230гс жорсткість по Дефо та на 10-15% підвищує слоти (ГОСТ 6484-64) та 6г поліетиленгліколю (ТУ їх пластичність. При цьому вулканізати з техноло6-36-6205603-12-89, ТУ 6-14-719-82, ТУ 6-14-826гічною добавкою, що заявляється, та прототипом 86). Введені компоненти при постійному переміпрактично рівноцінні за вулканізаційними (ts, t50, шуванні нагрівають до 140°С, а потім засипають Mmax) та фізико-механічними властивостями: ма19,2 г цинкових білил (ГОСТ 202-84) та 10 г стеають однаковий рівень умовного напруження при 5 55865 6 300 (200)% подовженні, умовної міцності при розристання при виготовлені технологічних добавок риві, опору роздиру, відносного подовження та кальцієвих солей ненасичених жирних кислот, а опору багаторазовому розтягуванню. також суміші насичених та ненасичених жирних Оптимальною масовою концентрацією кальцікислот на 13% знижується в'язкість, на 14% жорстєвих солей жирних кислот фракцій С 10-С25 при кість та на 16-18% підвищується пластичність гуодержанні технологічної добавки, що заявляється, мових сумішей в порівнянні з прототипом. При є 10-90%. цьому фізико-механічні властивості їх вулканізатів При використанні кальцієвих солей жирних кипрактично рівноцінні гумам з прототипом. слот фракцій С 10-С25 в концентрації нижче 10%, По способу, що заявляється, була виготовлезниження в'язкості і жорсткості гумових сумішей, на дослідна партія технологічної добавки для гута підвищення їх пластичності в порівнянні з промових сумішей та направлена на виробниче витотипом практично не відбувається. Якщо викорипробування на ОАО "Дніпрошина" та ЗАТ СП стовувати кальцієві солі жирних кислот фракцій «Росава». С10-С25 в концентрації вище 90%, знижується стійВипробування показали високий технічний рекість гумових сумішей до передчасної вулканізації зультат та підтвердили ефективність способу одета густо та вулканізаційної сітки. ржання технологічної добавки для гумових суміНаведені в прикладах 3 та 4 результати свідшей, що заявляється. чать про те, що синтез технологічної добавки, що Таким чином, спосіб одержання технологічної заявляється, можливо проводити в присутності добавки для гумових сумішей, який заявляється, кальцієвих солей не тільки насичених, але й ненавідповідає критерію «промислова застосовність». сичених жирних кислот або їх суміші. В разі викоТаблиця 1 Рецептура гумових сумішей для іспиту те хнологічної добавки, що заявляється Найменування інгредієнтів СКМС-30АРК НК пластикат (2 пр ) СКМС-30АРКМ-15 Сірка молота Сульфенамід Μ Сульфенамід Ц Дитіодиморфолін Сантагард PVI Оксид цинку Смола СІС Стеаринова кислота Олеїнова кислота Масло ПН-6ш Каніфоль соснова Діафен ФП Ацетонаніл Ρ Фталевий ангідрид Воск ЗВП Технічений вуглець П-245 Технічений вуглець П-514 Технологічна добавка, що заявляється Концентрація інгредієнтів в складах, мас. ч. Протектор(бігова) Бортова стрічка ЦМК шин 1 2 100,0 40,0 60,0 1,3 2,0 1,3 1,3 1,0 0,4 3,0 5,0 4,0 3,0 2,0 2,0 6,0 2,0 2,0 1,5 2,0 1,0 2,0 0,5 1,0 2,0 60,0 40 40 3,0 3,0 7 55865 8 Таблиця 2 Результати випробув ання технологічної добав ки в складі шинних гум № Обєкти дослідження 1 1 2 Технологічна добавка, що одержана методом твердо фазного синтезу із жирної кислоти фракцій С10-С25 та окису цинку в присутності поліетиленгліколя (R1=-ОН: R2:=-H, n=40) при масовому співв ідношенні в казаних компонентів 1:0.3:0,1 (прототип) 2 Технологічні в ластивості Фізико-механічні в ластив ості В’язкість Вулканізаційні харакОпір по Муні теристики, зняті на багато при реометрі «Монсанто» Умов на ВіноразоЖорстУмов не наОпір 100°С. Пластиміість сне в ому кість по пруження при розпри поум. од. Дефо, чність, М подовженні диру розтяод розри- вженпісля гс (%), МПа кН/м гув анTs , хв T50, хв max., стадії в і, МПа ня % ню до * Нм змішу100%. в ання цикл 200 300 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Скл ад гумов ої суміші 1 2 96 98 78 80 1500 2550 0,37 0,27 7’59’’ 6’48’’ 10’14’’ 41,1 9’13" 49,3 13,4 12,9 20,1 17,8 475 286 75 73 5500 2700 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 96 98 87 89 87 89 86 89 86 88 89 90 78 79 70 71 70 71 69 71 69 70 70 71 1550 2500 1350 2350 1320 2320 1330 2350 1320 2350 1350 2400 0,36 0,26 0,40 0,30 0,40 0,30 0,41 0,30 0,41 0,31 0,39 0,29 7’50’’ 6’40’’ 7’45’ 6’30’’ 7’40’’ 6'34" 7'42" 6’30" 7'47" 6'38" 6’10’’ 6’00’’ 10’10’’ 9’15" 10’05’’ 9’17’’ 10’07’’ 9’09’’ 10’00’’ 9’01’’ 10’12’’ 9’15’’ 9’51’’ 8'36" 12,9 13,0 12,7 13,0 13,0 11,0 12,5 12,7 13,0 12,4 13,0 10,5 19,9 17,4 20,2 17,9 19,8 18,0 20,5 17,9 19,8 17,9 20,2 18,0 470 290 480 300 490 280 470 300 490 290 480 290 72 75 73 73 71 76 74 73 72 74 73 76 5650 2800 6000 2950 5450 3000 5700 2600 5900 2850 5650 2700 Технологічна добавка, що заяв ляється, яка одержана методом твердофазного синтезу із жирної кислоти фракцій С10-С25 окису цинку та поліетиленгліколя (R1=ОН:R2=-H, n=40) при масов ому співв ідношенні вказаних компонентів 1:0,3:0,1, в присутності кальцієв их солей насичених жирних кислот фракцій C10-С25 в масов ій концентрації. %. 5 10 40 60 90 95 40,0 48,9 40,5 48,3 40,8 49,2 41,0 48.3 40,5 48,8 38,6 46,0 9 55865 10 Продов ження таблиці 2 1 3 4 2 3 Технологічна добавка, що заяв ляється, яка одержана методом твердофазного синтезу із жирної кислоти фракцій С10-С25. окису цинку та поліетиленгліколя (R1=-ОН; R2=-H, n=40) при масовому співв ідношенні в казаних компонентів 1:0,3:0,1, в присутності кальцієвих солей ненасичених жирних кислот фракцій C10-C25 в масов ій концентрації % 45 1 2 Технологічна добавка, що заяв ляється, яка одержана методом твердофазного синтезу із жирної кислоти фракцій С10-С25. окису цинку та поліетиленнгліколя (R1 =-ОН; R2=H, n=40) при масовому співв ідношенні в казанихкомпонентів 1:0,3:0,1, в присутності суміші кальцієв их солей насичених та ненасичених жирних кислот фракцій С10-С25 в масов ій концентрації, %: 45 1 2 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 83 85 67 68 1300 2200 0,43 0,32 7’55’’ 6'41’’ 9’58" 9’05’’ 40,1 4,0 13,0 12,8 19,8 17,2 470 270 73 75 5600 2950 83 85 67 68 1300 2200 0,43 0,32 7’41’’ 6’45’’ 9’53’’ 9’10’’ 39,8 49,1 13,0 12,8 19,7 17,5 475 290 76 73 5900 2800 Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601