Гумова суміш на основі хлоропренового каучуку

Изобретение относится к композициям высокомолекулярных соединений, а точнее к композициям полимеров хлоропрена, используемых в резиновой промышленности, в частности, при производстве низкомодульных ячеистых резин. Вышеуказанные резины применяют для изготовления разнообразных товаров народного потребления, например, гидрокостюмов, уплотнителей и други х. Известна пенорезина на основе хлоропренового каучука [Патент Японии №53-26863, кл. С 08 L 11/00]. Композиция для получения пенорезины содержит (вес.ч.)хлоропреновый каучук 100, окись металла 2-30, органический ускоритель 0,1-10,0, азотсодержащий вспенивающий агент 1-20, соединение мочевины 1-20. Пенорезина на основе вышеуказанного состава имеет высокие модуль упругости и кажущуюся плотность. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является резиновая смесь на основе хлоропренового каучука [Те хнологический регламент 52-0-808 "Производство резиновой смеси 52-834". Киев, Завод резиновых и латексных изделий]. Резиновая смесь включает окись цинка, окись магния, стеариновую кислоту, низкомолекулярный полиэтилен, индустриальное масло, глицерин, технический углерод, N,N-динитрозопентаметилентетрамин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Данную композицию используют для получения пористой резины, которую применяют для изготовления гидрокостюмов. К недостаткам прототипа следует отнести высокое условное напряжение резины при 200% удлинения (модуль 200%), плохое сопротивление тепловому старению. В основу изобретения поставлена задача снижения условного напряжения резины при 200% удлинении, повышения сопротивления тепловому старению при сохранении прочностных характеристик ячеистых низкомодульных резин. Поставленная задача решается тем, что в резиновую смесь на основе хлоропренового каучука, содержащую стеариновую кислоту, низкомолекулярный полиэтилен, индустриальное масло, глицерин, азодикарбонамид, технический углерод П-803, окись магния вводят комплексную вулканизующую добавку при следующем соотношении компонентов смеси, мас.ч.: Комплексная вулканизующая добавка представляет собой окись цинка и мелкодисперсный диоксид кремния или алюмосиликаты в виде каолина, цеолитов и им подобных, или мела, или талька, или лигнина, или силиката кальция при соотношении последних к окиси цинка 1,0-90:99-10 соответственно, которые обрабатывают поверхностно-активным веществом общей формулы (ПАВ1): (А-= Сl-, С17Н35СОО-, Н2РО4 , NO 3- или Н +A- отсутствует в количестве 1-30%). Авторы установили, что оптимальным является вышеуказанное (3,0-6,0 мас.ч.) содержание комплексной вулканизующей добавки в составе резины. Применение добавки в дозировке менее 3 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука приводит к получению недовулканизованных резин, характеризующихся низкими упруго-прочностными свойствами, высокой кажущейся плотностью. Применение добавки в дозировке выше 6 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука приводит к получению резин с повышенными упруго-прочностными свойствами, однако они имеют малую степень роста, высокую кажущуюся плотность. Роль остальных компонентов состоит в следующем. Хлоропреновий каучук обеспечивает необходимые прочностные показатели, атмосферо-озоностойкость резин на их основе. В качестве мягчителя в данном решении использованы стеариновая кислота, низкомолекулярный полиэтилен, индустриальное масло и глицерин. При этом стеариновая кислота способствует лучшему диспергированию в смеси порошкообразных ингредиентов. Повышение содержания стеариновой кислоты сверх 1,2 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука способствует миграции ее на поверхность, а при содержании меньше 0,8 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука не обеспечивается достаточное диспергирование ингредиентов. Низкомолекулярный полиэтилен при введении в резиновую смесь повышает ее технологические свойства и каркасность резины. Наличие в резиновой смеси полиэтилена более 6 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука затрудняет технологический процесс ее изготовления, а при введении меньше 4 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука наблюдается большая усадка пористой резины после вулканизации и ухудшается качество поверхности резины. Индустриальное масло увеличивает пластичность, уменьшает вязкость резиновой смеси. У резиновой смеси, содержащей индустриальное масло более 18 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука наблюдается ухудшение прочностных свойств, а при содержании менее 12 мас.ч. - недостаточная пластичность. Глицерин вводят для лучшего диспергирования порообразователя. При содержании глицерина в количестве более 3 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука происходит ускорение процесса порообразования, а при содержании менее 1 мас.ч. - неравномерное распределение порообразователя. В качестве порообразователя в данном техническом решении использован азодикарбонамид. Повышение содержания порообразователя более 7 мас.ч на 100 мас.ч. каучука приводит к снижению прочностных свойств резин, понижение его количества менее 5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука приводит к нестабильности порообразования. Для повышения прочностных свойств резин в состав их вводят в качестве наполнителя технический углерод П-803. При введении технического углерода более 35 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука повышается условное напряжение при 200% удлинении, а при содержании менее 25 мас.ч. - недостаточная прочность. В качестве вулканизующего агента использована смесь комплексной вулканизующей добавки и окись магния. При содержании окиси магния более 4,5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука ускоряется процесс структурирования, что приводит к получению резин, имеющих высокую кажущуюся плотность. При введении окиси магния менее 3,5 мас.ч. на 100 мас. ч. каучука замедляется процесс структурирования, что приводит к получению недовулканизованных резин, характеризующи хся низкими упруго-прочностными свойствами, высокой кажущейся плотностью. Компоненты характеризуются следующими свойствами. Хлоропреновый каучук (ТУ 6-01-1318-85, ТУ 6-011316-85) - твердый продукт с вязкостью по Муни 45-55 усл.ед. Стеариновая кислота - порошок белого цвета с температурой плавления 69°С и плотностью 850-990 г/см 3 по ГОСТ 6484-84. Низкомолекулярный полиэтилен - твердый продукт белого цвета с температурой плавления 105°С и температурой хр упкости - 95°С по ТУ 6-06-1837-82. Индустриальное масло - светло-окрашенная жидкость с кислотным числом 0,04 мг КОН на 1 г масла, температура застывания - 20°С по ГОСТ 20799-88. Глицерин - вязкая бесцветная жидкость с плотностью 1,26 г/см 3 (ГОСТ 6824-76), Азодикарбонамид - кристаллический порошок желто-оранжевого цвета с плотностью 1,63 г/см 3, температурой плавления 196°С и температурой разложения 170-190°С (ТУ 6-03-27-37-74). Технический углерод П-803 - порошок черного цвета с удельной адсорбционной поверхностью 10-20 м 2/ч (ГОСТ 7885-86Е). Окись магния - порошок с плотностью 3,13 г/см 3 и температурой плавления 2800°С (ГОСТ 844-79). Изобретение иллюстрирует примеры. Резиновую смесь изготавливают на вальцах в течение 30 минут по следующему режиму, мин: Вулканизаты изготавливают в электропрессе двухстадийным способом по режиму: I стадия 145°С х 9 мин, II стадия 150 х 10 минут. В табл. 1-6 приведены составы резиновых смесей, содержащих комплексную вулканизующую добавку, в табл.7 - физико-механические показатели вулканизатов. В примерах 1-5 табл.1 приведены концентрированные пределы ингредиентов резиновой смеси по формуле изобретения при среднем значении комплексной вулканизующей добавки. Установлено, что при концентрации основных ингредиентов меньше заявляемых пределов по формуле изобретения наблюдается падение упруго-прочностных свойств резин и их сопротивление тепловому старению (пример 1, табл.7). При концентрации основных ингредиентов больше заявляемых пределов по формуле изобретения наблюдается ухудшение по сравнению с прототипом условного напряжения при 200% удлинении и кажущейся плотности (пример 5, табл.7), В примерах 6-9 приведены концентрированные пределы комплексной вулканизующей добавки в резиновой смеси по формуле изобретения при средних концентрациях остальных ингредиентов. Показано, что при концентрации добавки меньше заявляемого предела (3-6 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука) резины недовулканизованы и характеризуются низкими упруго-прочностными свойствами, высокой кажущейся плотностью (пример 6, табл.7). При концентрации вулканизующей добавки выше заявляемого предельного значения резиновые смеси имеют повышенные упруго-прочностные свойства, однако характеризуются малой степенью роста и имеют высокую по сравнению с прототипом кажущуюся плотность (пример 9, табл.7). В примерах 10-15 табл.2 приведены в качестве наполнителя в комплексной вулканизующей добавке различные виды материалов - диоксид кремния, каолин, цеолиты, мел, тальк, лигнин, силикат кальция. Комплексную вулканизующую добавку вводили в смесь в средней концентрации по формуле изобретения. Показано, что при использовании различных наполнителей в составе вулканизующей добавки наблюдается улучшение по сравнению с прототипом упруго-прочностных характеристик резин, снижается их кажущаяся плотность, повышается сопротивление тепловому старению. В примерах 16-19 табл.3 приведены на примере диоксида кремния концентрационные пределы окиси цинка и наполнителя в составе комплексной вулканизующей добавки по формуле изобретения. Установлено, что при соотношений указанных компонентов ниже заявляемого предела наблюдается падение упруго-прочностных свойств резин, увеличение кажущейся плотности, снижение сопротивления тепловому старению по сравнению с прототипом (пример 16, табл.7), при соотношении выше заявленного предела не наблюдается дальнейшее увеличение физико-механических свойств вулканизатов и их сопротивление тепловому старению (пример 19, табл.7). В примерах 20-24 табл.4 приведены граничные пределы степени полимеризации n по формуле изобретения поверхностно-активного вещества комплексной вулканизующей добавки. Показано, что при степени полимеризации n = 1 не достигается улучшение условного напряжения при 200% удлинении, кажущейся плотности и сопротивления вулканизатов тепловому старению, по сравнению с прототипом (пример 20, табл.7). При степени полимеризации n = 91, выше заявляемого предела (n = 50) не наблюдается дальнейший рост физико-механических свойств, кажущейся плотности, сопротивления тепловому старению (пример 23, табл.7). В пределах 24-27 табл.5 приведены граничные пределы степени полимеризации (m+n1) по формуле изобретения поверхностно-активного вещества комплексной вулканизующей добавки. Показано, что при степени полимеризации (m+n1= 1) показатели заявляемых резин находятся на уровне прототипа (пример 24, табл.7). При (m+n1= 121), выше заявляемого предела (m+n1= 60) наблюдается некоторое снижение показателей по сравнению с гранично-заявленным пределом (пример 27, табл.7). В примерах 28-31 приведены граничные пределы концентрации поверхностно-активного вещества в комплексной вулканизующей добавке по формуле изобретения. Показано, что при концентрации ПАВ = 0,9% меньше заявляемого предела ПАВ = 15%, резины недовулканизованы и характеризуются низким условным напряжением при 200% удлинении, низкой условной прочностью при растяжении, высоким относительным удлинением и кажущейся плотностью (пример 28, табл.7). При концентрации ПАВ = 31% выше заявляемого предела наблюдается некоторое снижение показателей по сравнению с гранично-заявленным пределом (пример 31, табл.7). В примере 32 табл.6 приведено в качестве поверхностно-активного вещества в составе комплексной вулканизующей добавки соединение (2) по формуле изобретения. Установлено, что использование в качестве поверхностно-активного вещества соединения (2) по формуле изобретения приводит к улучшению показателей заявляемых резин по сравнению с прототипом. Как видно из сопоставления данных табл. 1-7, введение комплексной вулканизующей добавки в резиновые смеси позволяет получать вулканизаты с повышенными физико-механическими свойствами. Предполагаемое техническое решение экономически выгодно, так как позволяет осуществить значительную экономию дефицитного оксида цинка.