PL102455B1 - A composition for plastifying caoutchouc - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja do niskotem¬ peraturowej, katalitycznej plastyfikacji kauczuku natural¬ nego i syntetycznego kauczuku butadienowo-styrenowego.

Kauczuk naturalny oraz elastomery na bazie sprzezonych dienów, np. butadienu, mozna plastyfikowac mechanicznie w atmosferze powietrza lub tlenu, przy czym stopien plastyfikacji zalezy od temperatury, czasu oraz stosowanego obciazenia mechanicznego. Obróbka tego typu, niezaleznie od tego, czy jest prowadzona na typowej walcarce, czy w mieszarce typu Banbury, moze doprowadzic do znisz¬ czenia elastomeru.

W celu skrócenia czasu obróbki, jak równiez obnizenia temperatury i nakladu energii, w przemysle gazowym od lat stosuje sie szereg chemicznych srodków peptyzujacych (plastyfikatorów katalitycznych). Do takich srodków naleza merkaptany arylowe i ich sole z metalami dwuwartoscio- wymi oraz niektóre dwusiarczki dwuarylowe. Przykladem takich zwiazków jest pieciochlorotiofenol i jego sól cynkowa, dwusiarczek O,0'-dwubenzamidodwufenylowy oraz sól cynkowa o-benzamidotiofenolu, odpowiednio o wzorze 1,2 i 3.

Zwiazki o wzorze 1 i 2 sa skuteczne w wysokich tempera¬ turach, to jest powyzej 100 °C, na przyklad w tempera¬ turach 120—150°C, natomiast zwiazek o wzorze 3 jest skuteczny w temperaturach niskich to jest okolo 60—100°C.

Jednakze wada stosowania tego ostatniego zwiazku jest wysoki koszt jego wytwarzania.

W amerykanskim opisie patentowym nr 2860116 opisano stosowanie do tego celu ftalocyjaniny zelazowej, badz jako pojedynczy srodek peptyzujacy, badz w polaczeniu z innymi znanymi srodkami peptyzujacymi, takimi jak srodki opi¬ sane wyzej. Kompozycje te sa skuteczniejsze w wysokich temperaturach to jest w temperaturze 135 °C, niz podane kompozycje bez ftalocyjaniny zelazowej. Z kolei ani piecio¬ chlorotiofenol stosowany w przykladach 6 i 7 cytowanego opisu, ani dwusiarczek O,0'-dwubenzamidodwufenylu nie sa skuteczne w temperaturach okolo 60-*-100°C (przyklad 16 z cytowanego opisu). Z drugiej strony do niskotempera¬ turowej peptyzacji (okolo 60—100 °C) kauczuku natural¬ nego i kauczuku butadienowo-styrenowego nadaje sie zaledwie kilka zwiazków, z których najbardziej skuteczny jest o-benzamidotiofenolan cynkowy.

Nieoczekiwanie stwierdzono, ze kompozycja zawierajaca dwusiarczek O,0'-dwubenzamidodwufenylu i ftalocyjanine zelazowa jest skuteczna w temperaturze 60—100°C. Stoso¬ wana niska temperatura ma ogromne znaczenie w obróbce kauczuku naturalnego oraz butadieno-styrenowego, gdyz zmniejsza mozliwosc zniszczenia obrabianego materialu.

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja do niskotem¬ peraturowej plastyfikacji kauczuku naturalnego i butadie¬ nowo-styrenowego, skuteczna w temperaturze 60—100 °C, skladajaca sie z dwusiarczku O,0'-dwubenzamidodwufenylu i nie mniej niz 0,6 czesci ftalocyjaniny zelazowej na 100 czesci dwusiarczku.

Stosowany normalnie kauczuk naturalny jest materialem twardym i sprezystym, którego lepkosc wedlug Mooneya wynosi zwykle okolo 110—120 w temperaturze 100 QC.

Przed zmieszaniem z róznymi innymi skladnikami, do których nalezy srodek wulkanizujacy, kauczuk musi zostac 102 455102 455 „porwany" lub zmiekczony do lepkosci wedlug Mooneya w granicach okolo 40—50°. Taka operacje prowadzi sie zwykle na typowej walcarce lub w mieszarce typu Banbury, z dodatkiem srodka peptyzujacego, w temperaturze okolo 120—150°C. Stosujac pewne zwiazki, takie jak o-benzamido- tiofenolan cynkowy, operacje te mozna przeprowadzic takze w temperaturze 60—100°C.

Jedna z glównych "korzysci wynalazku jest fakt, ze sto¬ sujac kompozycje wedlug wynalazku, kauczuk mozna splas- tyfikowac przy pomocy dwusiarczku 0,0'-dwubenzamido- dwufenylowego w temperaturze okolo 60—100°C, co dotychczas bylo niewykonalne.

Jako srodki plastyfikujace stosuje sie mieszaniny dwu¬ siarczku O,0'-dwubenzamidodwufenylowego i ftalocyjaniny zelazowej. Z uwagi na wysoka aktywnosc mieszaniny, jak równiez w celu zabezpieczenia równomiernego jej rozpro¬ wadzenia w kauczuku, korzystne jest, a zatem i zalecane, wprowadzenie do mieszanki obojetnego srodka rozcien¬ czajacego. Takie mieszanki, zawierajace srodki rozcien¬ czajace, poddaja sie latwo obróbce i sa proszkami bez wlasciwosci plyniecia.

Zalecane mieszaniny zawieraja okolo 50% wagowych dwusiarczku O,0'-dwubenzamidodwufenylowego, przy czym dokladana ilosc nie jest decydujaca i moze sie wahac w gra¬ nicach 40—60% wagowych. Mieszaniny zawieraja ponadto okolo 48—49,9% wagowych obojetnego srodka rozcien¬ czajacego, która to ilosc równiez moze sie zmieniac, pod warunkiem, ze kompozycja zawiera ftalocyjanine zelazowa w ilosci nie mniejszej niz 0,6 czesci i nie wiekszej niz 2 czesci na 100 czesci dwusiarczku 0,0'-dwubenzamidodwu- fenylowego. Stosunek ten jest wazny i stosuje sie równiez do mieszanin bez dodatku glinki.

Jesli uzyje sie mniej niz 0,6 czesci ftalocyjaniny zelazowej na 100 czesci dwusiarczku 0,0'-dwubenzamidodwufenylo- wego, to plastyfikacja w temperaturze 60—-70 °C nie zacho¬ dzi. Natomiast w przypadku uzycia ftalocyjaniny w ilosci wiekszej niz 2 czesci na 100 czesci dwusiarczku kauczuk staje sie zbyt miekki, a nawet wykazuje wlasciwosci cieczowe juz w temperaturze 60—70°C. Efekt taki staje sie oczywiscie coraz wiekszy w miare zwiekszania sie ilosci ftalocyjaniny ponad 2 czesci na 100 czesci dwusiarczku.

Charakteryzujac^plastyfikacje kauczuku przy pomocy dwusiarczku O,0'-dwubenzamidódwufenylowego i 0,6—2 czesci ftalocyjaniny zelazowej na 100 czesci tego dwusiar- 40 czku nalezy miec na uwadze to, ze do plastyfikacji nalezy uzyc najmniejszej ilosci plastyfikatora, wystarczajacej do zmniejszenia lepkosci w mozliwie najkrótszym czasie.

Tak wiec plastyfikator stosuje sie zwykle w ilosci 0,1—0,5 czesci, a zwlaszcza w ilosci 0,2—0,5 czesci na 100 czesci kauczuku.

Widoczne jest równiez, ze zadane niskotemperaturowe wlasciwosci kompozycji wedlug wynalazku uzyskuje sie raczej dla waskiego przedzialu skladu mieszaniny, wyno¬ szacej 0,6—2 czesci ftalocyjaniny zelazowej na 100 czesci dwusiarczku O,0'-dwubenzamidodwufenylowego.

Dwusiarczek O,0'-dwubenzamidodwufenylowy (Pepton 22) jest dobrze znanym i szeroko stosowanym chemicznym srodkiem peptyzujacym (patrz np. Compounding Ingre- dients for Rubber, 3-e wydanie, 1961, wydane przez Rubber World, New York, strona 239).

Ftalocyjanina zelazowa jest równiez dobrze znanym materialem, otrzymywanym w jakikolwiek sposób podany w cytowanym opisie, jak wyzej, jak równiez w amerykan¬ skich opisach patentowych Nr Nr 2000050, 2124419> 2197458, 2214497 i brytyjskim opisie patentowym Nr 3221169.

Skladniki czynne, tj. ftalocyjanina zelazowa oraz dwu¬ siarczek O,0'-dwubenzamidodwufenylowy, z powodu ich wysokiej aktywnosci peptyzujacej, miesza sie z materialem obojetnym. Do takich materialów naleza rózne glinki, ziemia okrzemkowa, weglan wapniowy, krzemionki lub woski, przy czym korzystnie stosuje sie takie glinki, jak uwodniony glinokrzemian i glinka Paragon, chociaz mozna równiez stosowac inne podobne glinki obojetne. Do tego celu nadaja sie równiez hiieszaniny obojetnych stalych srodków rozcienczajacych.

Nizej podane przyklady ilustruja wynalazek.

Przyklad I. Przygotowanie mieszanki plastyfikacyj- nej. Do mieszarki spiralnej zaladowano: Dwusiarczek O,0'-dwubenzamidodwufenylowy 495 kg Ftalocyjaninezelazowa 4,95 kg Glinke Paragon (uwodniony glinokrzemian produkcji J.M. HuberCo.) 477 kg Calosc mieszano przez 1 godzine i po uplywie tego czasu, analiza wykazala: Dwusiarczek O,0'-dwubenzamidodwufenylowy 51,8% Ftalocyjaninazelazowa 0,5% Glinka 47,8% Lepkosc wedlug Mooneya (ML-4) w temperaturze 100 °C Próbka 0-benzamidotiofenolan cynkowy dwusiarczek 0,0'-dwubenzamido- dwufenylowy mieszanka plastyfikacyjna *) ii 33 Czesci ftalocyjaniny na 100 czesci mieszanki plastyfikacyjnej 0.1 0.2 0.3 0.4 0.45 0.5 70°C 0,25% 47.5 40 39.5 36.5 "37 36.5 36.5 0,5% (47.5) 37.5 ,5 33.5 31.5 33 . 30 100°C 0,25% 37 66 51.5 45,5 40 37 38.5 0,5% 34,5 36 • 34 31 29.5 29.5 26 * mieszanka plastyfikacyjna zawiera 50% wagowych dwusiarczku O,0'-dwubenzamidodwufenylowego, 0,1—0,5% wago¬ wego ftalocyjaniny zelazowej i 49,9—49,5% wagowych glinki obojetnej.102 455 Przyklad II. Aktywnosc plastyfikacyjna mieszanek katalitycznych. Postepujac w sposób podany w przykladzie I przygotowano szereg mieszanek plastyfikacyjnych, zawie¬ rajacych 50% wagowych dwusiarczku 0,0'-dwubenzamido- dwufenylowego, ftalocyjanine zelazowa w ilosci podanej 5 w tabeli oraz glinke obojetna, jako reszte. Kauczuk naturalny plastyfikowano w otwartej walcarce przez 10 minut, zarówno w temperaturze 70°C, jak i w temperaturze 100 °C, stosujac dwa stezenia, 0,25 i 0,5 czesci na 100 czesci kauczuku. Po 4 minutach zmierzono lepkosc wedlug Mooneya w tempera- 10 turze 100 °C, stosujac duzy wirnik typu ML-4 i postepujac wedlug normy ASTM-D-1646. Wyniki pomiarów podane saw tabeli.

Dane zamieszczone w tabeli wykazuja, ze przy nisko¬ temperaturowej plastyfikacji kauczuku naturalnego dwu- 15 siarczek O,0'-dwubenzamidodwufenylowy, zawierajacy 0,6—1 czesci ftalocyjaniny na 100 czesci dwusiarczku dziala tak samo skutecznie jak i 0-benzamidotiofenolan cynkowy, dobrze znany i szeroko stosowany plastyfikator niskotemperaturowy. 20

Claims (5)

Z astrzezen i a patento we

1. Kompozycja do niskotemperaturowej plastyfikacji kauczuku butadienowo-styrenowego, skuteczna w tempera¬ turze 60—100°C, znamienna tym, ze sklada sie z dwu¬ siarczku O,0'-dwubenzamidodwufenylu i 0,6—2 czesci wagowych ftalocyjaniny zelazowej na 100 czesci wagowych dwusiarczku O,0'-dwubenzamidodwufenylu.

2. Kompozycja wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze zawiera ftalocyjanine zelazowa w ilosci 0,8—1,2 czesci wagowych na 100 czesci wagowych dwusiarczku 0,0'-dwu- benzamidodwufenylu.

3. Kompozycja wedlug zastrz. 1 lub 2 znamienna tym, ze zawiera dodatkowo rozcienczalnik obojetny.

4. Kompozycja wedlug zastrz. 3, znamienna tym, ze zawiera rozcienczalnik obojetny w ilosci okolo 48—49,9% wagowych.

5. Kompozycja wedlug zastrz. 3, znamienna tym, ze jako rozcienczalnik obojetny zawiera uwodniony glino- krzemian. SH(|*) O NH-C^ ^ S- J2 WZÓR 2 O NH-C-/~\ S(|=) WZÓR 3