DE1694020C - Verfahren zum Vulkanisieren von schwach ungesättigten Olefinpolymerisaten - Google Patents
Verfahren zum Vulkanisieren von schwach ungesättigten OlefinpolymerisatenInfo
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Description
D:e Kopolymerisierung von mono-Olefinen mit
ei.iem geringen Anteil von Diolefinen ermöglicht es,
Elastomere zu erhalten, die einen schwachen Grad von Ungesättigtheit aufweisen, nichtsdestoweniger
aber die Vulkanisierung mit Schwefel und Vulkanisationsbeschleunigern erlauben.
So wird beispielsweise im Falle von Butylkautschuk das Elastomere durch Kopolymerisieren von
Isobutylen mit einer schwachen Menge eines Diolefins, im allgemeinen Isopren, erhalten. Man sagt diesem
Elastomeren auf ürund seines schwachen Grades von Ungesättigtheit nach, daß es beim Vulkanisieren
mit Schwefel schwieriger als natürlicher Kautschuk zu vulkanisieren ist. In gleicher Weise wurde versucht,
die Wirkung klassischer Beschleuniger durch Zugabe von sehr aktiven Stoffen zu verstärken, wobei
am häufigsten bestimmte Metalldialkyldithiocarbamate verwendet werden (Rubber Age, 81 [1957],
S. 988 bis 911). Unter diesen wird Tellurdiäthyldithiocarbamat am häufigsten angewandt, und es
ermöglicht in wirksamer Weise eine gute Vulkanisierung von Butylkautschuk. Jedoch verleiht diese
Verbindung den vulkanisierten Produkten eine Graufa'rbung, welche bei bestimmten Anwendungen unerwünscht
ist. Andererseits fehlen dem Bleidimethyldithiocarbamat
beschleunigende Eigenschaften für die Vulkanisation von Butylkautschuk.
Im Falle von Elastomeren, die unter der Bezeichnung E.P.D.M. bekannt sind, werden wenigstens
zwei Monoolefine «!polymerisiert, beispielsweise Äthylen und Propylen mit wenigstens einem eopolymerisierbaren
Dien, z. B. Dicyclopentadien. Ebenso wie Butylkautschuk sind diese E.P.D.M.-Elastomeren
schwieriger mit Schwefel und klassischen Beschleunigern zu vulkanisieren als natürlicher Kautschuk.
Es wurde nunmehr gefunden, daß die Zinn(ll)- und -(IV)-dithiocarbamate eine sehr gute Vulkanisation
von Elastomeren mit schwacher Ungesättigtheit ermöglichen Im Falle von Butylkautschuk erhält
man Vulkanisate mit sehr klarer Farbe und gleichzeitigem Schutzzuwachs gegen durch Wärme hervorgerufene
Zerstörungen. Im Falle von Elastomeren E. P. D. M. ermöglichen diese gleichen Zinn-dithiocürbamate
in gleicher Weise gute Werte für zurückbleibende Deformation zu erhalten.
Die zur Durchführung der Erfindung verwendbaren Zinn-dithiocarbamate werden dargestellt durch
die allgemeine Formel
N-C-S
R1 S
R1 S
Sn
ZinndU-diäthyldithiocarbarmtt
(R = R1 = C3H5, Il = 2)
In eine Vorrichtung, ausgestattet mit einem Rührwerk,
gibt man während ll/j Stunden unter Rühren
bei +1O0C zu einer Lösung von 128 Teilen reinem Diäthylamin in 1200 Teilen wasserfreiem Äthylalkohol
65 Teile wasserfreien Schwefelkohlenstoff. Nach Reinigung mit einem trockenen Stickstoffstrom gibt
ίο man während 30 Minuten bei Umgebungstemperatur
eine Lösung von 85 Teilen wasserfreiem Zinndichlorid in 100 Teile wasserfreien Äthylalkohol. Nach
Einführung rührt man weitere 15 Minuten, filtriert, wäscht mit wenig Äthylalkohol und trocknet unter
Vakuum. Man erhält 141 Teile eines Produktes mit einem Schmelzpunkt von 107 bis 108° C. Durch
Umkristallisieren in Äthylalkohol erhälf man ein Produkt mit einem Schmelzpunkt von 108 bis 109 C
in der Form beiger, klarer Kristalle.
.
Analyse:
Errechnet:
C 28,93, H 4.X2. N 6,75, Sn 28.62%;
gefunden:
C 29,04, H 5,18, N 6,86, Sn 27,93%.
gefunden:
C 29,04, H 5,18, N 6,86, Sn 27,93%.
Die angegebener; Teile sind Gewichtsteile, ebenso bei den nachfolgenden Ausführungen.
jo Vierwertiges Zinn;diäthyldithiocarbarnat
(R = R1 = C2H5, η = 4)
In eine Vorrichtung mit einem Rührwerk gibt man bei + 10 C unter Rühren im Verlauf von I1/;: Stunden
30,5 Teile wasserfreien Schwefelkohlenstoff zu einer Lösung von 59.5 feilen reinem Diäthylamin in
240 Teilen wasserfreiem Äthylalkohol. Man rührt noch 15 Minuten und gibt dann nach und nach,
immer noch bei l·- IOC eine Lösung von 26,6 Teilen
wasserfreies Zinn(IV)-chlorid in 40 Teilen wasserfreien Äthylalkohol zu. Nach beendeter Einführung
rührt man weitere 30 Minuten, filtriert, trocknet an der Luft, wäscht mit ein wenig Äthylalkohol und
trocknet unter Vakuum. Man erhält auf diese Weise 68 Teile vierwertiges Zinn-diäthyldithiocarbamat mit
einem Schmelzpunkt von 169 bis 1700C. Dieses Salz
stellt sich in der Form orangefarbiger Kristalle dar.
Analyse:
Errechnet:
C 33.76. H 5,62, N 7,87, Sn 16,7%;
gefunden:
gefunden:
C 33,51. H 5,89, N 7,63, Sn 16,5%.
in welcher R und R| gleich oder verschieden sind
und Alkyl·, Cycloalkyl* oder Arylgruppen darstellen, die unter sich so verbunden sein können, daß sie
eine stickstoffhaltige, heterocyclische Verbindung bilden, wobei η 1 oder 4 ist.
Diese Derivate können beispielsweise durch doppeltes Umsetzen eines zwei- oder vierwertigen Zinnsalzes mit einem Salz eines N-substituierten Derivats
von Dithiocarbaminsäure hergestellt werden, wie
dies weiter unten Mir die nachfolgenden Produkte anoeaehen wird:
Nach demselben Arbeitsverfahren kann man vierwertiges Zinn-dibutyldithiocarbamat mit einem
Schmelzpunkt von 118 bis 120"C und vierwertiges
Zinn-diisobutyldilhiocarbamat mit einem augenblicklichen Schmelzpunkt von 154 bis 155°C herstellen.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Man stellt die nachfolgenden Gemische her, die die Möglichkeit ergeben, die nach der Erfindung
verwendeten Produkte mit Tellur-diälhyldithiocarb»
atnat zu vergleichen:
I 694020
Butylkautschuk mit
1,6 Molprozent
Ungesättigtheit
Gebranntes Kaolin ....
Stearinsäure
Zinkoxid
Paraffinöl
retramethyhhiuramdisulfid
2-Mercapto-benzothiazol
Zinn(II)-diäthyldithiocarbamat
Zinn(IV)-diäthyldithiocarbamat
Tellur-diäthyldithiocarbamat
Schwefel
100
100
100
1
0,5
0,5
100
100
5 6
1 0,5
III
100
100
5 6
1 0,5
IV Beispiel 2
Man stellt die nachfolgenden Gemische her:
100
100
0,5 Butylkautschuk mit 1,6 Molprozent Ungesättigtheit ....
Gebranntes Kaolin
Stearinsäure
Zinkoxid
Paraffinöl
Tetramethylthiuram-disulfid .. Zinn( 1 V)-diäthyldithiocarbamat Tellur-diäthyldithiocarbamat..
Schwefel
100
100
5 6
1,5
Il | III |
100 | 100 |
lüO | 100 |
2 | 2 |
5 | 5 |
6 | 6 |
1 | 1 |
3 | — |
— | 3 |
1,5 | 1,5 |
Man vulkanisiert 10 Minuten bei 155'C und unterwirft
die Gemische der dreiwöchigen Alterung in einem Geer-Trockenofen bei 120'C.
Vor der Alterung
a) Färbung der Geinische
Die Prüfung der (iemische zeigt, daß die Gemische, die Zinn(II)- und -(IV)-diäthyldithiocarbamate enthalten,
cremewei^ bleiben, von derselben Farbe wie das Prüfgemisch I, während das Tellur-diäthyldithiocarbamat
enthaltende Gemisch grau wurde.
b) Die nachfolgende Tabelte gibt die Eigenschaften
der oben erläuterten Gemische, wobei die Spalten Λ bis H die nachfolgenden Bedeutungen haben:
A Gemische,
B Mooney-Frühi'eife (5,
C Mooney fJ5-f5 Vulkanisationsindex,
D Vulkanisationsdauer in Minuten bei 245 C,
E Modul auf 300% kg/cm2 der Vulkanisate.
F Bruchwiderstandsfähigkeit der Vulkanisate.
G Dehnung in % der Vulkanisate,
H Shore-Härte der Vulkanisate.
45 III
Widerstandsfähigkeit gegen Bruch, kg cm2
75 72 73
Nach der Alterung
965 805 760
A | I | B | C | D | E | F | G |
20,0 | 12,7 | 10 | 6,8 | 58 | 1045 | ||
15 | 8 | 71 | 980 | ||||
20 | 9,6 | 76 | 925 | ||||
Il | 30 | 11,2 | 84 | 865 | |||
11,7 | 6,9 | 10 | 8,7 | 84 | 940 | ||
15 | 11,6 | 89 | 860 | ||||
20 | 12,1 | 86 | 795 | ||||
III | 30 | 14,3 | 79 | 715 | |||
13,4 | 8,6 | 10 | 10,8 | 82 | 910 | ||
15 | 12,3 | 92 | 830 | ||||
20 | 14,4 | 87 | 765 | ||||
IV | 30 | 16,2 | 81 | 685 | |||
13,5 | 9,1 | 10 | 8,3 | 81 | 940 | ||
15 | 10,4 | 88 | 860 | ||||
20 | 12,6 | 79 | 770 | ||||
10 | 15.1 | 7S | 690 |
Zwei Wochen
Widerstandsfähigkeit
gegen Bruch,
kg cm2
Dehnung bis /um Bruch
Widerstandsfähigkeit gegen Bruch, kg'cm2
Dehnung bis zum Bruch
35 40 43 45
43 45 48 50
43 46 49 50
43 46 46 50
55
60 18 705 12
Il 43 730 42
III 26 630 34
a) Man benutzt ein Äthylen-Propylen-Terpolymerisat folgender Kenngröße:
Mischpolymerisiertes Äthylen 55%
bei 127°C 63%
Asche 0,3%
Mit Hilfe dieses Terpolymerisuts bereitet man die Abmischungen bei:
Äthylen- und Propylen-terpolymeres
Ruß, bekannt unt;:r der Bezeichnung Noir FEF
Ruß, bekannt unter der Bezeichnung Noir SRF Naphthenöl mit einer Engler-Viskosität von 21
bei 50'C
Zinkoxid
Stearinsäure
Schwefel
2-Mercapto-benzothiazol
Tetramethylthiuram-disulfid
Zinn(IV)-diäthyldithiocarbamat
b) M ooney-Versuch
Man bestimmt die Erhilzungsdauer r5 und den Vulkanisationsindex /35-f5
gestellten Mooncy-Viskomcter, unter Verwendung eines großen Rotors.
V | Vl | ■ - VII |
VIII |
00 | 100 | 100 | 100 |
140 | 140 | 140 | 140 |
60 | 60 | 60 | 60· |
100 | 100 | 100 | 100 |
5 | 5 | 5 | 5 1 |
1 1,5 |
1 1,5 |
1 1,5 |
1,5 |
— | 0,5 | — | 0,5 |
1 | 1 | 1 | 1 |
2 | ■> |
mit einem auf 120 bis 140 C ein
Gemische
bei 120 C | 's | '35-'5 | bei 140 C | 's | 2,40 |
11,35 | 4,6 | 5,15 | 1,30 | ||
11,4 | 4,9 | 4,85 | 1,15 | ||
7.60 | 2,75 | 3,80 | 1,05 | ||
6.15 | 2.35 | 3,25 | |||
VI
VlI
VIII
c) Dynamometrische Eigenschaften
Man bewirkt eine Vulkanisationsskala bei 160"C mit unterschiedlichen Vulkanisationszeiten, wobei man
Plättchen von 2 mm verwendet, und bestimmt dann die so erhaltenen dynamometrischen Eigenschaften der
Vulkanisate.
Dynamometrische | Gemische | 5 | 10 |
Eigenschaften | 12 | 16 | |
der Vulkanisalc | V | 22 | 28 |
Modul mit 100% | VI | 18 | 26 |
VII | 26 | 35 | |
VIII | 15 | 27 | |
V | 35 | 51 | |
Modul mit 200% | VI | 32 | 47 |
VlI | 49 | 66 | |
VIII | 18 | 37 | |
'v | 63 | 85 | |
Vl | 51 | 78 | |
Widerstand bis zum | VII | 84 | 98 |
Bruch, kg/cm2 | VIII | 310 | 420 |
V | 530 | 455 | |
Dehnung. % | Vl | 400 | 375 |
VU | 450· | 375 | |
VIII | |||
20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 75 | 90 |
20 . | 26 | 25 | 31 | 'il | 30 | 34 |
34 | 36 | 44 | 43 | 42 | 44 | 44 |
31 | 36 | 40 | 38 | 40 | 40 | 45 |
45 | 47 | 46 | 50 | 49 | 51 | 48 |
36 | 46 | 49 | 59 | 54 | 57 | 60 |
64 | 69 | 80 | 81 | 77 | 82 | 86 |
^7 | 69 | 78 | 78 | 79 | 80 | 86 |
85 | 89 | 92 | 97 | 94 | 96 | 94 |
64 | 79 | 80 | 89 | 87 | 86 | 89 |
97 | 99 | 105 | 105 | 102 | 105 | 108 |
93 | 100 | 101 | 101 | 102 | 99 | 102 |
108 | 108 | 111 | 110 | 109 | 110 | 106 |
445 | 420 | 385 | 360 | 355 | 335 | 320 |
380 | 335 | 310 | 300 | 285 | 280 | 265 |
375 | 325 | 280 | 280 | 280 | 260 | 245 |
310 | 275 | 265 | 250 | 250 | 245 | 225 |
d) Versuch über bleibende Verformung
Man bewirkt einen Versuch über bleibende Ver- Die Proben werden auf 75% ihrer Anfangsdichte
formung unter Druck bei konstanter Verformung 22 Stunden lang bei 700C zusammengepreßt. Man
hei 60 Minuten bei 160° C vulkanisierten Proben. mißt die bleibende Verformung und drückt den
Prozentsatz der erreichten Verformung mit der nachfolgenden
lormel aus:
Bleibende Verformung -- ( ' ' j · KK).
wobei in der l'ormel Eo die Anfangsverdichtung, Ef
die lindverdichtung und Esc die Verdichtung unter
Druck darstellen.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Vulkanisieren von schwach ungesättigten Oiefinpolymerisaten. dadurch gekennzeichnet, daß man als Vulknnisationsbcschleuniger Salze der allgemeinen Formel
Gemische Weihende Verformung V 24.4 Vl 16.5 VII 12,2 VIII 9,75 R1Snin welcher R und R1 gleich oder verschieden sind und Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylgruppen darstellen, die unter sich so verbunden sein können dall sie eine stickstoffhaltige, heterocyclische Ver bindung bilden, wobei 11 gleich 2 oder 4 ist, ver wendet.109 687/:2046 ..
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