Гумова суміш

Гумова суміш, що містить бутадієнстирольний каучук, окис цинку, діафен ФП, ацетонаніл Р, каніфоль, смолу СІС, фталевий ангідрид, віск ЗВП, олеїнову кислоту, масло ПН-бш, технічний вуглець П-245, сірку молоту, сульфенамід Ц, дитюдиморфолін та технологічну добавку, яка відрізняється тим, що як технологічну добавку вона містить суміш цинкових, кальцієвих солей жирних кислот фракцій С10-С27 та простого олігоефіру загальної формули R1-(-CH2-CH-O)n-H R2 де п=2-120, R2—Н, -СНз, або складного олігоефіру загальної формули СпН2п+іСОО-(-О-СН2- СН 2 -)т-ОН, де т = 2-25, п=2-25, при масовому співвідношенні вказаних компонентів 1 (0,1-9,0) (0,01-1,3), ВІДПОВІДНО, при наступному співвідношенні компонентів гумової суміші, мас ч бутадієн-стирольний каучук 100,0 сірка молота 1,0-2,0 сульфенамід Ц 0,8-1,8 дитюдиморфолін 0,5-2,0 окис цинку 2,0-5,0 смола СІС 2,0-6,0 олеїнова кислота 1,0-3,0 масло ПН-бш 3,0-12,0 каніфоль соснова 1,0-3,0 діафен ФП 1,0-2,0 ацетонаніл Р 1,0-2,0 фталевий ангідрид 0,3-0,7 віск ЗВП 0,5-2,0 технічний вуглець П-245 60,0-65,0 технологічна добавка 1,0-10,0 Ri=-OH, - С 4 Н Ї 00 ю Винахід відноситься до гумової промисловості, а саме до гумових сумішей на основі бутадієнстирольних каучуків, які використовують для виготовлення шин та гумовотехнічних виробів ВІДОМІ гумові суміші на основі бутадієнстирольного каучуку, які для покращення технологічних властивостей містять технологічну добавку, що одержана шляхом етерифікації гліколем карбоксилвмістних сполук, які знаходяться в кубовому залишку колони дистиляції виробництва є капролактама (Ас СРСР №1520071, МКИ C08L9/06, «Способ получения пластификатора», А П Пучков и др , Б И №41, 1989г) Однак через недостатню пластифікуючу та диспергуючу здібність відомої технологічної до бавки, гумові суміші одержують з незадовільними технологічними властивостями ВІДОМІ гумові суміші на основі бутадієнстирольного каучуку, які для покращення технологічних властивостей в якості технологічної добавки містять цинкову сіль синтетичної жирної кислоти фракцій С7-С9 та оксиетилований спирт фракцій С7-С15 зі отупінню о кс и етилування 15 (Ас СРСР №1214687, МКИ C08L9/00, «Резиновая смесь на основе », Б С Гришин и др , Б И №8, 1986) Але використання вказаних технологічних добавок не дозволяє одержати гумові суміші з необхідними технологічними властивостями Крім того технологічна добавка характеризується високим вмістом летючих, що придає гумовим сумішам неприємний запах при їх розігріванні 58117 ВІДОМІ гумові суміші на основі бутадієнстирольного каучуку, які для покращення технологічних властивостей в якості технологічної добавки містять цинкові солі жирної кислоти фракцій С-іоС25 та жирну кислоту фракцій С10-С27 або оксиетиловану жирну кислоту фракцій С16-С21 із отупінню оксиетилування 15-20 або їх суміш (1 Патент Російської Федерації №2054016, МКИ С08К5/09, «Диспергатор резиновых смесей», Б С Гришин и др, БИ №4, 1992г) Але використання вказаних технологічних добавок не дозволяє одержати гумові суміші з необхідними технологічними властивостями Найбільш близькою по технічній сутності та результату, що досягається, є гумова суміш із бутадієн-стирольного каучуку, окису цинку, діафену ФП, ацетананілу Р, каніфолі, смоли СІС, фталевого ангідриду, воску ЗВП, олеїнової кислоти, масла ПН-бш, технічного вуглецю П-245, сірки молотої, сульфенаміду Ц, дітюдіморфоліну та технологічної добавки, що містить суміш 75-99% цинкової солі жирної кислоти фракцій С10-С27 та 1-25% простого олігоефіра загальної формули Rr (-СН2- СН-О)„- Н І (1), R2 де п=2-120, Ri—-ОН, -С4Н9, г\2~-Н, -СНз, при наступному співвідношенні компонентів гумової суміші , мас ч Бутадієн-стирольний каучук 100,0 Сірка молота 1,0-2,0 Сульфенамід Ц 0,8-1,8 Дітюдіморфолін 0,5-2,0 Окис цинку 2,0-5,0 Смола СІС 2,0-6,0 Олеїнова кислота 1,0-3,0 Масло ПН-бш 3,0-12,0 Каніфоль соснова 1,0-3,0 Діафен ФП 1,0-2 0 Ацетонаніл Р 1,0-2,0 Фталевий ангідрид 0,3-0,7 Воск ЗВП 0,5-2,0 Технічний вуглець П-245 60,0-65,0 Технологічна добавка 1,0-10,0 (Патент України №44171А від 15 01 02) Але гумові суміші, що містять вказані технологічні добавки, мають недостатньо низьку в'язкість, жорсткість та мають не досить високу пластичність В основу винаходу поставлена задача удосконалення складу гумової суміші з метою покращення її технологічних властивостей, а саме зниження в порівнянні з прототипом в'язкості, жорсткості та підвищення пластичності, шляхом використання технологічної добавки, яка містить суміш цинкових та кальцієвих солей жирних кислот При цьому фізико-механічні властивості вулканізатів не повинні погіршитися Поставлена задача досягається тим, що відома гумова суміш із бутадієн-стирольного каучуку, окису цинку, діафену ФП, ацетананілу Р, каніфолі, смоли СІС, фталевого ангідриду, воску ЗВП, олеїнової кислоти, масла ПН-бш, технічного вуглецю П-245, сірки молотої, сульфенаміду Ц, дітюдіморфоліну та технологічної добавки ВІДПОВІДНО ДО винаходу в якості технологічної добавки містить суміш цинкових та кальцієвих солей жирних кислот фракцій С10-С27 та простого олігоефіра загальної формули (1), де п=2-120, Ri—-ОН, -С4Н9, г\2~-Н, -СНз, або складного олігоефіра загальної формули СпН2п+іСОО-(-О-СН2-СН2-)гп-ОН (2) де т=2-25, п=2-25, при масовому співвідношенні вказаних компонентів 1 (0,1-9,0) (0,01-1,3) ВІДПОВІДНО, при наступному співвідношенні компонентів гумової суміші , мас ч Бутадієн-стирольний каучук 100,0 Сірка молота 1,0-2,0 Сульфенамід Ц 0,8-1,8 Дітюдіморфолін 0,5-2,0 Окис цинку 2,0-5,0 Смола СІС 2,0-6,0 Олеїнова кислота 1,0-3,0 Масло ПН-бш 3,0-12,0 Каніфоль соснова 1,0-3,0 Діафен ФП 1,0-2 0 Ацетонаніл Р 1,0-2,0 Фталевий ангідрид 0,3-0,7 Воск ЗВП 0,5-2,0 Технічний вуглець П-245 60,0-65,0 Технологічна добавка 1,0-10,0 Таким чином по рецепту, що пропонується, виготовляють гумову суміш з нижчою в порівнянні з прототипом в'язкістю І жорсткістю та вищою пластичністю при збереженні рівня фізико-механічних властивостей Винахід ілюструють наступні приклади Приклад 1 Гумові суміші, що заявляються, готують по рецепту, який наведений в таблиці 1 Паралельно по тому ж рецепту готують гумову суміш-прототип з З.Омас ч технологічної добавки, яка містить суміш 90% цинкової солі жирної кислоти фракцій Сю-С27та 10% простого олігоефіра Гумові суміші готують в гумозмішувачі з об'ємом змішувальної камери 2л в дві стадії Швидкість обертання роторів на першій стадії 40об/хв, температура змішування - 150°С, час змішування - 5хв Швидкість обертання роторів на другій стадії - 30об/хв, температура змішування 100°С, час змішування - 1,5хв Технологічні добавки вводять сумісно з сипучими інгредієнтами та технічним вуглецем на першій стадії змішування Для вивчення дії технологічних добавок на фізикомеханічні властивості гум взірці вулканізують в електропресі при температурі 153±1°С на протязі 25 хвилин Вивчення технологічних та фізико-механічних властивостей гум проводять в ВІДПОВІДНОСТІ З ДІЮЧИМИ ДСТами Технологічні властивості в'язкість ПО Муні при 100°С - ДСТ 10722-76, 58117 пластичність - ДСТ 415-75, жорсткість по Дефо та еластичне відновлення -ДСТ 1020175, вулканізаційні характеристики, які знімаються на реометрі фірми «Монсанто» - ДСТ 12535-84 Фізико-механічні властивості вулканізатів пружно-міцні властивості при розтягуванні ДСТ 270-75, опір роздиру - ДСТ 262-79, динамічна виносливість - ДСТ 216-79, ГОСТ26365-84 Результати вивчення технологічних властивостей гумових сумішей, що заявляються, і прототипу та фізико-механічних властивостей їх вулканізатів занесені до таблиці 2 Як видно з приведених в таблиці 2 даних (приклад 2, 3), гумові суміші, що заявляються, мають в порівнянні з прототипом нижчу на 10-15% в'язкість як після першої, так і після другої стадії змішування, меншу на 170-220гс жорсткість за Дефо та вищу на 8-14% пластичність При цьому вулканізати гумових сумішей, що заявляються, та прототипу практично рівноцінні за вулканізаційними (ts, T50, Mmax) та фізико-механічними властивостями мають однаковий рівень умовного напруження при 300% подовженні, умовної МІЦНОСТІ при розриві, опору роздиру, відносного подовження та опору багатократному розтягуванню Дані прикладу 2, таблиці 2 показують, що максимальне зниження в'язкості, жорсткості та підвищення пластичності гумових сумішей, що заявляються, досягається при використанні технологічної добавки в КІЛЬКОСТІ від 1 до Юмасч, на ЮОмасч каучуку Отже оптимальний вміст технологічної добавки, що заявляється, у складі гумової суміші є 1-Юмасч на ЮОмасч каучуку При використанні технологічної добавки, що заявляється, в КІЛЬКОСТІ менше 1мас ч на ЮОмасч каучуку, не відбувається значного зниження в'язкості, жорсткості гумових сумішей та не підвищується їх пластичність Якщо вводити в гумову суміш технологічну добавку, в КІЛЬКОСТІ вище меж, що заявляються, подальшого покращення технологічних властивостей гумових сумішей не відбувається, а фізико-механічні властивості вулканізатів погіршуються зменшується умовна МІЦНІСТЬ при 300% подовженні, умовна МІЦНІСТЬ при розриві та опір до роздиру Оптимальним складом технологічної добавки, що заявляється, є суміш цинкових та кальцієвих солей жирних кислот фракцій С10-С27 та простого олігоефіра загальної формули (1) або складного олігоефіра загальної формули (2) при масовому співвідношенні вказаних компонентів 1 (0,19,0) (0,01-1,3) ВІДПОВІДНО При використанні вказаної технологічної добавки оптимального складу гумові суміші, що заявляються, одержують із значно покращеними технологічними властивостями Якщо технологічна добавка містить кальцієві солі жирних кислот фракцій С10-С27 або простий чи складний олігоефір в концентрації нижче меж, що заявляються, не відбувається значного зниження в'язкості, жорсткості, та не підвищується пластич ність гумових сумішей При ВМІСТІ у складі технологічної добавки вказаних компонентів у КІЛЬКОСТІ вище меж, що заявляються, знижується СТІЙКІСТЬ гумових сумішей до передчасної вулканізації та густота вулканізаційної сітки гум Данні прикладів 4 та 5 показують, що у складі технологічної добавки можливо використовувати цинкові та кальцієві солі не тільки насичених жирних кислот, а й ненасичених жирних кислот або їх суміші В разі використання технологічних добавок, що містять цинкові та кальцієві солі ненасичених жирних кислот та вказані солі суміші насичених та ненасичених жирних кислот на 14% знижується в'язкість, на 16% жорсткість та на 16% підвищується пластичність гумових сумішей в порівнянні з прототипом При цьому вулканізаційні характеристики гумових сумішей, що заявляються, та фізико-механічні властивості їх вулканізатів практично рівноцінні з прототипом Результати прикладу 6 свідчать про те, що у складі технологічної добавки, що заявляється, можуть використовуватись наступні прості олігоефіри поліетиленгліколь (R2=-H) або поліпропіленгліколь (R2—CH3) з Ri=-OH або R1—C4H9, ступінь полімеризації яких лежить в межах 2-120 При цьому технологічні властивості гумових сумішей та фізико-механічні показники вулканізатів практично не змінюються При ступені полімеризації простого олігоефіра менше 2 сполуки, що заявляються, є мономерами і не входять до області домагань по заявці При ступені полімеризації простих олігоефірів більше 120 подальшого покращення технологічних властивостей гумових сумішей не відбувається Встановлено (приклади 7, 8), що у складі технологічної добавки може використовуватись не тільки простий, а й складний олігоефір загальної формули (2) ефір насичених жирних кислот гомологічного раду СпН2п+іСООН де п=2-25 зі ступіню оксиетилування т=2-25 В цьому разі гумові суміші, що заявляються, по технологічним властивостям в'язкості, жорсткості та пластичності значно переважають прототип, а по фізико-механічним властивостям практично рівноцінні з ним При степені оксиетилування складного олігоефіра т 25 В'ЯЗКІСТЬ та жорсткість гумових сумішей не зменшується та не підвищується їх пластичність По рецепту гумової суміші, що заявляється, була виготовлена дослідна партія гумової суміші та проведені и виробничі випробування на ВАТ "Дніпрошина" Випробування показали високий технічний результат та підтвердили ефективність використання розробленої технологічної добавки Винахід, що пропонується, може бути використаний при виготовленні шин та гумовотехнічних виробів 58117 Таблиця 1 Рецептура гумової суміші Найменування інгредієнтів Вміст, мас ч Гумова суміш, що заявляється 100,0 Прототип СКМС-ЗОАРК Сірка молота Сульфенамід Ц Дитюдиморфолін Оксид цинку Смола СІС Олеїнова кислота Масло ПН-бш Каніфоль соснова Діафен ФП Ацетон ані л Р Фталевий ангідрид ВоскЗВП Технічний вуглець П-245 Технологічна добавка за заявкою №2001064096 Технологічна добавка, що заявляється 100,0 1,3 1,3 1,0 3,0 4,0 2,0 6,0 2,0 1,3 1,3 1,0 ЗО 4,0 2,0 6,0 2,0 1,5 1,0 0,5 1,0 1,5 1,0 0,5 1,0 60,0 60,0 3,0 1,0-10,0 Таблиця 2 Результати випробування гумових сумішей, що заявляються № Об'єкти дослідження Технологічні Фізико-механічні властивості Властивості В'язкість за Опір Муні при Вулканізаційні характе- Умовбагане то100 С ум од ристики, зняті на реоУмовпісля стадії Жорст метрі «Монсанто» напру- на МІЦ- Віднос кратОпір КІСТЬ Пластине змішування ження НІСТЬ n m л М- ному за НІСТЬ, при при подоврозтяРУ гуДефо, од 300% роз- ження, кН/м /о ге ванню н 2 Т хв хІ 50, ХВ М max, подов- риві, І Н"м женні, МПа До МПа 1 1 2 3 2 Гумова суміш з 3,0 мас ч технологічної добавки, що містить 90% цинкової солі жирної кислоти фракцій С10-С25 та 10% поліетиленгтнколя (прототип) Гумова суміш, що заявляється з технологічною добавкою яка містить суміш цинкових та кальцієвих солей насичених жирних кислот фракцій С10-С25 та поліетиленпіколь (Ri=-OH R2—H, п=40) в масовому співвідношенні вказаних компонентів 1 1 0,1 ВІДПОВІДНО в КІЛЬКОСТІ, мас ч 0,5 1 3 5 10 13 3 4 5 7 8 9 10 11 12 13 14 100%, цикл 15 96 78 1520 0,37 7'30" 10'23" 39,4 12,1 21,1 480 73 5500 99 87 86 87 86 89 80 70 69 66 67 72 1600 1350 1310 1320 1300 1400 0,36 7'59" 7'42" 7'36" 7'02" 6'49" 6'05" 10'19" 10'08" 9'58" 9'36" 9'12" 8'23" 40 12,5 12,5 12,4 12,2 11,5 10,8 21 40,3 39,4 39,9 40,2 20,8 21,5 20,1 19,8 17,8 480 475470 470 490 510 70 71 74 76 73 66 4500 5100 5600 6100 5900 4300 96 87 87 86 86 89 78 70 70 69 67 72 1550 1350 1320 1310 1320 1350 0,36 7'50" 7'45" 7'40" 7'36" 7'31" 6'10" 10'10" 10'05" 10'07" 9'58" 9'55" 9'30" 19,9 20,2 19,8 20,5 19,8 20,2 470 480 490 500 510 480 72 73 71 74 72 73 5550 5500 5450 5600 5500 5650 0,4 0,41 0,42 0,42 0,39 38 Гумова суміш, що заявляється, з 3,0 мас ч технологічної добавки, яка містить суміш цинкових та кальцієвих солей насичених жирних кислот фракцій С10-С25 та поліетиленпіколь (Ri=-OH, R2—H, п=40) в масовому співвідношенні вказаних компонентів ВІДПОВІДНО 1 0,05 0,005 1 0,1 0,01 1 1 0,1 1 5 0,5 1 9 1,3 1 9,5 1,5 0,4 0,4 0,42 0,41 0,39 40 40,5 40,8 41 40,5 39 12,5 12,7 12 11,9 11,7 12,9 58117 10 продовження таблиці 2 1 4 2 Гумова суміш, що заявляється, з 3,0 мас ч технологічної добавки, яка містить суміш цинкових та кальцієвих солей ненасичених жирних кислот фракцій С10-С25 та поліетиленпіколь (Ri=-OH, R2—H, п=40) в масовому співвідношенні вказаних компонентів 1 1 0,1 ВІДПО 3 4 5 7 8 9 10 11 12 13 14 15 84 67 1290 43 7'58" 10'28" 39 12,1 21,8 490 75 5900 83 67 1280 43 7'46" 40,1 12,9 20,8 500 73 6000 87 69 1340 0,39 74 4" 9'56" 40,1 12,6 20,9 470 75 5600 86 86 94 68 68 77 1300 1320 1410 0,42 0,41 0,38 7'26" 7'38" 7'40" 10'20" 10'20" 10'15" 39,6 40,5 39,8 11,9 12,1 12,3 21,5 20,6 21 500 490 510 71 73 69 6000 5400 6050 86 67 1350 0,4 7'30" 10'02" 39,5 11,8 21,2 460 70 5800 87 69 1310 0,41 7'26" Ю'ЗО" 38,9 11,6 20,9 480 77 5550 86 87 87 91 68 69 70 73 1340 1350 1310 1390 0,4 0,42 0,41 0,38 7'38" 7'22" 7'18" 7'29" 10'20" 10'15" Ю'36" 10'18" 38,8 40,2 39,6 39,5 11,8 12,5 12 12,3 21 21,6 20,8 20,9 480 510 500 470 76 69 70 72 5200 5500 5650 5800 87 86 86 87 93 69 68 67 68 72 1360 1320 1300 1350 1420 0,4 0,42 0,41 0,4 0,38 7'08" 7'21" 7'16" 7'34" 7'40" Ю'ОО" 10'23" 10'35" 10'15" Ю'ЗО" 39,6 38,9 40,1 39,4 39 11,9 12,5 13 125 11,7 20,8 21,6 20,4 22 21 490 510 470 520 480 69 75 70 73 71 5800 5550 5900 5300 5600 ВІДНО 5 6 Гумова суміш, що заявляється, з 3,0 мас ч технологічної добавки яка містить в масовому співвідношенні 1 1 0,1 ВІДПОВІДНО суміш цинкових та кальцієвих солей насичених та ненасичених жирних кислот фракцій С10-С25 (масове співвідношення 1 1) та поліетиленгліколь (R,=-OH,R 2 =-H, n=40) Гумова суміш, що заявляється, з 3,0 мас ч технологічної добавки, яка містить в масовому співвідношенні 1 1 0,1 ВІДПОВІДНО цинкову та кальцієву сіль насичених жирних кислот фракцій С10-С25 та поліетиленгліколь (Ri=-OH, R2—H) п=60 п=120 п=130 -ПОЛіеТИЛеНГЛІКОЛЬ ( R i — С д Н д , R 2 = 7 8 Н) з п=35 -поліпропіленгліколь (R2—CH3) з n=53, R]=-OH Гумова суміш, що заявляється, з 3,0 мас ч технологічної добавки яка містить в масовому співвідношенні 1 1 0,1 ВІДПОВІДНО цинкову та кальцієву сіль насичених жирних кислот фракцій С10-С25 та складний олігоефір (п=17 (стеарокс)) зі стушню оксиетилування т=2 т=9 т=25 т=30 Гумова суміш, що заявляється, з 3,0 мас ч технологічної добавки яка містить в масовому співвідношенні 1 1 0,1 ВІДПОВІДНО цинкову та кальцієву сіль насичених жирних кислот фракцій С10-С25 та складний олігоефір (т=20) з п=2 (пропюновий ефір) п=12 (додециловий ефір) п=20 (ейкозановий ефір) п=25 (гексакозановий ефір) п=27 (окгакозановий ефір) Комп'ютерна верстка Л Ціхановська Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна