DE1694020C - Verfahren zum Vulkanisieren von schwach ungesättigten Olefinpolymerisaten - Google Patents

Verfahren zum Vulkanisieren von schwach ungesättigten Olefinpolymerisaten

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DE1694020C
DE1694020C DE1694020C DE 1694020 C DE1694020 C DE 1694020C DE 1694020 C DE1694020 C DE 1694020C
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Germany
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vulcanizing
tin
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olefin polymers
unsaturated olefin
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English (en)
Inventor
Michel Jean Camille Soisy sous Montmorency Mingasson Georges Ray mond Henry Paris Alicot, (Frankreich)
Original Assignee
Ugine Kuhlmann, Pans
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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
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%.
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:
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.
Beispiel I
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
1
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
Dehnung bis zum Bruch
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
Drei Wochen
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
Beispiel 3
a) Man benutzt ein Äthylen-Propylen-Terpolymerisat folgender Kenngröße:
Mischpolymerisiertes Äthylen 55%
Ungesättigtheit 2,6% Mooney-Viskosität M L 8
bei 127°C 63%
Spezifisches Gewicht 0,86%
Asche 0,3%
Flüchtige Bestandteile 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
M ooncy-Versuch
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
Vulkanisalionsdaucr bei 160 C in Minuten
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)

  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
    R1
    Sn
    in 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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