CZ300716B6 - Vulkanizacní cinidlo a zpusob jeho výroby - Google Patents

Vulkanizacní cinidlo a zpusob jeho výroby Download PDF

Info

Publication number
CZ300716B6
CZ300716B6 CZ20031408A CZ20031408A CZ300716B6 CZ 300716 B6 CZ300716 B6 CZ 300716B6 CZ 20031408 A CZ20031408 A CZ 20031408A CZ 20031408 A CZ20031408 A CZ 20031408A CZ 300716 B6 CZ300716 B6 CZ 300716B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
acid
sulfur
vulcanizing agent
unsaturated
rubber
Prior art date
Application number
CZ20031408A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ20031408A3 (cs
Inventor
Macho@Vendelín
Rosina@Štefan
Štubna@Michal
Michálek@Jaroslav
Komora@Ladislav
Kovácik@Ivan
Vajdová@Jana
Krajcík@Ján
Brescher@Roman
Jakubcová@Alexandra
Original Assignee
Continental Matador Rubber S.R.O.,
Výskumný Ústav Pre Petrochémiu
Trencianska Univerzita, Fakulta Priem. Technológií
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Matador Rubber S.R.O.,, Výskumný Ústav Pre Petrochémiu, Trencianska Univerzita, Fakulta Priem. Technológií filed Critical Continental Matador Rubber S.R.O.,
Publication of CZ20031408A3 publication Critical patent/CZ20031408A3/cs
Publication of CZ300716B6 publication Critical patent/CZ300716B6/cs

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

Vulkanizacní cinidlo pro sirnou vulkanizaci kaucukové nebo gumárenské smesi na bázi alespon jednoho nenasyceného kaucuku nebo jeho smesi s dalšími uhlovodíkovými makromolekulárními látkami je tvorené produkty adice a/nebo polyadice síry a alespon jedné nenasycené alifatické karboxylové kyseliny C.sub.12.n. až C.sub.22.n. s 1 až 4 dvojnými vazbami v molekule a/nebo jejích esteru s alkanoly C.sub.1.n. až C.sub.4.n. nebo alkenoly C.sub.3.n. až C.sub.18.n., prípadne smesmi s monoenem až polyenem a prípadne pomocnou látkou nebo látkami, pricemž celkový obsah síry v cinidle je 75 až 96 % hmotnostních. Vyrábí se adicí a/nebo polyadicí síry pri teplote 120 až 250 .degree.C v množství 75 až 96 % hmotn. s alespon jednou nenasycenou mastnou karboxylovou kyselinou C.sub.12.n. až C.sub.22.n. s 1 až 4 dvojnými vazbami jako kyselina olejová, kyselina linolová, kyselina linolenová, kyselina laurová, kyselina elaidová, kyselina eleostearová, kyselina parinarová, kyselina arachidonová nebo její estery nebo smesi s alespon jedním monoenem až polyenem, prípadne po pridání stabilizátoru se tavenina rychle ochladí, nejvhodneji do studeného vodného roztoku povrchove aktivní látky, dezintegruje a upraví na aplikovatelnou formu.

Description

Oblast techniky
Vynález se týká vulkán izačn ího činidla pro sirnou vulkanizací kaučukové nebo gumárenské směsi na bázi alespoň jednoho nenasyceného kaučuku nebo jeho směsi s dalšími uhlovodíkovými makromolekulami mi látkami, a také způsobu výroby tohoto vulkanizačního činidla procesem adice až polyreakcí síry s technicky snadno dostupnými nenasycenými až polynenasycenými io organickými sloučeninami.
Dosavadní stav techniky
Pres evidentní přednosti polymerní, tzv. nerozpustné síry (v sirouhlíku a tím také v kaučuku) v porovnání s cyklooktamemí sírou jako vulkanizačním činidlem vulkanizace nenasycených kaučuků, případně jejich kombinací také s nasycenými kaučuky, resp. vulkanizace gumárenských směsí, v případě aplikace polymerní síry jako vulkanizačního Činidla, problémem o.i. je právě její náročnější homogenizace v gumárenské směsi, hlavně v důsledku její nerozpustnosti. Ale také io technická a tím také ekonomická náročnost její výroby. Problém se řešil použitím kopolymerů síry se lněným olejem a dicyklopentadienem při teplotě 125 až 135 °C po dobu 4 až 5 hodin [US 3 264 239 (1996)] jako vulkanizačního činidla, ale fyzikálně-mechanické vlastnosti vulkanizátů zůstávají v porovnání s vulkanizáty se směsí cyklooktamemí a polymerní síry a navíc při přípravě gumárenské směsi a hlavně po dobu vulkanizace pravděpodobně částí unikajících par cyklo- resp. dicyklo-pentadienu svým nepříjemným zápachem výrazně zhoršují pracovní prostředí výroby vulkanizátů. Podobné problémy jsou také při použití kopolymemí síry s parciálně hydrogenovaným kopolymerem s nenasyceností 0,5 až J % mol., konjugovanými dieny C.| až C6 a a, β-nenasycený mi nitrily C3 až C5 [EP 0112109 (1984), DE 4310588 (1993)]. Příliš nepomáhá ani použití katalytického množství sulfidu fosforu, jako je např. P4S3, při ko polymerizaci síry s io cyklopentadienem, dicyklopentadienem a dalšími dimery konjugovaných dienů a ani přísady aminů [US 3 523 926 (1971]; US43II 826 (1982) a US4097 474 (1978); rumunský patent RO 92799; Ochotina N. A. et. al.: Kaučuk i rezina 1997, č.3, s. 33 až 35]. Zajímavé jsou také kopolymery síry s olefinickými uhlovodíky při 140 až 160 ve vodném reakčním prostředí za přítomnosti zásaditého katalyzátoru disperzního činidla [US 4 739 036 (1988)], které je však nutné z produktu náročně odstranit. Podobně kopolymery síry s vyššími alkeny (Colvin H.: Gummi Fasem Kunstoffe 1997, 627) jsou sice dobře mísitelné v gumárenské směsi podobně také jako kopolymery síry se styrenem [Meximov T.V. et al.: Zuř. Prikl. Chim., 69, 1543 (1996); US 4 902 775 (1990)], také navíc s vyššími nekonjugovanými dieny (GB 1 083 528), ale požadované íyzikálně-mechanické parametry vulkanizátů, zejména pevnosti, zvláště po stárnutí, se za io jejich použití nedosahují. Nestačí ani dispergování cyklooktamemí síry v kapalném poly(-cisizoprenovém) kaučuku [US 4 564 670 (1986)], když se při teplotě nad 100 °C nezabezpečí kopolymerizace síry a poly(-cis-izoprenem). Podobně také vulkanizační činidlo na bázi síry a dithiokarboxylové kyseliny nebo její soli [EP 0 432 416 (1991)] pro dosazení požadované kvality gumárenské směsi a zejména vulkanizátů ještě nestačí, složku síry musí tvořit polymerní síra.
A tak dosavadní přednosti známých simých vulkanizačních Činidel využívá a nedostatky odstraňuje vulkanizační činidlo a také způsob jeho výroby podle tohoto vynálezu.
Podstata vynálezu
Podstatou tohoto vynálezu je vulkanizační činidlo pro sirnou vulkanizací kaučukové nebo gumárenské směsi na bázi nejméně jednoho nenasyceného kaučuku nebo jeho směsi s dalšími uhlovodíkovými makromolekulovými látkami, jako jsou nenasycené kaučuky, přičemž je tvořeno produkty adice a/nebo polyadice síry za přítomnosti alespoň jedné nenasycené alifatické karboCZ 300716 B6 xylové kyseliny s 1 až 4 dvojnými vazbami v molekule o počtu uhlíku 12 až22 a/nebo jejích esterů o počtu uhlíku v alkylové skupině I až 4 a/nebo v alkylenylové skupině s 3 až 18 atomy uhlíku jednou až třemi dvojitými vazbami, nebo jejich směsi s alespoň jedním monoenem a polyenem, přičemž celkový obsah síry nebo síry s pomocnou látkou ve vulkanizačním činidle tvoří 75 až 96 % hmotnostních.
Potom se způsob výroby vulkán izačního činidla pro simou vulkanizaci kaučukové nebo gumárenské směsi na bázi alespoň jednoho nenasyceného kaučuku nebo směsi s dalšími uhlovodíkovými makromolekulámími látkami, jako je nasycený kaučuk, provede tak, že se při teplotě io 120 až 250 °C do reakce přivede síra v množství 75 až 96 % hmotn. v reakční směsí s 4 až 25 % hmotn. s alespoň jednou alifatickou karboxylovou kyselinou o počtu uhlíků v molekule 12 až 22 a/nebo jejím esterem, s alkyly o počtu uhlíků 1 až 4 a/nebo alkylenyly o počtu uhlíků 3 až 18 s jednou až třemi dvojitými vazbami nebo jejich směs s alespoň jedním monoenem až polyenem, přičemž po přidání pomocné látky nebo pomocných látek v množství 0,05 až 1,2 % hmotn. v reakční směsi se reakční směs rychle ochlazuje na teplotu pod 50 °C alespoň jednou operací, zvolenou z dávkování do studené vody, dávkování do studeného vodného roztoku, rozstřikováním do studené vody nebo studeného vodného roztoku, rozstřikováním až rozprašováním na studené stěny, na teplotu pod 20 °C, rozstřikováním až rozprašováním do proudu vychlazeného inertního plynu na teplotu pod 20 °C, vyléváním na hluboko ochlazenou kovovou podložku nebo
2o hluboko chlazený dopravní pás, a následně se upravuje sušením nebo přímo dezintegrací, případně ještě olejováním a tvarováním na dobře aplikovatelnou formu vulkanizačního činidla,
Výhodou vulkanizačního činidla podle tohoto vynálezu je dobrá dispergovatelnost a tím zapracovatelnost do gumárenské směsi, velikost makromolekul bez potenciálního „vykvétání“ z gumá25 renské směsi při delším skladování, rovnoměrně v celém vulkanizátů a přitom vysoké fyzikálně— mechanické parametry vulkanizátů.
Předností způsobu jeho výroby je surovinová dostupnost, spolehlivá reprodukovatelnost surovinová a technologická, poměrně nízká energetická náročnost a technická dostupnost zařízení, fle30 xibilita a v neposlední řadě možnost vyrábět vulkanízační činidla nejen z hlediska různého obsahu celkové síry v nich, ale případně také s obsahem dalších důležitých ingrediencí v nich pro gumárenské směsi a vulkanizáty.
Vulkanízační činidlo podle tohoto vynálezu je vhodné hlavně pro simou vulkanizaci kaučukové nebo gumárenské směsi na bázi alespoň jednoho nenasyceného kaučuku, jako přírodního, syntetického polyizoprenového, polybutadienového, butadien/styrenového, ABS a podobně, případně také společně s nasyceným kaučukem, jako ethylen/propylenovým, polyisobutylenovým, EPDM a dalšími technicky a komerčně dostupnými nenasycenými a také společně s nasycenými kaučuky, s polyoleflny i vysokomolekulovými syntetickými i minerálními oleji. Tak vulkanízační činidlo představuje produkt adice až polyadice síry od rombícké až polymerní síry nerozpustné v CS2 (Sp, 8ω, $π), přičemž už také předtím vytvořená nejen polymerní, ale také kopolymemí síra, se může dále adovat až polyadovat hlavně na nenasycené nebo nasycené alifatické karboxylové kyseliny CJ2 až C22, přičemž se jedná alespoň o jednu nenasycenou karboxylovou kyselinu s jednou až čtyřmi dvojnými vazbami, jako je kyselina laurová, kyselina myristová, kyselina palmito45 vá, kyselina behenová, kyselina elaidová, kyselina olejová, kyselina gadolová a kyselina eruková. Potom dienové až tetraenové karboxylové kyseliny, jako je kyselina linolová, kyselina linoleová, kyselina oleostearová, kyselina parinarová a kyselina arachidonová. K nej vhodnějším patří především monoenové a trienové mastné kyseliny Ct6 až C22, získané hydrolýzou hlavně rostlinných olejů nebo jejich zmýdelněním hydroxidy alkalických kovů a účinkem minerální kyseliny (HCI,
H2SO4 ap.), převedené na směs převážně nenasycených monoenových až tetraenových mastných kyselin. Zvláště výhodný je způsob přeesterífikace řepkového, slunečnicového nebo lněného oleje methanolem za katalytického účinku hydroxidů nebo uhličitanů alkalických kovů. Tak se z řepkového oleje přeesterifíkací methanolem získá směs methy (esterů zejména kyseliny olejové, kyseliny linolové, kyseliny linoleové, malých množství kyseliny erukové, kyseliny behenové a kyseliny gadolové, a také nasycených karboxylových kyselin, jako je kyselina palmitová a kyšeCZ 300716 B6 lina stearová. Jejich přítomnost však prakticky nesnižuje ani kvalitu nenasycených mastných kyselin. Podle tohoto vynálezu, kromě směsi převážně nenasycených mastných kyselin nebo esterů, získaných z řepkového, lněného a slunečnicového oleje, jsou použitelné, ale technickoekonomicky méně vhodné, směsi mastných kyselin nebo jejich esterů z konopného, makového, ořechového, olivového a sojového oleje, dokonce také ze živočišných olejů, jako je sardinkový, vorvaninový, velrybí, ale také husí, koňský tuk, hovězího loje a dalších, obsahujících v glyceridech také monoenové až polyenové mastné kyseliny. Alkylestery jsou technicky nejsnadněji připravitelné přeesterifíkací nasycenými alkoholy Ci až C4 nebo esterifikaci kyselin alkoholy. V případě alkenylestrerů s jednou až čtyřmi dvojnými vazbami v molekule je možné také využít io přeesterifíkací alylalkoholem, linaloylalkoholem, linolenoylalkoholem ap. nebo přímou esterifikaci kyselin nenasycenými alkoholy.
Monoeny až polyeny, jejichž kopolymery se sírou mohou být složkou vulkanizačního činidla podle tohoto vynálezu, kromě uhlovodíkových monomerů, jako styrenu, a-methylstyrenu, vinylis toluenů, dimeriů a-methylstyrenu, dimerů až oligomeru cyklopentadienu, piperylenu, trimerů až pentamerů propylenu a butenů, kooligomerů díenů a alkenů pyrolýzní frakce C$ je to kapalný polybutadienový kaučuk, produkty termického štěpení až pyrolýzy kaučuků a gumy.
Pomocnými látkami, jejichž obsah ve vulkanizačním Činidle tvoří 0,05 až 1,2 % hmotn. jsou známé stabilizátory nebo antireverzní Činidla, aplikované do polymerní síry, jako jsou halogeny (Cl2, Br2,12), SOC12, SO2C12, A1C13, SiCl4, PC15, alkylbromid, alylchlorid, peroxokyseliny, kyselina adipová, kyselina palmitová, kyselina stearová a další, a také příměsy povrchově aktivních látek. Součástí pomocných látek mohou být také pojivá, jako jsou tuhé parafiny, 1-alkeny C;0 ap., umožňující aplikovat vulkanizační činidlo ve tvarované formě.
Způsob výroby se uskuteční tak, že se provede reakce síry hlavně s nenasycenými karboxylovými kyselinami a/nebo jejich estery, případně také s uhlovodíkovými monoeny a polyeny při teplotě 120 až 250 °C. Při teplotách nad 140 °C může reagovat síra také s případně přítomnými nenasycenými karboxylovými kyselinami. Reakční doba závisí především na reakční teplotě adice až polyadice síry s nenasycenými karboxylovými kyselinami s jednou až čtyřmi dvojnými vazbami v molekule a/nebo jejich alkyl- až alkenylestery nebo jejich směsi s uhlovodíkovými polyeny. Přitom se elementární až cyklooktamemí síra pro reakci zahřeje na teplotu 120 až 280 °C, přičemž je vhodné, v návaznosti na Clausův proces výroby síry ze sulfanu z dehydrosulfurizace ropných frakcí bez předběžného ochlazení, vést přímo do reakce s nenasycenými mastnými kyselinami a/nebo jejich estery nebo směsi s uhlovodíky monoenů až polyenů.
Je výhodnější, když se adice až polyadice zastaví náhlým ochlazením (kvenčováním) na teplotu pod 50 °C, nej vhodněji v případě, že se kvenčuje do vody nebo vodného roztoku, na teplotu 2 až 20 °C. V případě kvenčování na vychlazené plochy také na teplotu pod 0 °C.
K nej výhodnějším reaktantům se všemi formami síry patří jednotlivé nenasycené kyseliny, jako je kyselina olejová, tak také směsi, získané z rostlinných olejů, zejména z řepkového a lněného oleje.
V případě alkylesterů karboxylových kyselin stačí methylestery až butylestery, V případě alkenylesterů s jednou až třemi dvojnými vazbami v alkenylech je vhodné připravit jejich esterifikaci nenasycených monoenových až tetraenových mastných kyselin, zejména C|2 až C22 nenasycenými alkoholy, jako je alylalkohol, krotylalkohol, oleylalkohol, linoylalkohol, linoleylalkohol, protože může snadno probíhat reakce síry také s dvojnými vazbami alkenylů, případně zůstávají pro zabudování také vulkanizaci gumárenské směsi na vulkanizáty.
Další údaje o složení vulkanizačního činidla, způsobu jeho výroby a také další jeho výhody jsou zřejmé z příkladů, ve kterých navíc ve větší míře vynález prezentuje také vliv vulkanizačního činidla na vulkanizaci gumárenských směsí a fýzikálně-mechanické parametry získaných vulka55 nizátů.
Příklady provedení vynálezu
Poměry se uvádějí v běžně používaných v gumárenských jednotkách dsk, tedy hmotnostních 5 dílech na sto dílů kaučuku.
Příklad 1 io Do 100 g roztavené síry z Clausova procesu výroby síry ze sulfanu jeho parciální oxidací na oxid siřičitý s konjugovanou redukcí sulfanem na roztavenou síru pří teplotě 220 až 230 °C se do jejího množství 180 g za míchání přidá 20 g směsi kyselin z řepkového oleje o čísle kyselosti =
191,3 mg KOH/g, čísle zmýdelnění = 204,0 mg KOH/g, číslo esterově ~ 12,7 mg KOH/g, číslo bromové = 66,4 g Br> /100 g a jodové 98,5 g J/10 g, s obsahem (v % hmotn.): kyseliny olejové =
20, kyseliny linoleové = 10, kyseliny palmitové = 3,2, kyseliny stearové = 1,2, kyseliny eíkosanové = 2, kyseliny erukové =1,1, nezmýdenitelného podílu = 0,4 a fosfclipidů = 2,1. Udržuje se v dusíkové atmosféře při teplotě 225±5 °C 80 minut, přičemž se v 70 min. přidá 0,4 g jodu, za míchání se po 10. minutách během 1 minuty vlévá reakční směs do vychlazeného vodného roztoku parciálně zmýdelněného polyvinylacetátu (se stupněm zmýdelnění na polyvinylalkohol 73 % mol.) o koncentraci 0,1 % hmotn. při teplotě 0 az 5 °C, udržované přidaným ledem. Po 3. hodinách se vzorek (příklad 1) kopolymeru rozemlel na zrnitost pod 0,07 mm a použil jako vulkanizační činidlo do gumárenských směsí.
Příklad 2
Přeesterifikací lněného oleje methanolem za katalytického účinku vodného roztoku hydroxidu draselného při teplotě 65+1 °C se ze surové reakční směsi, po neutralizací kyselinou chlorovodíkovou, oddělení horní vrstvy od spodní - vodnoglycerolové fáze s obsahem chloridu sodného, se
3i) z methylesteru za sníženého tlaku odtáhne zbytek methanolu. Získané směs methylesteru karboxylových kyselin (v % hmotn.): kyselina palmitová = 5,2, kyselina olejová = 68,2, kyselina linolová = 14,1, kyselina linolenová = 17,5, kyselina arachinová = 2,9 a kyselina behenová ~ 2,5. Tato směs methylesterů se v hmotnostním poměru 1:1 smíchá se směsí převážně nenasycených kyselin řepkového oleje, specifikovaných v příkladě 1.
Pro přípravu třech vzorků kopolymemí síry se také využívá kapalná síra, vycházející z Clausova procesu, která se pomalu schladí na teplotu 180± 1 °Cav inertní atmosféře se smíchá jednak 180 g síry se směsí 20 g methylesterů a kyselin (pokus 2), potom 170 g síry s 30 g (pokus 3) a nakonec 190 g síry s 10 g směsi methylesterů a nenasycených kyselin (pokus 4). Po 3. hodinách intenzivního míchání se do reakěního prostředí přidá 0,2 % hmotn. bromu a po 10. minutách se všechny 3 vzorky kvenčují podobně jako v příkladě 1.
Příklad 3
Postupuje se podobně jako v příkladě 1, jen kromě směsi methylesterů a nenasycených karboxylových kyselin se navíc do těchto směsí přidá po 3 % hmotn. monomerů až polyenů: nenasycených dimerů α-methylstyrenu (pokus 4), tetrameru propylenu (pokus 5), trimerů butenů (pokus 6), produktů pyrolýzy gumy (pokus 7), dešti lační zbytek pyrolýzní frakce C5 - směs dimerů a kooligomerů cyklopentadienu, piperylenu a isoaylenů (pokus 8), kapalného polybutadienového kaučuku o průměrné molové hmotnosti 1000 (pokus 9).
Potom se na bázi polybutadienového, přírodního a butadienstyrenového SBR (50+30+20 dsk) v
1. stupni za míchání při teplotě 142+2 °C připravila gumárenská směs přidáním 3 dsk oxidu zinečnatého, 5 dsk aromatického oleje, 60 dsk sazí N33O, 2 dsk stearinu, 1,5 dsk antiozonantu,
PPD (N-isopropyl-N'-fenyl-p-fenylendiaminu), 1,2 dsk antioxidantu TMQ, 1,5 dsk lepkavé živice, 2 dsk mikrovosku (směs vyšších n-alkanů s isoalkany) a 3 dsk zpracovatelské přísady.
V druhém stupni se za míchání na dvouválcovém kalandru (frikce 1:1,4) při teplotě 110 °C přidá 5 ještě 0,8 dsk urychlovače vulkanizace CBS, 0,1 dsk inhibitoru vulkanizace Duslín G-80 (Ncyklohexylthioftalimid) a Xg, resp. dsk simého vulkanizačního systému. Vulkanizační charakteristiky se stanoví při teplotě 150 °C na přístroji Monsanto MDR 2000E při teplotě 150 °C. Fyzikální vlastnosti byly stanoveny ve vulkanizačních směsích během doby vulkanizace t^ podle norem ISO. Vulkanizační činidla se dávkují do jednotlivých gumárenských směsí po přepočtu na io účinnou látku - síru. Dosáhnuté výsledky ťyzikálně-mechanických parametrů vulkanizovaných gumárenských směsí se vzorky z pokusů z přípravy vulkanizačních činidel pokusů 1 až 9 jsou v tabulce 1.
Tabulka 1
Vlastnost- parametr Pokusy
referen ční 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
vulkanizační činidlo pokus/dsk Crystex OT33/ 2,5 1/ 1,88 21 1,88 3/ 1,97 4/ 1,77 5/ 1,92 6/ 1.92 71 1,92 8/ 1,92 9/ 1,92 10/ 2,26
hustota směsí íg.cnť3] 1,12 1,12 1,12 1,12 1,12 1,12 1,12 1,12 1,12 1,20 1,21
bezpečnost při 120°C [min] 47,45 45,22 45,37 43,80 46,21 45,73 46,01 46,51 45,92 45,60 46,81
pevnost před stárnutím [MPa] 16,85 16,75 16,95 17,04 17,15 17,45 17,73 17,15 15,21 18,02 16,90
pevnost po Stárnutí [MPa] 12,75 13,90 15,01 14,60 13,95 14,64 15,22 13,53 13,84 14,14 12,82
tažnost [%j 490 495 489 493 460 475 450 460 485 505 550
modul 300% [MPa] 8,83 8,95 8,45 8,32 9,05 8,53 8,79 8,63 9,01 9,18 7,75
Příklad 4
Kopolymemí síra se připravuje adicí a polyreakcemi (homopolymerizací síry, kopolymerizací cyklooktamemí a polymerní síry s 10 % hmotn. nenasycenými mastnými kyselinami hlavně Cks až C22) roztavené síry z Clausova procesu nebo přírodní síry při teplotě 180+2 ŮC s řepkovým olejem (pokus 11) o čísle kyselosti = 3,41 mg KOH/g, čísle zmýdelnění = 189 mg KOH/g, jodovém čísle = 115,60 g J/100 g, glyceridy z 56 % kyseliny olejové, 1,7 % kyseliny stearové, 4,6 % kyseliny palmitové, 20% kyseliny linolové, 10,5% kyseliny linolenové, kyseliny behenové, kyseliny gadolejové, kyseliny erukové společně 2,5 % hmotnostních. Dále se směsí mastných, hlavně nenasycených (s jednou až čtyřmi dvojnými vazbami v molekule) kyselin ve směsi s jejich estery (pokus 12) o čísle kyselosti = 78,8 mg KOH/g, čísle zmýdelnění = 181 mg KOH/g a bromovém čísle = 42,14 g Br/100 g, a také se směsí téměř čistých nenasycených mastných kyselin z řepkového oleje (pokus 13) o čísle kyselosti 98,58 mg KOH/g, čísle zmýdelnění = 204,0 mg
KOH/g, číslem esterovým = 12,7 mg KOH/g, bromovým číslem - 66,4 g Br/lOOg a jodovým číslem = 98,5 g J/100 g, čistou kyselinou olejovou (pokus 14), methy lestery kyselin řepkového oleje (pokus 15). Reakce až póly reakce všech 5 pokusů se uskuteční v inertní atmosféře během 240 minut. Při 230 minutách se do každé polyreakční směsi přidává po 0,3 % hmotn. jodu a ve
240. minutě se každá reakční směs během 30 s nalila do 1 až 4 °C studeného vodného roztoku parciálně zmýde lněného póly viny lacetátu a po vysušení se každý vzorek rozemlel a použil jako vulkanizační činidlo do bočnicové gumárenské směsi. Za jinak podobných podmínek se polyreakce síry uskuteční s kyselinou olejovou při teplotě 125± 1 °C během 5 hodin (pokus 16).
io Zkušební směsi se připraví dvoustupňovým mícháním podle STN 621425, přičemž v 1.stupni přípravy základní směsi, ale pouze se dvěma nenasycenými kaučuky a ostatními složkami kvalitativně podobnými jako v příkladu 4, nebo jde hlavně o porovnání vulkanizačních činidel, se přimíchávají vzorky převážně kopolymemích sloučenin. Dosažené výsledky vlivu na vulkanizační charakteristiky, chemické a fyzikálně-mechanické vlastnosti vulkanizátů se vzorky pokusů
11 až 16jsouvtabulce2.
Z těchto výsledků vyplývá, že hlavně z hlediska pevnosti vulkanizátů před stárnutím a také po stárnutí jsou nejnižší hodnoty při použití kopolymeru síry s řepkovým olejem (pokus 11). Při provedení dalších pokusů kopolymerizace síry a řepkového oleje se 4, 7 , 12 a 15 % hmotn. v reakční směsi vykazuje získaná kopolymerní síra ještě méně příznivé výsledky jako vulkanizační činidlo, hlavně fyzikálně-mechanické vlastnosti; jak u porovnání s komerční polymemí sírou, tak také prakticky se všemi pokusy uvedenými v tabulce 2.
Tabulka 2
Složka Pokusy
referenční s N-S 11 12 13 14 15e) 16
Kaučuková směs z 1. stupně [g] 979 979 979 979 979 979 979
Sulfenax CBS/MG [g] 4,13 4,13 4,13 4,13 4,13 4,13 4,13
Duslln G-80 [g] 0,59 0,59 0,59 0,59 0,59 0,59 0,59
Vulkanizačni činidlo [q] 16,31 14,14 14,13 14,29 14,29 14,13 14,29
Vlastnosti vuikantzátu
Hustota [g.crn3] 1,120 1,120 1,121 1,123 1,122 1,120 1,122
Viskozita MOONEY [mil 45,80 44,40 45,00 47,50 47,40 45,60 46,10
Bezpečnost MOONEY [min] 47,40 45,80 44,72 39,80 46,39 6,73 45,20
Optimum vulkanizace, 150 °C [min], +2min 21,0 21,5 19,5 20,0 19,0 19,0 20,1
Pevnost před stárnutím, lop. [MPa] 17,150 14,477 15,000 17,080 17,965 17,310 17,100
Pevnost po Stárnuti. 100 °C, 72 h, lop. [MPa] 13,320 8,400 8,548 13,910 10,990 11,965 10,993
Tažnost [%] 502 470 485 553 513 553 535
Modul 300% [MPa] 8,833 8,457 8,690 8,370 9,215 8,770 8,870
Tvrdost [ShA] 57,13 57,78 58,70 60,00 57,30 58,43 56,9
Tvrdost po stárnuti 100°C 72 h, [ShA] 63,88 64,12 65,57 68,00 63,60 65,77 64,89
Odrazová pružnost [%] 54,27 54,47 54,00 54,00 57,47 57,93 54,22
Strukturní pevnost (20 °C) [kNm'1] 49,480 48,763 48,490 49,040 47,827 49,060 49,211
Strukturní pevnost (90 °C) [kNm5 * * * * * i1] 38,20 40,39 41,36 38,95 37,82 43,21 41,27
Surfenax GBS/MG - urychlovač (N-cyklohexyl-2-benzthiazolsulfenamid)
Dulín G-80 - inhibitor pro vulkánizace (N-cyklohexylthioftalimid) a nepoužil se stabilizátor.
Cenný je rovněž poznatek (pokus 15 - kopolymemí síry s methylestery kyselin řepkového oleje), že se výrazněji negativně neprojevuje vynechání stabilizátoru. V případě pokusu 14, kde se místo jodu používá jako stabilizátor kyselina stearová, se nepozoruje negativní vliv. Dokonce ani bez použití stabilizátoru (pokus 15) neklesá kvalita tohoto vulkanizačního Činidla. Souvisí to také s dostatečně dlouhou dobou polyreakcí při poměrně vysoké teplotě.
Příklad 5
Další příprava „kopolymemí síry“ se uskuteční podobným způsobem jako v příkladě 3, zejména se směsí kyselin a esterů řepkového oleje s celkovým obsahem 90 % hmotn. síry, přičemž se pro vulkanizační činidlo pokusu 17 použije 3/4 směsi organických kyselin řepkového oleje a 1/4 methylesterů kyselin řepkového oleje. Pro vulkanizační činidlo pokusu 18 se použije ekvihmotnostní poměr, tj. 50:50 % směsi organických kyselin s methylestery a pokus 19 s 1/4 směsi kyselin a s 3/4 methylestery směsi kyselin řepkového oleje. Činidla z pokusů 17 až 19 jsou stabilizované 0,2 % hmotn. jodu.
V pokusu 20 se použije vulkanizační činidlo s celkovým obsahem 10 % hmotn. síry, vytvořené pouze se samotnými estery nenasycených kyselin řepkového oleje a bez použití stabilizátoru, V pokusu 21 se použije vulkanizační činidlo s celkovým obsahem 85 % hmotn. síry, připravené reakcemi a polyreakcemi pouze s methylestery kyselin řepkového oleje, stabilizované 1 % i? hmotn. kyseliny stearové. Dosažené výsledky jsou v tabulce 3. Referenční pokus, tedy za použití polymemí síry (síra - N), je v tabulce 2.
Evidentní pokles fyzikálně mechanických vlastností je při celkovém obsahu síry ve vulkanizátů alespoň 85 % hmotn. (pokus 21).
Příklad 6
Alkyl estery kyselin řepkového oleje, připravené alkalicky katalýzo vanou přeesterifikací řepko25 vého oleje, se použijí na přípravu vulkanizačního činidla podobně jako v případě methylesterů kyselin lněného oleje v příkladu 2. Získané vulkanizační činidlo však svou vulkanizační charakteristikou při aplikaci v gumárenské směsi a také fyzikálně-mechanickými parametry vulkanizátů jen o 3 až 10 % převyšuje parametry dosažené s vulkanizačními činidly, připravenými na bázi síry a methylesterů kyselin řepkového oleje nebo lněného oleje v kombinaci s nasycenými mono30 eny a polyeny (příklad 3).
V případě esterifikace kyselin řepkového oleje se směsí nenasycených alkoholů C až C22, získaných selektivní hydrogenaci na modifikovaném rutheniovém katalyzátoru hydrogenaci směsi nenasycených mastných kyselin řepkového oleje na nenasycené alkoholy Ci6 až C22 se také pou35 žije na přípravu vulkanizačního Činidla, Vhodný celkový obsah síry je zejména v rozmezí 88 až 95 % hmotn., což souvisí s velikostí molekul a přítomností dvou až šesti dvojných vazeb v molekule esteru. Vulkanizační charakteristiky a také vulkanizáty mají přibližně stejně dobré vlastnosti, jaké se dosahují s kopolymemí sírou na bázi jednotlivých nebo směsi nenasycených mastných kyselin C|2 až C22 ajejich methyl- a alylesterů. Jejich dalším kladem je však také mas40 ticí účinek gumárenské směsi.
Příklad 7
Reakční směs z reakcí až polyreakcí nenasycených mastných kyselin C|2 až C22 s 1 až 4 dvojnými vazbami v molekule a/nebo jejich alkylestery až alkenylestery nebo jejich směsi s monoenem až polyenem po proběhnutí alespoň podstatné části polyreakcí, nej v hodněji po přidání stabilizátoru známého pro stabilizaci polymemí síry, se kvenčuje buď do studené vody (pod 50 QC), nebo do vodného roztoku povrchově aktivní látky, jako je polyvinylalkohol, parciálně zmýdelněný so polyvinylacetát, želatina, polyakrylamid a podobně, po vysušení se dez integruje například domletím a potom se pojí například tuhými parafiny, 1-alkeny C3o a podobně. Pro snadnější dosažení jemné zrnitosti je vhodné kvenčování rozprašováním do studeného vzduchu nebo inertního plynu při teplotě pod 20 °C nebo rozprašováním na studenou podložku nebo dopravní pás vychlazený a v mrznoucím tunelu při teplotě pod 20 °C. Podobně rozprašovanou roztavenou síru nebo vytvořené vulkanizační činidlo je vhodné kvenčovat rozprašováním do studené vody nebo studeného vodného roztoku (pod 50 °C, nej vhodněji pod 5 °C) povrchově aktivní látky, přítomné v množství 0,01 až 0,5 % hmotnostních.
Tabulka 3
Složka [g] Pokusy
17 18 19 20 21
Kaučuková směs z 1.stupně Iq] 979 979 979 979 979
Sulfenax CBS/MG 4.13 . 4,13 4,13 4,13 4,13
Duslín G-80 0,59 0,59 0,59 0,59 0,59
Vulkanizační činidlo [g] 14,13 14,13 14,13 14,13 14,13
Vlastnosti vulkanizátu
Hustota Ig.cm*3] 1,121 1,122 1,122 1,122 1,124
Viskozita Mooney [ML] 48,2 47,7 47,6 45,60 44,0
Bezpečnost Mooney, 120 °C [mini 43,36 39,67 39,55 47,25 44,52
Optimum vulkanizace, 150°C +2min. 19,5 19.0 21,0 19,0 20,0
Pevnost před stárnutím, lop. [MPa] 17,07 18,08 17,70 17,31 14,40
Tažnost [%] 546 580 541 553 443
Modul 300% [MPa] 8,52 8,47 9,18 8,77 9,20
Tvrdost [ShA] 60,0 60,0 60,0 58,4 61,2
Tvrdost po stárnutí (100 °C,72h) [ShA] 68,0 68,0 68,0 65,8 68,4
Odrazová pružnost [%] 54,6 53,80 54,60 53,93 53,33
Strukturní pevnost (20 °C)[kNm''] 46,02 47,70 51,40 49,06 52,64
Strukturní pevnost (90°C)[kNm·’] 40,82 43,70 36,72 43,21 38,03
« io Průmyslová využitelnost
Vulkanizační činidlo a způsob jeho výroby jsou využitelné jednak v chemickém průmyslu, zejména při zhodnocení levné síry, například z Clausova procesu, z plynů, obsahujících sulfan, desuifurizace ropných frakcí, zvláště v gumárenské výrobě při výrobě pneumatik, dopravních pasů a podobně, přičemž je dále zvláště výhodné zejména využít technicky snadno dostupné směsi nenasycených karboxylových kyselin C|6 až C22 a také methylestety nenasycených kyselin z rostlinných olejů, zvláště řepkového oleje.

Claims (14)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Vulkanizační činidlo pro simou vulkán izaci kaučukové nebo gumárenské směsi na bázi alespoň jednoho nenasyceného kaučuku nebo jeho směsi s dalšími uhlovodíkovými makromolekulám ími látkami, jako jsou nenasycené kaučuky, vyznačující se tím, že jej tvoří produkty adice a/nebo polyadice síry a alespoň jedné nenasycené alifatické karboxylové kyseliny io s l až 4 dvojnými vazbami v molekule o počtu uhlíků 12 až 22 a/nebo jejích esterů o počtu uhlíků v alkylu 1 až 4 a/nebo v alkenylu o 3 až 18 atomech uhlíku při 1 až 3 dvojných vazbách nebo jejich směsi s alespoň jedním monoenem až polyenem, přičemž celkový obsah síry nebo síry s pomocnou látkou ve vulkánizačním činidle činí 75 až 96 % hmotnostních.
    15
  2. 2. Vulkanizační činidlo podle nároku 1, vyznač uj í cí se tí m , že produkt adice a/nebo polyadice síry se vytvoří z elementární, cyklooktamemí až polymemí síry s alespoň jednou nenasycenou karboxylovou kyselinou o počtu uhlíků 12 až 22 a/nebo alespoň s jedním jejím esterem.
  3. 3. Vulkanizační činidlo podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že produkt polyadice
    20 představuje alespoň jeden produkt, zvolený z kopolymemí síry s alespoň jednou nenasycenou karboxylovou kyselinou s jednou až čtyřmi dvojnými vazbami v molekule a/nebo jejím esterem nebo jejich směsí s monoeny až polyeny.
  4. 4. Vulkanizační činidlo podle nároků 1 až 3, vy zn ačuj ící se t í m, že se alifatické
    25 nenasycené karboxylové kyseliny zvolí z monoenových mastných kyselin, jako je kyselina laurolejová, kyselina myristolejová, kyselina palmitolejová, kyselina elaidová, kyselina olejová, kyselina gadolejová a kyselina eruková, a také polyenových mastných kyselin, jako je kyselina linolová, kyselina linolenová, kyselina oleostearová, kyselina parinarová, kyselina arachidonová, ajejich izomerů.
  5. 5. Vulkanizační činidlo podle nároků 1 až4, vyznač uj ící se t í m , že se alkylestery nenasycených vyšších mastných kyselin vytvoří esterifikací a/nebo přeesterifikací nasycenými alkoholy, zvolenými z methanolu, ethanolu, propanolu, isopropanolu, butanolu a isobutanolu, a alkenylestery se vytvoří esterifikací s nenasycenými alkoholy, zvolenými z alylalkoholu, krotyl35 alkoholu, oleylalkoholu, linolylalkoholu, linolenylalkoholu a oleostearylalkoholu.
  6. 6. Vulkanizační činidlo podle nároků 1 až 5, v y z n a Č u j í c í se t í m, že se alespoň jeden monoen zvolí z uhlovodíkových monomerů, jako je styren, α-methylstyren, vinyltoluenů, dimerů a tetrameru propylenu, dimerů až tetramerů butenů a dimerů α-methylstyrenu, dipentenů a poly40 enů, jako jsou dimery a oligomery cyklopentadienu, piperylenu, kooligomerů dimerů s alkeny pyrolyzní frakce C5, kapalného polybutadienového kaučuku, produktů pyrolýzy gumy a kaučuků.
  7. 7. Vulkanizační činidlo podle nároků I až 6, vy z n ač uj í c í se t í m , že obsah pomocné látky nebo pomocných látek ve vulkanizačním činidle tvoří 0,05 až 1,2 % hmotn. a zvolí se ze
    45 stabilizátorů polymerní síry a povrchově aktivních látek.
  8. 8. Způsob výroby vulkanizačního činidla pro sirnou vulkanizaci kaučukové nebo gumárenské směsi na bázi alespoň jednoho nenasyceného kaučuku nebo směsi s dalšími uhlovodíkovými makromolekulám ími látkami, jako je nasycený kaučuk, vyznačující se t í m , že se při
    50 teplotě 120 až 250 °C do reakce přivádí síra v množství 75 až 96 % hmotn. v reakční směsí s 4 až 25 % hmotn. s alespoň jednou nenasycenou alifatickou karboxylovou kyselinou o počtu uhlíků v molekule 12 až 22 a s jednou až čtyřmi dvojnými vazbami a/nebo s jejím esterem, s alkyly o počtu uhlíků 1 až 4 a/nebo s alkenyly o počtu uhlíků 3 až 18 s jednou až třemi dvojnými vazbami nebo jejich směs alespoň s jedním monoenem a polyenem, přičemž po přidání pomocné
    55 látky nebo pomocných látek v množství 0,05 až 1,2 % hmotn. v reakční směsi se reakční směs rychle ochladí na teplotu pod 50 °C a následně se upravuje sušením nebo přímo dezintegrací, případně ještě olejováním a tvarováním na dobře aplikovatelnou formu vulkanizačního činidla.
  9. 9. Způsob výroby vulkanizačního činidla podle nároku8, vyznačující se tím, že
    5 chlazení se uskuteční alespoň jednou operací, zvolenou z dávkování do studené vody, dávkování do studeného vodného roztoku, rozstřikováním do studené vody nebo studeného vodného roztoku, rozstřikováním až rozprašováním na stěny chlazené na teplotu pod 20 °C, rozstřikováním až rozprašováním do proudu inertního plynu vychlazeného na teplotu pod 20 °C, vléváním na hluboce ochlazenou kovovou podložku nebo hluboce chlazený dopravní pás.
  10. 10. Způsob výroby vulkanizačního činidla podle nároku 8, vyznačující se tím, že síra vstupující do reakce je síra, vycházející z Clausova procesu výroby síry, ještě před ochlazením.
  11. 11. Způsob výroby vulkanizačního činidla podle nároků 8a 9, vyznačující se tím, že
  12. 15 se monoenová až polyenová mastná kyselina zvolí z kyselin, jako je kyselina laurolejová, kyselina myristolejová, kyselina palmitolejová, kyselina olejová, kyselina elaidová, kyselina gadolejová, kyselina gadoelaidová, kyselina emková, kyselina linolová, kyselina linotenová, kyselina eleostearová, kyselina parinarová a kyselina arachidonová, a také z jejich izomerů, a estery alespoň jedné monoenové až polyenové mastné kyseliny Cl2 až C22 se připraví jejich esterifikaci
  13. 20 alkoholy o počtu uhlíků v molekule 1 až 4 a/nebo nenasycenými alkoholy o počtu uhlíků v molekule 3 až 18 a s jednou až třemi trojnými vazbami a/nebo preesterifikací uvedenými alkoholy kapalných glyceridů, obsahující převážně nenasycené karboxylové kyseliny C)2 až C22 s jednou až čtyřmi dvojnými vazbami v molekule.
  14. 25 12. Způsob výroby vulkanizačního činidla podle nároků 8ažl0, vyznačující se tím, že se monoen až polyen zvolí z uhlovodíkových monomerů, jako je styren, a-methylstyren, dimerů a-methylstyrenu, dimerů až tetramerů propylenu, dimerů až trimerů butenů, vinyltoluenů, oligomerů ethylenu, dimerů až oligomerů, jako je cyklopentadien, piperylen, kooligomerů, dienů a alkenů pyrolýzní frakce C5l kapalného póly butad lenového kaučuku, produktů pyrolýzy gumy a
    30 kaučuků.
CZ20031408A 2002-05-20 2003-05-20 Vulkanizacní cinidlo a zpusob jeho výroby CZ300716B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK709-2002A SK285498B6 (sk) 2002-05-20 2002-05-20 Vulkanizačné činidlo a spôsob jeho výroby

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20031408A3 CZ20031408A3 (cs) 2004-01-14
CZ300716B6 true CZ300716B6 (cs) 2009-07-22

Family

ID=29778214

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20031408A CZ300716B6 (cs) 2002-05-20 2003-05-20 Vulkanizacní cinidlo a zpusob jeho výroby

Country Status (2)

Country Link
CZ (1) CZ300716B6 (cs)
SK (1) SK285498B6 (cs)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1477371A (en) * 1973-11-01 1977-06-22 Technical Processing Inc Compositions for use in processing rubber
CZ330595A3 (en) * 1993-06-14 1996-06-12 Akzo Nobel Nv Cured material based on rubber and process for producing thereof
CZ289800B6 (cs) * 1990-10-29 2002-04-17 Akzo N. V. Materiály na bázi pryľe, způsob jejich výroby a pouľití antireverzního činidla
WO2002031028A1 (de) * 2000-10-10 2002-04-18 Bayer Aktiengesellschaft Haftmischungen aus hydroxyl- oder carboxylgruppenhaltigen lösungskautschuken

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1477371A (en) * 1973-11-01 1977-06-22 Technical Processing Inc Compositions for use in processing rubber
CZ289800B6 (cs) * 1990-10-29 2002-04-17 Akzo N. V. Materiály na bázi pryľe, způsob jejich výroby a pouľití antireverzního činidla
CZ330595A3 (en) * 1993-06-14 1996-06-12 Akzo Nobel Nv Cured material based on rubber and process for producing thereof
WO2002031028A1 (de) * 2000-10-10 2002-04-18 Bayer Aktiengesellschaft Haftmischungen aus hydroxyl- oder carboxylgruppenhaltigen lösungskautschuken

Also Published As

Publication number Publication date
SK7092002A3 (en) 2004-03-02
SK285498B6 (sk) 2007-03-01
CZ20031408A3 (cs) 2004-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
USRE29821E (en) Novel processing aids for natural and synthetic rubber compounds
CA2208253C (fr) Procede de preparation de compositions bitume/polymere a caractere multigrade renforce et application des compositions obtenues a la production de liants bitume/polymere pour revetements
CN102181072B (zh) 一种乳液型抗氧剂的制备方法
KR100591817B1 (ko) 가교조성물
ITMI20102325A1 (it) Derivati di oli vegetali come oli estensori per composizioni elastomeriche.
US9902831B2 (en) Re-processed rubber and a method for producing same
EP2886596B1 (en) A vulcanizable polymer composition
Tamási et al. Effect of different sulfur content in Natural Rubber mixtures on their thermo-mechanical and surface properties
TW201446860A (zh) 交聯epm及epdm之方法
CZ300716B6 (cs) Vulkanizacní cinidlo a zpusob jeho výroby
US4010129A (en) Novel processing aids for natural and synthetic rubber compounds
CA2777733C (fr) Solutions-meres fortement concentrees en polymere a base d'huiles d'origine vegetale et/ou animale pour la preparation de compositions bitume/polymere
Nakason et al. Sustainable multi-functional additives: Zinc soaps from vegetable oil and fatty acids in natural rubber compounds
CN102816362A (zh) 一种聚乙烯膜用长效抗老化母粒及其制备方法
MXPA04002406A (es) Mezcla de compuestos de hule, rellenadores y plastificadores.
TW202424090A (zh) 包含至少一種二烷基或過氧縮酮過氧化物及至少一種不飽和有機過氧化物之組合物
CN105295149A (zh) 一种无油环保再生胶及其制备方法
JP2018503718A (ja) エラストマ組成物用のヒステリシス減少添加剤としての破壊澱粉誘導体の使用
US3882062A (en) Novel processing aids for natural and synthetic rubber compounds
CN101573402B (zh) 制备交联橡胶制品的方法
JPH0138811B2 (cs)
RU2339657C1 (ru) Технологическая добавка для резиновых смесей на основе карбоцепных каучуков
CA1045804A (en) Processing aids for natural and synthetic rubber compounds
WO2001023464A1 (en) Process for devulcanizing a rubber
SK287610B6 (sk) Spôsob prípravy prevažne kopolymérnej až multikomponentnej kopolymérnej síry

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20220520