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Feinteiliges anorganisches Pigment und Verfahren zu dessen Herstellung
Es wurden bereits viele Versuche unternommen, die Eigenschaften von Füllstoff bzw. Pigmenten durch Modifizierung mit Organosilanen zu verbessern. Die Modifizierung von Füllstoffen bzw. Pigmenten mittels Hydrocarbylsilanen führt zwar zu besserer Dispergierung der Pigmente in organischen Trägem, eine solche Modifizierung erhöht aber normalerweise nicht die Verstärkungswirkung in Vinylpolymeren, sofern das Hydrocarbylsilan nicht in bestimmter Art ungesättigt ist, um die Ausbildung widerstandsfähigerer Bindungen zwischen dem Füllstoff und den Trägem zu fördern.
Auf jeden Fall werden alle diese zum bekannten Stand der Technik gehörenden, modifizierten Pigmente durch Modifizierung mit gesättigten oder ungesättigten Hydrocarbylsilanen in oft unerwünschter Weise hydrophobisiert, und ausserdem sind solche mit Silan modifizierte Pigmente als verstärkende Füllstoffe für gesättigte wärmehärtbare Harze unbrauchbar.
Es wurde nun gefunden, dass bei Modifizierung von Füllstoffen bzw. Pigmenten mit bestimmten ge- sättigten Aminoorganosilanen die Verstärkung bei einer grossen Vielzahl von Vinylpolymeren. wie auch wärmehärtbaren Kunstharzen, verbessert wird, indem sich feste chemische Bindungen zwischen dem Füllstoff bzw. Pigment und dem Polymer bzw. dem Kunstharz ausbilden.
Solche feinteilige anorganische Pigmente, insbesondere auf Basis von synthetischen Kieselsäuren, Silikaten, Metalloxyden, Kalziumkarbonaten, Zinksulfiden oder Russen, sind gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie mit etwa 1-151o, bezogen auf das Gewicht des trockenen Pigmentes, eines Aminoorganosilans der Formel
EMI1.1
oberflächenmodifiziert sind, wobei
Rl Wasserstoff,
Alkyl,
Aryl,
Cycloalkyl oder Alkylaryl, Wasserstoff,
Alkyl,
Aryl,
Cycloalkyl oder Alkylaryl, R. Wasserstoff,
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niedrig- Alkyl,
Aryl, niedrig- Alkylaryl oder niedrig-Arylalkyl, R Wasserstoff, niedrig- Alkyl,
Aryl, niedrig-Alkylaryl oder niedrig-Arylalkyl,
Rs Wasserstoff, niedrig- Alkyl,
Aryl, niedrig- Alkylaryl oder niedrig- Arylalkyl,
X Alkylen,
Arylen,
Alkylarylen,
Arylalkylen,
Cycloalkylen, das sekundärenAminstickstoff enthält, oder Cycloalkylen, das tertiären Aminstickstoff enthält, bedeu- ten. Die Modifizierungsmittel können sekundären und/oder tertiären Stickstoff in der Kette und/oder pri- mären, sekundären und/oder tertiären Stickstoff seitenständig zur Kette aufweisen.
Einige dieser Aminoorganosilane und Methoden zu ihrer Herstellung sind in den USA-PatentschriftenNr. 2, 832, 754, Nr. 2, 930, 809, Nr. 3, 007, 957 undNr. 3, 020, 302 geoffenbart. DerBrückenschlag zwischen
Pigment und Kunststoff erfolgt durch die aminomodifizierte Oberfläche der Pigmente bzw. Füllstoffe.
Überraschenderweise verbessert die Modifizierung mit Aminoorganosilanen die Verstärkung sowohl bei Vinylpolymeren als auch bei wärmehärtbaren Kunststoffen, wohingegen ungesättigte Organosilan-Füll- stoffe im allgemeinen nur in Vinylpolymeren wirksam sind, die entsprechend ihrer Natur noch ungesättigt sind. Ein weiterer wichtiger Vorteil der mit Aminoorganosilan modifizierten Füllstoffe ist derjenige, dass sie gewöhnlich hydrophil sind, während die bekannten, mit Silan modifizierten Füllstoffe hydrophob sind.
Wenn anorganische Pigmente gemäss der Erfindung mit Silan modifiziert sind, werden ihre Eigenschaften dadurch so verändert, dass sie mit Vorteil als Füllstoffe für wärmehärtende Harze, wie Poly- urethane, Epoxydharze, Melaminharze, Phenolharze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, ungesättigte Polyester, wie auch andere Polymere, darunter Elastomere, zu denen Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol, gesättigte Polyester, Polyamide, Polyvinyl-Verbindungen, Polyisopren, Polybutadien, Styrol-ButadienCopolymer u. dgl. gehören, verwendet werden können.
Die erfindungsgemässen, modifizierten Pigmente können mit Vorteil auch als Füllstoffe für Papier, Anstrichfarben, Lacke, Tinten und Papierbeschichtungen verwendet werden. Erfindungsgemässe Pigmente verleihen den Trägem, in welche sie eingearbeitet werden, verbesserte physikalische Eigenschaften, insbesondere wird durch erfindungsgemässe Pigmente die Abriebfestigkeit von Elastomeren erhöht. Die erfindungsgemässen Pigmente besitzen weiters den Vorteil, dass sie mit direkt aufziehenden Farbstoffen angefärbt werden können, so dass sie auch zum Färben schwer anfärbbarer Träger verwendet werden können.
Die erwähnten modifizierten Pigmente können gemäss der Erfindung hergestellt werden, indem die gewünschte Menge des Aminoorganosilans in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst, die Lösung mit dem Pigment versetzt und bis zur Beendigung der Reaktion erhitzt wird und das Lösungsmittel, beispielsweise durch Filtrieren, entfernt wird. Die Menge des zugesetzten Modifizierungsmittels hängt von dem speziellen, zu modifizierenden Pigment und dem Verwendungszweck ab.
Im allgemeinen reichen für die meisten Zwecke bis zu etwa 15 Gew. -0/0 des Modifizierungsmittels aus. Eine besonders geeignete Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zum Modifizieren von Pigmenten besteht im Sprühtrocknen von Pigmentaufschlämmungen, in denen ein oder mehrere Aminoorganosilane dispergiert sind. Die Sprühtrocknung hat eine gleichmässige Verteilung des Modifizierungsmittels auf dem Pigment zur Folge, wobei das Modifizierungsmittel auf dem Pigment praktisch augenblicklich gebunden wird.
Pigmente, die mit Vorteil bei der Durchführung dieser Erfindung modifiziert werden, sind feinteilige, anorganische Pigmente, z. B. anorganische Silicium-Verbindungen, wie hydratisierte oder wasserfreie Kieselsäuren,
Calciumsilicate,
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Magnesiumsilicate,
Calcium- Magnesium- Silica te,
Bariumsilicate,
Aluminiumsilicate,
Natrium- Tonerde- Silicate,
Calcium-Tonerde-Silicate oder Calcium- Natrium- Tonerde-Silicate,
Tone (beispielsweise Kaoline, darunter Dickit, Kaolinit und Nacrit),
Halloysit,
Montmorillonite (beispielsweise Natrium-und Magnesium-Bentonite), synthetische oder natürliche Zeolithe, verschiedene Metalloxyde und-carbonate, wie
Zinkoxyd,
Tonerde,
Titandioxyd oder Magnesiumoxyd,
Calciumcarbonat,
Zinksulfid und verschiedene nichtweisse Pigmente, wie
Russe,
Cadmiumsulfid,
Einsen-III-oxyd u. dgl.
Die Erfindung wird im folgenden durch Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Beispiel 1:8 g γ-Aminopropyltriäthoxysilan wurden in 3,3 1 Benzol in einem 5-Liter-Rundkolben gelöst. 400 g Russ wurden zugesetzt, und die erhaltene Mischung wurde 2 h am Rückfluss gekocht.
Das erhaltene Produkt enthielt 2% Modifizierungsmittel, bezogen auf das Gewicht des Russes.
Beispiel 2 : Ein windgesichteter Kaolin mit blättchenähnlichen Teilchen, von denen87 bis zo kleiner als 2 j. i m sind, wurde mit 1, 0 Gew.-% y-Aminopropyltriäthoxysilan modifiziert, indem die geeignete Menge an Modifizierungsmittel in Wasser gelöst, der erhaltenen Lösung der Ton zugesetzt und 2 1/2 h am Rückfluss gekocht wurde. Die Produkte wurden isoliert und getrocknet. Der gleiche Kaolin wurde auch mit 2, 0 und 3, 0% y-Aminopropyltriäthoxysilan modifiziert.
Beispiel 3 : Ein sehr feinteiliges, ausgefälltes Natrium-Tonerde-Silicat-Pigment, dessen Teil-
EMI3.1
hergestellt wurde, wurde mit 1 Gew.-% y-Aminopropyltriäthoxysilan modifiziert, indem eine Lösung des Modifizierungsmittels in Benzol mit dem Pigment versetzt und die Suspension 2 1/2 ham Rilckfluss gekocht wurde. Das Produkt wurde isoliert und getrocknet.
EMI3.2
Wasser gegeben und sodann 151 kg des Kaolins langsam zu der Lösung des Silans gegeben wurden, wobei so lange weitergerührt wurde, bis ein homogener Schlamm entstanden war. Der Schlamm wurde dann in einem konischen 2, 1 m hohen Sprühtrockner, der mit einer Eingangstemperatur von 3150C und einer Ausgangstemperatur von 1210C betrieben wurde, sprühgetrocknet. Es wurde ein feinpulverisierter, chemisch modifizierter Kaolin erhalten.
Der gleiche Kaolin wurde auch mit 2, 0 und desselben Silans modifiziert.
Beispiel 5 : Beispiel 4 wurde unter Verwendung eines modifizierten y - Aminopropyltriäthoxy - silans, das von der Union Carbide Corporation, New. York, N. Y. verkauft wird, an Stelle des von der Dow Corning Corporation, Midland, Michigan vertriebenen diaminfunktionellen Silans, wiederholt.
Beispiel 6 : Beispiel 4 wurde unter Verwendung von γ-Aminopropylatriäthoxysilan an Stelle des von der Dow Corning Corporation, Midland, Michigan vertriebenen diaminofunktionellen Silans, wiederholt.
Beispiel 7 : Ein windgesichteter Kaolin mit blättchenähnlichen Teilchen, von denen 87 bis 92% kleiner als 2 jlm. iind, wurde mit 1% γ-Aminopropyltriäthoxysilan modifiziert indem 10 g y-Amino- propyltriäthoxysilan zu 3, 5 l Benzol, dann 1 kg des Kaolins zur Lösung gegeben und sodann 3 h auf Rückfluss erhitzt wurde. Der modifizierte Kaolin wurde isoliert und getrocknet. Der gleiche Kaolin wurde unter Verwendung von 2 und 3% an Stelle von llo y-Aminopropyltriäthoxysilan modifiziert.
Beispiel8 :Beispiel7wurdeunterVerwendungeinervonderDowComingCorporation,Midland.
Michigan vertriebenen diaminofunktionellen Silans an Stelle von y-Aminopropyltriäthoxysilan wiederholt.
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Beispiel 9 : Beispiel 7 wurde unter Verwendung eines modifizierten y - Aminopropyltriäthoxy- silans, das von der Union Carbide Corporation, New. York, N. Y. verkauft wird, an Stelle vony-Aminopropyltriäthoxysilan wiederholt.
Die oben beschriebenen Beispiele veranschaulichen die Leichtigkeit, mit der verschiedene anorganische Pigmente mit Aminoorganosilanen modifiziert werden.
Bei einer Wiederholung der Beispiele wurde jedes der hier genannten Pigmente zur Herstellung von modifizierten Pigmenten verwendet, deren Eigenschaften ähnlich den unten besprochenen waren.
Aus Zweckmässigkeitsgründen werden nur drei Modifizierungsmittel als Beispiele aufgeführt, da alle hier offenbarten Modifizierungsmittel ebenfalls mit Erfolg verwendet wurden und in den Bereich der Erfindung fallen.
Die physikalischen Eigenschaften der verschiedenen, hier offenbarten Pigmente werden durch Modifizierung mit der hier geoffenbarten Gruppe von Silanen bedeutend verändert. Wenn beispielsweise ein Kaolin modifiziert wird, wird eine bemerkenswerte Änderung seiner Eigenschaften erzielt. Während der Kaolin vorher keine ausgeprägte Affinität für direkt aufziehende Frabstoffe besass, ist er nach der erfindungsgemässen Modifizierung mit direkt aufziehenden Farbstoffen leicht anfärbbar. Die modifizierten Kaoline können als Füllstoffe für Polyurethane dort verwendet werden, wo sie vor der Modifizierung ungeeignet waren, weil sie die Härtung des Polyurethanansatzes verhinderten. Dies ist in Tabelle Iveranschaulicht.
Der folgende Ansatz wurde dabei verwendet :
Hydroxylgruppenhaltiger Polyester 100 Gew.-Teile
Stearinsäure 0, 25 Gew.-Teile
Toluylendiisocyanat 5 Gew.-Teile
Kaolin 60 Gew.-Teile
Die Verbindungen wurden in einer 15, 2 x 30, 5 cm-Laboratoriumsmühle vermischt und 30 min bei 1530C gehärtet ; nur für die NBS-AbriebprüfungerfolgtedieHärtung bei 1530C während 60 min.
Tabelle I
EMI4.1
<tb>
<tb> Kaolin
<tb> Blind- <SEP> unmodi- <SEP> modifiziert <SEP> gemäss <SEP> Beispiel <SEP> 2
<tb> versuch <SEP> fiziert
<tb> 1% <SEP> Modifi-2% <SEP> Modifi-3% <SEP> Modifizierungs- <SEP> zierungs- <SEP> zierungs- <SEP>
<tb> mittel <SEP> mittel <SEP> mittel
<tb> Teile <SEP> Füllstoff/ <SEP> 0 <SEP> 60 <SEP> 60 <SEP> 60 <SEP> 60
<tb> 100 <SEP> Teile <SEP> Polymer
<tb> Zugfestigkeit <SEP> 368 <SEP> keine <SEP> Aus- <SEP> 259 <SEP> 265 <SEP> 270
<tb> kg/cm <SEP> 2 <SEP> härtUng <SEP>
<tb> Belastung, <SEP> 300% <SEP> keine <SEP> Auskg/cmz <SEP> 58, <SEP> 3 <SEP> härtung <SEP> 146 <SEP> 224
<tb> Dehnung, <SEP> % <SEP> 500 <SEP> keine <SEP> Aushärtung <SEP> 470 <SEP> 425 <SEP> 265
<tb> Shore <SEP> A <SEP> Härte <SEP> 56 <SEP> keine <SEP> Aushärtung <SEP> 71 <SEP> 71 <SEP> 75
<tb> NBS <SEP> Abrieb,
<SEP> % <SEP> keine <SEP> Ausdes <SEP> Standards <SEP> 129 <SEP> härtung <SEP> 122 <SEP> 172 <SEP> 202
<tb>
Die Ergebnisse veranschaulichen die verbesserten Eigenschaften des mit erfindungsgemässem modifi- ziertem Kaolin gefülltem Polyurethans sowohl gegenüber dem mit nicht modifiziertem Kaolin gefüllten als auch dem ungefüllten Polyurethan. Bemerkenswert ist beispielsweise die Zunahme der Abriebbeständigkeit mit zunehmender Modifizierung des Kaolins. Die Versuchswerte lassen auch erkennen, dass nichtmodifizierter Kaolin als Füllstoff für Polyurethan unbefriedigend ist, da das Polymer nicht härtet. Modifizierter Kaolin verbessert nicht nur die Eigenschaften des Polyurethans, sondern erniedrigt auch die Rohmaterialkosten, da der Füllstoff billiger als das Polyurethan ist.
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Tabelle II
EMI5.1
<tb>
<tb> Physikalische <SEP> Polyurethan
<tb> Eigenschaften <SEP> windgesichteter <SEP> Kaolin
<tb> modifiziert <SEP> gemäss
<tb> Härtung <SEP> unge- <SEP> Beispiel <SEP> 2 <SEP> Beispiel <SEP> 4 <SEP> Beispiel <SEP> 8 <SEP> Beispiel <SEP> 9
<tb> bei <SEP> füllte <SEP> nicht <SEP> 1% <SEP> Modif- <SEP> 2% <SEP> Modifi- <SEP> 1% <SEP> Modifi- <SEP> 1% <SEP> Modifi- <SEP> 1% <SEP> Modifi-
<tb> 1510C <SEP> Kontroll- <SEP> modi- <SEP> zierungs- <SEP> zierungs- <SEP> zierungs- <SEP> zierungs- <SEP> zierungs-
<tb> (min) <SEP> probe <SEP> fiziert <SEP> mittel <SEP> mittel <SEP> mittel <SEP> mittel <SEP> mittel
<tb> Modul <SEP> bei <SEP> 30 <SEP> 30 <SEP> 82, <SEP> 9 <SEP> 94 <SEP> 204--204 <SEP> 120
<tb> 200% <SEP> 60 <SEP> 35 <SEP> 92 <SEP> 107, <SEP> 5 <SEP> 210 <SEP> 203 <SEP> 120
<tb> Dehnung <SEP> 75 <SEP> 36 <SEP> 93,
<SEP> 4 <SEP> 104 <SEP> 198--201 <SEP> 129
<tb> Modul <SEP> bei <SEP> 30 <SEP> 58 <SEP> 110,3 <SEP> 145 <SEP> 224 <SEP> -- <SEP> 23- <SEP> 145
<tb> 300% <SEP> 60 <SEP> 73, <SEP> 8 <SEP> 115, <SEP> 2 <SEP> 156 <SEP> 235 <SEP> 234 <SEP> 230 <SEP> 147
<tb> Dehnung <SEP> 75 <SEP> 73 <SEP> 114, <SEP> 5 <SEP> 177 <SEP> 225--228 <SEP> 152
<tb> Zugfestig- <SEP> 30 <SEP> 368 <SEP> 305 <SEP> 259 <SEP> 265 <SEP> 208 <SEP> 244 <SEP> 284 <SEP>
<tb> keit <SEP> 60 <SEP> 344 <SEP> 271 <SEP> 276 <SEP> 246 <SEP> 254 <SEP> 231 <SEP> 254
<tb> in <SEP> kg/cmz <SEP> 75 <SEP> 374 <SEP> 256 <SEP> 250 <SEP> 247--228 <SEP> 278
<tb> 30 <SEP> 500 <SEP> 570 <SEP> 470 <SEP> 425 <SEP> 190 <SEP> 365 <SEP> 560
<tb> Dehnung <SEP> 60 <SEP> 440 <SEP> 525 <SEP> 450 <SEP> 335 <SEP> 360 <SEP> 315 <SEP> 500
<tb> in <SEP> % <SEP> 75 <SEP> 450 <SEP> 505 <SEP> 440 <SEP> 370 <SEP> -- <SEP> 300 <SEP> 510
<tb> Härte,
<SEP> 30 <SEP> 56 <SEP> 72 <SEP> 71 <SEP> 71 <SEP> 75 <SEP> 75 <SEP> 70
<tb> Shore <SEP> A <SEP> 60 <SEP> 59 <SEP> 74 <SEP> 73 <SEP> 73 <SEP> 76 <SEP> 76 <SEP> 71
<tb> 75 <SEP> 59 <SEP> 74 <SEP> 73 <SEP> 73--76 <SEP> 71
<tb> Einreissfestig- <SEP> 30 <SEP> 65 <SEP> 285 <SEP> 280 <SEP> 238 <SEP> 225 <SEP> 235 <SEP> 303
<tb> keit <SEP> 60 <SEP> 68 <SEP> 270 <SEP> 230 <SEP> 243'205 <SEP> 193 <SEP> 220
<tb> in <SEP> kg/cm <SEP> 75 <SEP> 73 <SEP> 243 <SEP> 231 <SEP> 225-193 <SEP> 225
<tb>
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TabelleII (Fortsetzung)
EMI6.1
<tb>
<tb> NBS <SEP> Abrieb-60 <SEP> 74, <SEP> 8 <SEP> 63,6 <SEP> 77, <SEP> 2 <SEP> 109, <SEP> 5 <SEP> 143, <SEP> 5 <SEP> 131, <SEP> 4 <SEP> 68,2
<tb> index <SEP> % <SEP> 75 <SEP> 80,3 <SEP> 62,2 <SEP> 87, <SEP> 4 <SEP> 137, <SEP> 0 <SEP> 105, <SEP> 5 <SEP> 152, <SEP> 1 <SEP> 81, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Härte,
<SEP> Shore <SEP> A <SEP> 50 <SEP> 55 <SEP> 71 <SEP> 72 <SEP> 75 <SEP> 67 <SEP> 67 <SEP> 71
<tb> NBS-Prüflinge <SEP> 75 <SEP> 56 <SEP> 73 <SEP> 75 <SEP> 75 <SEP> 76 <SEP> 76 <SEP> 72
<tb> NBS-Abrieb <SEP> 60 <SEP> 100 <SEP> 85 <SEP> 103 <SEP> 147 <SEP> 192 <SEP> 176 <SEP> 91
<tb> (Gummi <SEP> = <SEP> 1000/0) <SEP> 75 <SEP> 107 <SEP> 83 <SEP> 117 <SEP> 183 <SEP> 141 <SEP> 204 <SEP> 109
<tb> Bleibende <SEP> Verformung <SEP> 60 <SEP> 5,5 <SEP> 34, <SEP> 0 <SEP> 17, <SEP> 5 <SEP> 11, <SEP> 3 <SEP> 10, <SEP> 1 <SEP> 12, <SEP> 0 <SEP> 25,0
<tb> "B" <SEP> 75 <SEP> 5,1 <SEP> 36,7 <SEP> 16, <SEP> 5 <SEP> 14, <SEP> 0 <SEP> 9, <SEP> 5 <SEP> 11, <SEP> 0 <SEP> 23,9
<tb> 22h/70, <SEP> 0 C <SEP>
<tb> Mooney-Viscosität-- <SEP> 44 <SEP> 60 <SEP> 65 <SEP> 65 <SEP> 83 <SEP> 65 <SEP> 64
<tb> ML <SEP> 4'/100 C
<tb> Mooney-SengprUfung--23 <SEP> 26 <SEP> 20 <SEP> 16 <SEP> 12,
<SEP> 5 <SEP> 18 <SEP> 23
<tb> MS/1290C
<tb>
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Die Tabelle II zeigt die überraschenden Verbesserungen der Eigenschaften von Polyurethan, das als Füllstoff erfindungsgemässe, modifizierte Tone enthält.
Wenn Russ als Füllstoff in einer Gummimischung zur Anwendung kommt, erzielt man im Vergleich mit nicntmodifiziertem Russ gute Ergebnisse bei einer Modifizierung mit 2 Gew.-lo y-Aminopropyl- triäthoxysilan. In der Tabelle III sind die mit folgendem Ansatz erhaltenen Versuchsergebnisse aufgeführt.
EMI7.1
<tb>
<tb>
Gew.-Teile
<tb> Geräucherter <SEP> Kautschuk
<tb> in <SEP> Blättern <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Russ <SEP> 45,0
<tb> Zinkoxyd <SEP> 3,0
<tb> Stearinsäure <SEP> 3,0
<tb> Kien-Teer <SEP> 3,0
<tb> Antioxydans <SEP> (Phenyl-ss-naphthylamin)
<tb> (+ <SEP> N, <SEP> N'-Diphenyl-p-phenylendiamin) <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Beschleuniger <SEP> (N-Oxydiäthylen-
<tb> -benzothiazol-sulfenamid) <SEP> 0,35
<tb> Schwefel <SEP> 2,75
<tb> 158,10
<tb>
Die Ansätze wurden mit einem Banbury-Mischer unter Anwendung der ersten Geschwindigkeitsstufe, eines Pressdruckes von 2,11 kg/cm2 und einer Anfangstemperatur von 51, 7 C vermischt ; die letz- te Durchmischung erfolgte auf einer 15, 2 x 30, 5 cm-Mühle ; die Wassereinlasstemperatur betrug 70, 0 C.
Die Mischung wurde 70 min bei 135 C ausgehärtet und dann geprüft. Die Ergebnisse sind intabelle JII angeführt.
Tabelle III
EMI7.2
<tb>
<tb> Abrieb,
<tb> o <SEP> Modifizie-Modul <SEP> Zugfestig-Huber- <SEP>
<tb> Pigment <SEP> rungsmittel <SEP> kg/cm2 <SEP> keit <SEP> kg/cm2 <SEP> Williams
<tb> Russ,
<tb> Kontrolle <SEP> kein <SEP> 125 <SEP> 322 <SEP> 100, <SEP> 0
<tb> Russ <SEP> 2, <SEP> Olo <SEP> Aminopropyltri-138, <SEP> 5 <SEP> 332 <SEP> 107, <SEP> 9 <SEP>
<tb> äthoxysilan
<tb>
EMI7.3
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EMI8.1
<tb>
<tb> Teile/100 <SEP> RHC
<tb> Emulsionscopolymerisat <SEP> aus <SEP> 23, <SEP> 5% <SEP>
<tb> Styrol <SEP> und <SEP> 7 <SEP> 6, <SEP> 5% <SEP> Butadien <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Styrol-Butadien-Copolymerisat <SEP> mit
<tb> hohem <SEP> Styrolgehalt <SEP> 20, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Zinkoxyd <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Stearinsäure <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP>
<tb> (p-Cumaron)-Inden-Harz <SEP> 7,5
<tb> Natrium-Tonerde-Silikat <SEP> (Pigment)
<SEP> 66,5
<tb> n-Cyclohexyl-2-benzothiazol-sulfenamid <SEP> 2,0
<tb> (Beschleuniger)
<tb> Di- <SEP> (o-tolu <SEP> yl) <SEP> -guanidin <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Schwefel <SEP> 2,5
<tb> Insgesamt <SEP> 204, <SEP> 5 <SEP>
<tb>
Der Ansatz wurde auf einem Banbury-Mischer mit der ersten Geschwindigkeitsstufe, einem Pressdruck von 2,11 kg/cm2 und einer Anfangstemperatur von 51, 70C vermischt. Die letzte Durchmischung erfolgte in einer 15, 2 X 30,5 cm-Mühle mit einer Wassereinlasstemperatur von 70, OOC. Die Mischung wurde bei 1440C ausgehärtet und dann geprüft. Die Ergebnisse sind in der Tabelle IVwiedergegeben.
Tabelle IV
EMI8.2
<tb>
<tb> Härtung <SEP> 200% <SEP> 300% <SEP> 400% <SEP> Zugfestigin <SEP> min <SEP> Modul <SEP> Modul <SEP> Modul <SEP> keit <SEP> Dehnung
<tb> Nicht <SEP> modifiziertes <SEP> Pigment <SEP> zwecks <SEP> Vergleich
<tb> 5 <SEP> 5, <SEP> 6--5, <SEP> 6 <SEP> 280
<tb> 10 <SEP> 5, <SEP> 6--5, <SEP> 6 <SEP> 280
<tb> 15 <SEP> 33 <SEP> 46 <SEP> 60 <SEP> 91 <SEP> 605
<tb> 20 <SEP> 51 <SEP> 70 <SEP> 95 <SEP> 115 <SEP> 460
<tb> 30 <SEP> 53 <SEP> 77,
<SEP> 5 <SEP> 100 <SEP> 110 <SEP> 420
<tb> Mit <SEP> 10% <SEP> y-Aminopropyltriäthoxysilan <SEP> modifiziertes <SEP> Pigment
<tb> 5 <SEP> 48 <SEP> 71 <SEP> 94 <SEP> 139 <SEP> 580 <SEP>
<tb> 10 <SEP> 64 <SEP> 91 <SEP> 120 <SEP> 174 <SEP> 550
<tb> 15 <SEP> 71 <SEP> 98 <SEP> 128 <SEP> 166 <SEP> 510
<tb> 20 <SEP> 75 <SEP> 104 <SEP> 135 <SEP> 160 <SEP> 470
<tb> 30 <SEP> 76 <SEP> 104 <SEP> 136 <SEP> 166 <SEP> 480
<tb> Härtung <SEP> Reissfestigkeit
<tb> in <SEP> min <SEP> Abrieb- <SEP> Index <SEP> Shore- <SEP> Härte <SEP> Durchschnitt
<tb> Nicht <SEP> modifiziertes <SEP> Pigment <SEP> zwecks <SEP> Vergleich
<tb> 5--2, <SEP> 64
<tb> 10 <SEP> nicht <SEP> gehärtet <SEP> 60 <SEP> 2, <SEP> 68
<tb>
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Tabelle IV (Fortsetzung)
EMI9.1
<tb>
<tb> Härtung <SEP> Reissfestigkeit
<tb> in <SEP> min <SEP> Abrieb-Index <SEP> Shore-Härte <SEP> Durchschnitt
<tb> Nicht <SEP> modifiziertes <SEP> Pigment <SEP> zwecks <SEP> Vergleich
<tb> 15 <SEP> 41,5 <SEP> 72 <SEP> 12, <SEP> 2
<tb> 20 <SEP> 47, <SEP> 3 <SEP> 77 <SEP> 11, <SEP> 2
<tb> Mit <SEP> 10% <SEP> y-Aminopropyltriäthoxysilan <SEP> modifiziertes <SEP> Pigment
<tb> 5--15, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 10 <SEP> 61, <SEP> 7 <SEP> 76 <SEP> 13, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 15 <SEP> 63,0 <SEP> 76 <SEP> 13, <SEP> 7 <SEP>
<tb> 20 <SEP> 62, <SEP> 3 <SEP> 77 <SEP> 13,1
<tb>
Die Ergebnisse zeigen, dass mit y-Aminopropyltriäihoxysilan modifiziertes Natrium-Tonerde-Silikat im Vergleich mit nicht modifiziertem Silikat bei der Verwendung als Füllstoff für Kautschuk eine grössere Vulkanisationsgeschwindigkeit erreicht wird und erhöhten Modul,
erhöhte Zugfestigkeit, verbesserte Reissfestigkeit und verbesserten Abriebwiderstand zu erzielen gestattet.
Bemerkenswert ist auch, dass die physikalischen und"nass"-elektrischen Eigenschaften gefüllter Harzsysteme durch die erfindungsgemässe Behandlung der Füllstoffe wesentlich verbessert werden können.
Zusätzlich zu dem oben angegebenen wurde gefunden, dass die Eigenschaften der modifizierten Pigmente auch durch das bei ihrer Herstellung verwendete Lösungsmittel beeinflusst werden.
Die Eigenschaften von in wässerigen Systemen modifizierten Russen, Tonen und Silicaten (Beispiel 2) weichen ausgeprägt von den Eigenschaften dieser gleichen Pigmente ab, wenn die Modifizierung in nicht wässerigen Systemen, wie sie in den Beispielen 1 und 3 angegeben sind, vorgenommen wird.
Um diese Unterschiede aufzuzeigen, wurden serienmässig windgesichteter Kaolin (1), der gemäss Beispiel 2 modifizierte Kaolin (2) und ein Kaolin (3), der in nicht wässerigem Lösungsmittel gemäss Beispiel 7 modifiziert worden war, zur Herstellung von Kautschukmischungengemäss folgendem Ansatz verwendet.
EMI9.2
<tb>
<tb>
Gew. <SEP> - <SEP> Teile <SEP>
<tb> Geräucherter <SEP> Kautschuk <SEP> in <SEP> Blättern <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Kaolin <SEP> (wie <SEP> in <SEP> Tabelle <SEP> V <SEP> angegeben) <SEP> 104, <SEP> 0
<tb> Zinkoxyd <SEP> 5, <SEP> 0
<tb> Schwefel <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Gleitmittel <SEP> (Stearat) <SEP> 1,0
<tb> Stearinsäure <SEP> 4,0
<tb>
Die Ansätze wurden in einer 15, 2 X 30,5 cm Laboratoriumsmühle vermischt und dann bei 1270C jeweils 30, 45 und 60 min ausgehärtet.
In der nachfolgenden Tabelle V werden der Abriebindex und der Modul bei 200% Dehnung von jedem der geprüften Stoffe nach 30, 45 bzw. 60 min Aushärtung verglichen.
<Desc/Clms Page number 10>
Tabelle V
EMI10.1
<tb>
<tb> Modul <SEP> bei <SEP> 200%
<tb> Kaolin <SEP> Abrieb-Index.% <SEP> Dehnung <SEP> in <SEP> kg/cm
<tb> 30 <SEP> min <SEP> 45 <SEP> min <SEP> 60 <SEP> min <SEP> 30 <SEP> min <SEP> 45 <SEP> min <SEP> 60 <SEP> min
<tb> 1. <SEP> Kontrolle <SEP> 55,0 <SEP> 55,9 <SEP> 53,7 <SEP> 53 <SEP> 67 <SEP> 70
<tb> 2. <SEP> 3% <SEP> Modifizierungsmittel <SEP> 72,8 <SEP> 68,6 <SEP> 65,2 <SEP> 140 <SEP> 145 <SEP> 153
<tb> (Benzol)
<tb> 3. <SEP> 3% <SEP> Modifizierungsmittel <SEP> 84,6 <SEP> 85,5 <SEP> 70,7 <SEP> 122 <SEP> 139 <SEP> 140
<tb> (Wasser)
<tb>
Die in Tabelle V angeführten Ergebnisse zeigen deutlich, dass erfindungsgemäss modifizierte Tone als Füllstoffe in Kautschuk-Mischungen diesen überlegene Eigenschaften verleihen.
Diese Ergebnisse zeigen auch, dass die in einem wässerigen System modifizierten Tone eine höhere Abriebbeständigkeit und einen niedrigeren Modul ergeben als Tone, die in einem nicht wässerigen System modifiziert worden sind.
Während in den untersuchten Ansätzen der Tabelle V natürlicher Kautschuk verwendet wurde, wurden auch Ansätze unter Verwendung von Styrol-Butadien-Copolymer, Polyurethanen und Polybutadien geprüft ; die Ergebnisse waren hier ähnlich.
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