PL201636B1 - Mieszanka gumowa na dętki do opon, sposób jej wytwarzania i dętka do opon - Google Patents

Mieszanka gumowa na dętki do opon, sposób jej wytwarzania i dętka do opon

Info

Publication number
PL201636B1
PL201636B1 PL351106A PL35110601A PL201636B1 PL 201636 B1 PL201636 B1 PL 201636B1 PL 351106 A PL351106 A PL 351106A PL 35110601 A PL35110601 A PL 35110601A PL 201636 B1 PL201636 B1 PL 201636B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
rubber
group
molecular weight
isoolefin
mol
Prior art date
Application number
PL351106A
Other languages
English (en)
Other versions
PL351106A1 (en
Inventor
Gerhard Langstein
Martin Bohnenpoll
Anthony Sumner
Marc Verhelst
Original Assignee
Lanxess Deutschland Gmbh
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 Lanxess Deutschland Gmbh filed Critical Lanxess Deutschland Gmbh
Publication of PL351106A1 publication Critical patent/PL351106A1/xx
Publication of PL201636B1 publication Critical patent/PL201636B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/18Homopolymers or copolymers of hydrocarbons having four or more carbon atoms
    • C08L23/20Homopolymers or copolymers of hydrocarbons having four or more carbon atoms having four to nine carbon atoms
    • C08L23/22Copolymers of isobutene; Butyl rubber; Homopolymers or copolymers of other iso-olefins
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D23/00Producing tubular articles
    • B29D23/24Endless tubes, e.g. inner tubes for pneumatic tyres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L21/00Compositions of unspecified rubbers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Abstract

Niniejszy wynalazek dotyczy mieszanki gumowej na d etki do opon, a bardziej szczegó lowo na d etki do opon samochodów osobowych, sposobu jej wytwarzania tej mieszanki gumowej i d etki do opon zawieraj acej wspomnian a mieszank e gumow a. PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 201636 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 351106 (51) Int.Cl.
C08L 23/22 (2006.01) C08L 23/28 (2006.01) B60C 5/00 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 10.12.2001 (54) Mieszanka gumowa na dętki do opon, sposób jej wytwarzania i dętka do opon
(73) Uprawniony z patentu: LANXESS DEUTSCHLAND GmbH,
(30) Pierwszeństwo: Leverkusen,DE
12.12.2000,EP,00126553.7 (72) Twórca(y) wynalazku:
(43) Zgłoszenie ogłoszono: Gerhard Langstein,^rten,DE
17.06.2002 BUP 13/02 Martin Bohnenpoll,Leverkusen,DE Anthony Sumner,Koln,GB Marc Verhelst,Schoten,BE
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.04.2009 WUP 04/09 (74) Pełnomocnik:
Agnieszka Jakobsche, PATPOL Sp. z o.o.
(57) Niniejszy wynalazek dotyczy mieszanki gumowej na dętki do opon, a bardziej szczegółowo na dętki do opon samochodów osobowych, sposobu jej wytwarzania tej mieszanki gumowej i dętki do opon zawierającej wspomnianą mieszankę gumową.
PL 201 636 B1
Opis wynalazku
Niniejszy wynalazek dotyczy mieszanki gumowej na dętki do opon, a bardziej szczegółowo na dętki do opon samochodów osobowych, sposobu jej wytwarzania oraz dętki do opon.
Wiadomo, że zwykle istnieją dwa typy budowy opon do utrzymywania ciśnienia wewnętrznego w oponie zawierającej powietrze, to znaczy budowa składająca się z opony i dę tki nie zintegrowanej z oponą oraz budowa bezdętkowa, w której sama opona spełnia rolę pojemnika dla powietrza.
Należy stwierdzić, że rolą dętki jest zapobieganie ucieczki powietrza, tak więc, ważnym czynnikiem jest nie tylko szczelność dla powietrza w obszarze połączenia dętki i zaworu, lecz także przepuszczalność gazów samej ścianki dętki (inaczej mówiąc, szczelność dla powietrza).
Przepuszczalność gazów stanowi wewnętrzną własność stosowanego polimeru. Mówiąc praktycznie, nie ma lepszego polimeru niż kauczuk butylowy (kauczuk izobutyleno-izoprenowy, IIR). Nawet obecnie, dętki wytwarza się zwykle, stosując IIR, jako główny składnik.
Kauczuk butylowy jest kopolimerem izoolefiny i jednej lub więcej wieloolefin, jako komonomerów. Kauczuki butylowe, znajdujące się w handlu, zawierają główny udział izoolefiny i niewielki udział, nie większy niż 2,5% wagowych wieloolefiny. Korzystną izoolefiną jest izobutylen.
Odpowiednie wieloolefiny obejmują izopren, butadien, dimetylobutadien, piperylen itd, przy czym izopren stanowi składnik korzystny.
Kauczuk butylowy wytwarzany jest generalnie sposobem w zawiesinie, z zastosowaniem chlorku metylu, jako nośnika i katalizatora Friedl'a-Crafts'a, jako inicjatora polimeryzacji. Chlorek metylu zapewnia taką korzyść, że AlCl3, stosunkowo niedrogi katalizator Friedl'a-Crafts'a, jest rozpuszczalny w tym rozpuszczalniku, jak też rozpuszcza on komonomery w postaci izobutylenu i izoprenu. Ponadto, polimer kauczuku butylowego nie jest rozpuszczalny w chlorku metylu i strąca się z roztworu w postaci drobnych cząstek. Polimeryzację generalnie prowadzi się w temperaturach od około -90°C do -100°C. Patrz - opis patentowy USA 2 356 128 oraz dzieło encyklopedyczne Ullmans Encyclopedia of Industrial Chemistry, tom A23, strony 288-295. Aby produkt nadawał się do zastosowań dla gumy potrzebne są niskie temperatury polimeryzacji, w celu uzyskania wystarczająco wysokich ciężarów cząsteczkowych.
Jednak dla bardziej skutecznego sieciowania z innymi, wysoce nienasyconymi kauczukami dienowymi (BR, NR lub SBR) zawartymi w oponie, a zatem dla polepszenia działania dętki pożądany byłby wysoki stopień nienasycenia, który powinien umożliwiać wystarczająco szybkie utwardzanie bez stosowania przyspieszaczy wydzielających nitrozoaminy, takich jak disiarczek tetrametylotiuramu (TMTD).
Podwyższenie temperatury polimeryzacji lub zwiększenie ilości izoprenu we wsadzie monomerów prowadzi do uzyskania gorszych własności polimeru, w szczególności obniżenia ciężaru cząsteczkowego. Efekt obniżenia ciężaru cząsteczkowego komonomerów wieloolefinowych można zrównoważyć, w zasadzie, przez dalsze obniżenie temperatury reakcji. Jednak w tym wypadku w dużym stopniu zachodzą reakcje uboczne, które prowadzą do żelowania. Żelowanie w temperaturach reakcji w zakresie około -120°C i możliwe sposoby postępowania w celu jego zmniejszenia, opisane zostały w materiałach (porównaj W.A. Thaler, D.J. Buckley Sr., Meeting of the Rubber Division ACS/ Spotkanie Zespołu Gumowego Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego, Cleveland, Ohio, 6-9 maj 1975, opublikowanych w Rubber Chemistry & Technology 49, 960-966 (1976)). Rozpuszczalniki pomocnicze, takie jak CS2, wymagane do tego celu, są nie tylko trudne w obchodzeniu się, lecz także muszą być stosowane w stosunkowo dużych stężeniach, co zakłóca zachowanie się uzyskanego kauczuku butylowego w dętce.
Z opisu EP-A1-818 476 znane jest stosowanie ukł adu inicjatora wanadowego w stosunkowo niskich temperaturach i w obecności stężeń izoprenu nieco wyższych niż zwykle (około 2% molowych we wsadzie), lecz i tu, tak jak w przypadku kopolimeryzacji katalizowanej AlCl3 w temperaturze -120°C w obecnoś ci stęże ń izoprenu > 2,5% molowych wystę puje ż elowanie nawet w temperaturze -70°C.
Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie mieszanki gumowej na dętkę, a w szczególności mieszanki gumowej na dętkę opony do samochodów osobowych, dostarczenie sposobu wytwarzania wspomnianej mieszanki gumowej oraz dostarczenie dętki, zawierającej wspomnianą mieszankę gumową.
Przedmiotem wynalazku jest mieszanka gumowa na dętki do opon, która zawiera kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu, o zawartości wieloolefiny wyższej niż 2,5% molowych, ciężarze cząsteczkowym Mw wyższym niż 240 kg/mol i zawartości żelu mniejszej niż 1,2% wagowych oraz ewentualnie chlorowany kopolimer izoolefiny z wiePL 201 636 B1 loolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu, przy czym izoolefina zawiera 4-16 atomów węgla, wieloolefiną stanowi dien, a zawartość chloru wynosi 2-15%.
Korzystnie, mieszanka gumowa według wynalazku zawiera kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartoś ci żelu zsyntetyzowany z izobutenu, izoprenu i ewentualnie dalszych monomerów, wybranych z grupy obejmują cej styren, alfa-metylo|styren, p-metylostyren, p-metoksystyren, 1-winylonaftalen, 2-winylonaftalen i 4-winylotoluen.
Korzystnie zawiera ona dodatkowo kauczuk wybrany z grupy składającej się z kauczuku naturalnego, BR, ABR, CR, IR, SBR, NBR, HNBR, EPDM, FKM, chlorowcowanych kopolimerów izoolefin i ich mieszanin.
Korzystnie zawiera ona dodatkowo napełniacz wybrany z grupy składającej się z sadzy, napełniacza mineralnego wybranego z grupy obejmującej krzemionkę, krzemiany, glinki, gips, tlenek glinu, dwutlenek tytanu, talk lub z ich mieszanin.
Korzystnie, zawiera jedynie środki sieciujące nie zawierające nitrozoamin, wybrane z grupy obejmującej siarkę i nadtlenki.
Drugim przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania mieszanki gumowej określonej powyżej, polegający na tym, że kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu, o zawartości wieloolefiny wyższej niż 2,5% molowych, ciężarze cząsteczkowym Mw wyższym niż 240 kg/mol i zawartości żelu mniejszej niż 1,2% wagowych miesza się z jednym lub więcej związków wybranych z grupy składającej się z kauczuku wybranego z grupy składającej się z kauczuku naturalnego, BR, ABR, CR, IR, SBR, NBR, HNBR, EPDM, FKM, chlorowcowanych kopolimerów izoolefin i ich mieszanin, napełniacza wybranego z grupy składającej się z sadzy, napełniacza mineralnego wybranego z grupy obejmującej krzemionkę, krzemiany, glinki gips, tlenek glinu, dwutlenek tytanu, talk lub z ich mieszanin, środka wulkanizującego wybranego z grupy obejmującej siarkę i nadtlenki, żywicy kumaronowej i dodatków wybranych z grupy obejmują cej 2-merkaptobenzotiazol (MBT) i/lub siarczek dibenzotiazylu.
Korzystnie, wspomniany kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu wytwarza się sposobem obejmującym polimeryzację przynajmniej jednej izoolefiny zawierającej 4-16 atomów węgla, przynajmniej jednego dienu i ewentualnie dalszych monomerów wybranych z grupy obejmującej styren, alfa-metylofstyren, p-metylostyren, p-metoksystyren, 1-winylonaftalen, 2-winylonaftalen, 4-winylotoluen, w obecności katalizatora wybranego z grupy składającej się z ze związków wanadu, halogenków cyrkonu, halogenków hafnu, mieszaniny dwóch lub trzech spośród nich i mieszaniny jednego, dwóch lub trzech spośród nich z AlCl3 i układów katalizatora pochodnych AlCl3, chlorku dietyloglinu, chlorku etyloglinu, tetrachlorku tytanu, tetrachlorku cyny, trifluorku boru, trichlorku boru lub metyloalumoksanu i organicznego związku nitrowego o wzorze ogólnym (I):
R-NO2 (I), w którym R wybrane jest z grupy obejmującej H, C1-C18-alkil, C1-C18-cykloalkil lub C6-C24-cykloaryl. Korzystnie, stężenie wspomnianego organicznego związku nitrowego w ośrodku reakcji wynosi w zakresie od 1 do 1000 ppm.
Trzecim przedmiotem wynalazku jest dętka do opon, zawierająca mieszankę gumową według wynalazku.
Wyrażenie izoolefina zawierają 4 do 16 atomów węgla, korzystnie oznacza izobuten.
Jako dien korzystnie stosuje się izopren.
Zawartość wieloolefiny wynosi więcej niż 2,5% molowych, korzystnie więcej niż 3,5% molowych, bardziej korzystnie więcej niż 5% molowych a jeszcze bardziej korzystnie więcej niż 7% molowych.
Ciężar cząsteczkowy Mw jest większy niż 240 kg/mol, korzystnie większy niż 300 kg/mol, bardziej korzystnie większy niż 350 kg/mol a jeszcze bardziej korzystnie większy niż 400 kg/mol.
Zawartość żelu wynosi mniej niż 1,2% wagowych, korzystnie mniej niż 1% wagowych, bardziej korzystnie mniej niż 0,8% wagowych, a jeszcze bardziej korzystnie mniej niż 0,7% wagowych.
Polimeryzację prowadzi się korzystnie w odpowiednim rozpuszczalniku, takim jak chloroalkany w taki sposób, ż e:
• w przypadku katalizy wanadem katalizator styka się tylko ze związkiem nitroorganicznym w obecnoś ci monomeru, • w przypadku katalizy cyrkonem/hafnem katalizator styka się tylko ze zwią zkiem nitroorganicznym bez monomeru.
PL 201 636 B1
Związki nitro stosowane w niniejszym sposobie są szeroko znane i ogólnie dostępne. Nitrozwiązki stosowane korzystnie według wynalazku ujawnione zostały w równoległym zgłoszeniu DE 100 42 118.0, który niniejszym zostaje włączony jako materiał odniesienia i są one określone wzorem ogólnym (I)
R-NO2 (I), w którym R wybrane jest z grupy obejmującej H, C3-C18-cykloalkil lub C6-C24-cykloaryl.
Przyjmuje się, że C1-C18-alkil oznacza dowolną liniową lub rozgałęzioną resztę alkilową o 1 do 18 atomach węgla, znaną fachowcom, taką jak metyl, etyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, t-butyl, n-pentyl, i-pentyl, neopentyl, heksyl i dalsze homologi, które same z kolei mogą być podstawione, takie jak benzyl. Podstawniki, które można brać pod uwagę w związku z tym stanowią, w szczególności, alkil lub alkoksyl i cykloalkil lub aryl, takie jak benzoli, trimetylofenyl, etylofenyl. Korzystne są metyl, etyl lub benzyl.
C6-C24-aryl oznacza dowolną mono- lub policykliczną resztę o 6 do 24 atomach węgla, znaną fachowcom, taką jak fenyl, naftyl, antracenyl, fenantracenyl i fluorenyl, które same z kolei mogą być podstawione. Podstawniki, które można brać pod uwagę w związku z tym, stanowią w szczególności alkil lub alkoksyl i cykloalkil lub aryl, takie jak toluil i metylofluorenyl. Korzystny jest fenyl.
C3-C10-cykloalkil oznacza dowolną mono- lub policykliczną resztę o 3 do 18 atomach węgla, znaną fachowcom, taką jak cyklopropyl, cyklobutyl, cyklopentyl, cykloheksyl, cykloheptyl, cyklooktyl i dalsze homologi, które same z kolei mogą być podstawione. Podstawniki, które można brać pod uwagę w związku z tym, stanowią w szczególności alkil lub alkoksyl i cykloalkil lub aryl, takie jak benzoil, trimetylofenyl, etylofenyl. Korzystne są cykloheksyl i cyklopentyl.
Stężenie organicznego nitrozwiązku w ośrodku reakcji wynosi korzystnie w zakresie od 1 do 15000 ppm, bardziej korzystnie w zakresie od 5 do 500 ppm. Stosunek związku nitrowego do wanadu korzystnie jest rzędu 1000:1, bardziej korzystnie rzędu 100:1 a najbardziej korzystnie rzędu od 10:1 do 1:1. Stosunek związku nitrowego do cyrkonu/hafnu korzystnie jest rzędu 100:1, bardziej korzystnie rzędu 25:1 a najbardziej korzystnie rzędu od 14:1 do 1:1.
Monomery polimeryzuje się korzystnie kationowe w temperaturach w zakresie od -120°C do +20°C, korzystnie w zakresie od -100°C do -20°C, pod ciśnieniem w zakresie od 0,1-4 x 105 Pa.
Obojętne rozpuszczalniki lub rozcieńczalniki znane dla fachowców z zakresu polimeryzacji butylowej mogą być uważane jako rozpuszczalniki lub rozcieńczalniki (medium reakcyjne). Obejmują one alkany, chlorowcoalkany, cykloalkany lub aromaty, które często także są mono- lub wielopodstawione chlorowcami. W szczególności można tu wspomnieć mieszaniny heksan/chloroalkany, chlorek metylu, dichlorometan lub ich mieszaniny. W sposobie według niniejszego wynalazku stosuje się korzystnie chloroalkany.
Odpowiednie związki wanadu są znane fachowcom z opisu EP-A1-818 476, który niniejszym włączamy, jako materiał związany. Korzystnie stosuje się chlorek wanadu. Może on być korzystnie stosowany w postaci roztworu w bezwodnym i nie zawierającym tlenu alkanie lub chlorowcoalkanie lub ich mieszaninie, przy stężeniu wanadu poniżej 10% wagowych. Może być korzystne przechowywanie (starzenie) roztworu V w temperaturze pokojowej lub niższej przez kilka minut do 1000 godzin przez zastosowaniem. Może być korzystne przeprowadzenie takiego starzenia z wystawieniem na światło.
Odpowiednie halogenki cyrkonu i halogenki hafnu ujawnione zostały w opisie DE 100 42 118.0, który niniejszym włącza się jako materiał odniesienia. Korzystne są dichlorek cyrkonu, trichlorek cyrkonu, tetrachlorek cyrkonu, dichlorek tlenek cyrkonu, tetrafluorek cyrkonu, tetrabromek cyrkonu i tetrajodek cyrkonu oraz dichlorek hafnu, trichlorek hafnu, dichlorek tlenek hafnu, tetrafluorek hafnu, tetrabromek hafnu i tetrajodek hafnu i tetrachlorek hafnu. Mniej odpowiednie są generalnie halogenki cyrkonu i/lub hafnu z podstawnikami przeszkadzającymi sterycznie, np., cyrkonocenodichlorek, lub dichlorek bis(metylocyklopentadienylo)cyrkonu. Korzystny jest tetrachlorek cyrkonu.
Halogenki cyrkonu i halogenki hafnu stosuje się korzystnie w postaci roztworu w bezwodnym i nie zawierają cym tlenu alkanie lub chlorowcoalkanie lub ich mieszaninie w obecnoś ci organicznych nitrozwiązków, przy stężeniu cyrkonu/hafnu poniżej 4 % wagowych. Może być korzystne przechowywanie (starzenie) roztworu V w temperaturze pokojowej lub niższej przez kilka minut do 1000 godzin (starzenie) przed zastosowaniem. Może być korzystne przechowywanie go z wystawieniem na światło.
PL 201 636 B1
Polimeryzację można prowadzić zarówno w sposób ciągły jak i okresowy. W przypadku polimeryzacji ciągłej proces prowadzi się korzystnie zasilając reaktor następującymi trzema strumieniami materiałów wsadowych:
I) rozpuszczalnik/rozcieńczalnik + izoolefina (korzystnie izobuten),
II) dien (korzystnie izopren) ( + organiczny związek nitro w przypadku katalizy wanadem)
III) katalizator (+ organiczny związek nitro w przypadku katalizy cyrkonem/hafnem).
W przypadku pracy okresowej proces można prowadzić następująco.
Reaktor schłodzony do temperatury reakcji ładuje się rozpuszczalnikiem lub rozcieńczalnikiem, monomerami i, w przypadku katalizy wanadem, związkami nitrowymi. Inicjator, w przypadku katalizy cyrkonem/hafnem wraz ze związkami nitro, pompuje się następnie w postaci rozcieńczonego roztworu w taki sposób, żeby można było usunąć bez problemu ciepło reakcji polimeryzacji. Przebieg reakcji można sprawdzać na podstawie wydzielania się ciepła.
Wszystkie operacje prowadzi się w atmosferze gazu ochronnego. Po ukończeniu polimeryzacji reakcję zakończa się antyutleniaczem fenolowym, takim jak, na przykład, 2,2'-metylenobis(4-metylo-6-t-butylo-fenol), rozpuszczonym w etanolu.
Z wykorzystaniem sposobu opisanego powyż ej, moż liwe jest wytworzenie nowych kopolimerów izoolefin o wysokim ciężarze cząsteczkowym, o zwiększonej zawartości podwójnych wiązań i równocześnie wykazujących niewielką zawartość żelu. Zawartość wiązań podwójnych oznacza się metodą spektroskopii rezonasowej protonu.
Sposób ten dostarcza kopolimerów izoolefin o zawartości komonomeru większej niż 2,5% molowych, ciężarze cząsteczkowym Mw większym niż 240 kg/mol i zawartości żelu mniejszej niż 1,2% wagowych, które są użyteczne do wytwarzania mieszanki według wynalazku.
W innej postaci wykonania kopolimery te stanowią materia ł wyjś ciowy do procesu chlorowcowania, w którym uzyskuje się chlorowcowane kopolimery użyteczne także do wytwarzania mieszanki według wynalazku. Te chlorowcowane kopolimery mogą być stosowane razem z nie-chlorowcowanymi kopolimerami opisanymi powyżej.
Z punktu widzenia utrzymywania ciś nienia wewnę trznego w oponie, korzystne jest stosowanie mieszanki gumowej składającej się z 100 - 60 części wagowych wspomnianych kopolimerów izoolefin o zawartości komonomeru większej niż 2,5% molowych, ciężarze cząsteczkowym większym niż 240 kg/mol i zawartości żelu mniejszej niż 1,2% wagowych i 0 - 40 części wagowych regularnego kopolimeru izoolefin i/lub chlorowcowanego kopolimeru izoolefin i/lub kauczuku dienowego.
Bardziej korzystnie frakcja kauczukowa wspomnianej mieszanki składa się całkowicie ze wspomnianego kopolimeru izoolefin lub zawiera 80 części wagowych lub więcej wspomnianego kopolimeru izoolefin. Może być korzystne zmieszanie wspomnianego kopolimeru izoolefin o zawartości komonomeru większej niż 2,5% molowych, ciężarze cząsteczkowym większym niż 240 kg/mol i zawartości żelu mniejszej niż 1,2% wagowych z regularnym kauczukiem butylowym i/lub chlorowcowanym kauczukiem butylowym.
Kopolimery izoolefin, zwłaszcza chlorowcowane kopolimery izoolefin wykazują lepsze własności utrzymywania wyższego ciśnienia wewnętrznego niż inne kauczuki dienowe, lecz ich własności przeciwskurczowe są gorsze, a zatem gdy zwiększa się udział chlorowcowanych kauczuków butylowych w mieszance, w celu polepszenia efektu utrzymywania ciś nienia, stopień skurczu takż e odpowiednio się zwiększa. Jednak tę wadę można znacznie ograniczyć przez dodatek żywic i odpowiedni dobór napełniacza o niskiej powierzchni BET.
Chlorowcowany kauczuk izoolefinowy, zwłaszcza chlorowcowany kauczuk butylowy, można wytwarzać z wykorzystaniem stosunkowo łatwych reakcji jonowych, przez kontaktowanie polimeru, korzystnie rozpuszczonego w rozpuszczalniku organicznym, ze źródłem chlorowca, np., bromem lub chlorem cząsteczkowym i ogrzewanie mieszaniny do temperatury wahającej się od około 20°C do 90°C, przez czas wystarczający do wprowadzenia wolnego chlorowca z mieszaniny reakyjnej do szkieletu polimeru.
Inny ciągły sposób przedstawia się następująco. Zimną zawiesinę kauczuku butylowego w chloroalkanie (korzystnie chlorku metylu) z reaktora do polimeryzacji przesyła się do mieszanego roztworu znajdującego się w zbiorniku, zawierającego ciekły heksan. Gorące opary heksanu wprowadzane są do głowicy odparowalnika dla rozcieńczalnika w postaci chlorku alkilu i nieprzereagowanych monomerów. Szybko zachodzi rozpuszczanie drobnych cząstek zawiesiny. Uzyskany roztwór odparowuje się w celu usunię cia ś ladów chlorku alkilu i monomerów i doprowadza do stężenia pożądanego dla chlorowcowania metodą odparowywania rzutowego. Heksan odzyskany z etapu zatężania rzutowego
PL 201 636 B1 skrapla się i zawraca do zbiornika do rozpuszczania. W procesie chlorowcowania kauczuk butylowy w roztworze kontaktuje się z chlorem lub bromem w seriach etapów intensywnego mieszania. Podczas etapu chlorowcowania wywiązuje się kwas chlorowodorowy lub bromowodorowy i musi on być neutralizowany. Co się tyczy bardziej szczegółowego opisu procesu patrz opisy patentowe USA nr 3 029 191 i 2 940 960 oraz opis USA nr 3 099 644, w których opisano sposób ciągłego chlorowcowania oraz opisy EP-A1-0 803 518 czy EP-A1-0 709 401, z których wszystkie włącza się niniejszym jako materiał związany.
Inny sposób nadający się dla obecnego wynalazku ujawniony został w opisie EP-A1-0 803 518, w którym opisano ulepszony sposób bromowania polimeru C4-C6-izoolefina/sprzężona diolefina-C4-C6, który obejmuje wytworzenie roztworu wspomnianego polimeru w rozpuszczalniku, dodanie do tego roztworu bromu i poddanie reakcji bromu ze wspomnianym polimerem w temperaturze od 10°C do 60°C i oddzielenie bromowanego polimeru izoolefina/sprzężony dien, przy iloś ci bromu wynoszą cej od 0,30 do 1,0 mola na mol sprzężonej diolefiny w polimerze, przy czym sposób odznacza się tym, że rozpuszczalnik obejmuje obojętny węglowodór zawierający chlorowiec, przy czym wspomniany węglowodór zawierający chlorowiec obejmuje węglowodór parafinowy C2 do C6 lub chlorowcowany węglowodór aromatyczny i zawiera ponadto do 20 procent objętościowych wody lub do 20 procent objętościowych wodnego roztworu środka utleniającego rozpuszczalnego w wodzie i zdolnego do utleniania bromowodoru do bromu w procesie, zasadniczo bez utleniania łańcucha polimeru, który także zostaje włączony jako materiał odniesienia dla praktyki patentowej w Stanach Zjednoczonych Ameryki.
Fachowcy będą świadomi wielu dodatkowych odpowiednich sposobów chlorowcowania, lecz dalsze wyliczanie odpowiednich sposobów chlorowcowania nie wydaje się pomocne dla dalszego polepszenia zrozumienia niniejszego wynalazku.
Korzystnie chloru wynosi w zakresie 2 - 15% wagowych, bardziej korzystnie 3 - 8 a szczególnie korzystnie 3-6 procent.
Korzystne syntetyczne kauczuki dienowe, które mogą także znajdować się we wspomnianej kompozycji są ujawnione w publikacji I. Franta, Elastomers and Rubber Compounding Materials, wyd.: Elservier, Amsterdam 1989 i obejmują one:
BR polibutadien
ABR Kopolimery butadien/akrylany alkilowe-C1-C4
CR Polichloropren
IR Poliizopren
SBR Kopolimery stryren/butadien o zawartości styrenu w zakresie 1 do 60, korzystnie 20 do 50% wagowych
NBR Kopolimery butadien/akrylonitryl o zawartości akrylonitrylu w zakresie 5 do 60, korzystnie 10 do 40% wagowych
HNBR Częściowo lub całkowicie uwodorniony kauczuk NBR
EPDM Kopolimery etylen/propylen/dien
FKM/FPM Fluoropolimery lub kauczuki fluorowe oraz mieszaniny podanych polimerów.
Mieszanka zawiera ponadto korzystnie w zakresie 0, 1 do 20 części wagowych organicznego kwasu tłuszczowego, korzystnie nienasyconego kwasu tłuszczowego z jednym, dwoma lub więcej nienasyconymi wiązaniami podwójnymi w cząsteczce, który bardziej korzystnie zawiera 10% wagowych lub więcej kwasu ze sprzężonego dienu, zawierającego przynajmniej jedno sprzężone wiązanie podwójne węgiel-węgiel w cząsteczce.
Korzystnie te kwasy tłuszczowe zawierają 8 do 22 atomów węgla, bardziej korzystnie 12-18 atomów. Przykłady obejmują kwas stearynowy, kwas palmitynowy i kwas oleinowy oraz ich sole wapniowe, magnezowe, potasowe i amonowe.
Korzystnie mieszanka zawiera ponadto 20 do 140, bardziej korzystnie 40 do 80 części wagowych na sto części wagowych kauczuku (=phr) napełniacza aktywnego lub nieaktywnego.
Napełniacz może składać się z:
- silnie zdyspergowanych krzemionek, wytwarzanych np., przez strą canie z roztworów krzemianów lub hydrolizę płomieniową halogenków krzemu, o powierzchniach właściwych 5 do 1000, korzystnie 20 do 400 m2/g (powierzchnia właściwa BET) i pierwszorzędowych wymiarach cząstek 10 do 400 nm; przy czym krzemionki mogą ewentualnie występować w postaci tlenków mieszanych z innymi tlenkami metali, takimi jak tlenki Al, Mg, Ca, Ba, Zn, Zr i Ti;
PL 201 636 B1
- syntetycznych krzemianów, takich jak krzemian glinu i krzemiany metali ziem alkalicznych, takie jak krzemian magnezu czy krzemian wapnia o powierzchniach właściwych BET 20 do 400 m2/g i pierwszorzę dowych ś rednicach czą stek 10 do 400 nm;
- naturalnych krzemianów, takich jak kaolin i inne krzemionki wystę pują ce naturalnie;
- włókien szklanych i produktów z włókien szklanych (kamień, wytłoczki) lub mikrokulek szklanych;
- tlenków metali, takich jak tlenek cynku, tlenek wapnia, tlenek magnezu i tlenek glinu;
- wę glanów metali, takich jak wę glan magnezu, wę glan wapnia i wę glan cynku;
- wodorotlenków metali, np. wodorotlenku glinu i wodorotlenku magnezu;
- sadzy, przy czym sadze do stosowania w niniejszym rozwiązaniu są wytwarzane jako sadze lampowe, sadze piecowe lub sadze gazowe i wykazują korzystnie powierzchnie właściwe BET (DIN 66 131) w zakresie 20 do 200 m2/g, np., sadze SAF, ISAF, HAF, SRF, FEF lub GPF;
- ż eli kauczukowych, szczególnie żeli opartych na polibutadienie, kopolimerach butadien/styren, kopolimerach butadien/akrylonitryl i polichloropren;
lub ich mieszanin.
Przykłady korzystnych napełniaczy mineralnych obejmują krzemionkę, krzemiany, glinki, takie jak bentonit, gips, tlenek glinu, dwutlenek tytanu, talk ich mieszaniny i podobne. Te cząsteczki mineralne wykazują na swej powierzchni grupy hydroksylowe nadające im własności hydrofilowe i oleofobowe. Pogarsza to trudności uzyskania dobrego współdziałania między cząsteczkami napełniacza i elastomeru butylowego. Dla wielu celów, korzystnym napełniaczem mineralnym jest krzemionka, szczególnie krzemionka wytwarzana przez strącanie z krzemianu sodowego za pomocą dwutlenku węgla.
Wysuszone cząsteczki bezpostaciowej krzemionki nadające się do stosowania według wynalazku mogą wykazywać przeciętny wymiar aglomeratów miedzy 1 a 100 mikronów, korzystnie między 10 a 50 mikronów a najbardziej korzystnie między 10 a 25 mikronów. Korzystne jest, żeby mniej niż 10 procent objętościowych cząsteczek aglomeratu wykazywało rozmiary poniżej 5 mikronów lub ponad 50 mikronów. Odpowiednia bezpostaciowa suszona krzemionka wykazuje ponadto pole powierzchni BET mierzone zgodnie z DIN (Niemiecka norma przemysłowa) 66131 wynoszące między 50 a 450 metrów kwadratowych na gram i absorbcję DBP (ftalanu dwubutylu) mierzoną zgodnie z DIN 53601 wynoszącą między 150 a 400 gram na 100 gramów krzemionki oraz utratę masy podczas suszenia mierzoną zgodnie z DIN ISO 787/11 wynoszącą 0 do 10 procent wagowych. Odpowiednie napełniacze krzemionkowe są dostępne pod nazwami handlowymi HiSil 210, HiSil 233 i HiSil 243 z firmy PPG Industries Inc. Nadają się także Vulkasil S i Vulkasil N z firmy Bayer AG.
Może być korzystne zastosowanie kombinacji sadzy i napełniacza mineralnego w mieszance według wynalazku. W takiej mieszance stosunek napełniacza mineralnego do sadzy wynosi zwykle w zakresie od 0,05 do 20, korzystnie 0,1 do 10.
Korzystne jest, aby mieszanka gumowa według wynalazku zawierała sadzę w ilości 20 do 200 części wagowych, korzystnie 45 do 80 części wagowych a bardziej korzystnie 48 do 70 części wagowych.
W celu polepszenia własności przeciwskurczowych można stosować korzystnie żywicę kumaronową. Żywica kumaronowa może być nazywana żywicą kumaronowo-indenową i stanowi ogólne określenie żywicy termoplastycznej składającej się z mieszanych polimerów nienasyconych związków aromatycznych, takich jak inden, kumaron, styren i podobne, które zawarte są zwykle w smole węglowej z solwentnafty. Korzystnie stosuje się ż ywice kumaronowe o temperaturze mię knienia 60°C - 120°C.
Ilość żywicy kumaronowej, jeśli w ogóle się ją wprowadza, w mieszance gumowej na dętki a bardziej szczegółowo mieszance gumowej na dętki do opon samochodów osobowych wynosi zwykle 1-25 części wagowych, korzystnie 5-20 części wagowych na 100 części mieszanki gumowej.
Ilość żywicy kumaronowej wprowadzanej do mieszanki gumowej składającej się ze 100-60 części wagowych chlorowcowanego kopolimeru według wynalazku i 0-40 części wagowych kauczuku dienowego wynosi zwykle 0-20 części wagowych, bardziej korzystnie 5-16 części wagowych na 100 części wyżej wymienionej mieszanki gumowej.
Ilość żywicy kumaronowej wprowadzanej do mieszanki gumowej według wynalazku wynosi zwykle 0-20 części wagowych, bardziej korzystnie 5-16 części wagowych na 100 części wagowych wyżej wspomnianej mieszanki gumowej.
Mieszanki kauczukowe według wynalazku zawierają ewentualnie także środki sieciujące. Środki sieciujące, które można stosować, obejmują siarkę i nadtlenki, przy czym siarka jest szczególnie korzystna. Sieciowanie siarką może być realizowane w znany sposób. W tym celu patrz, na przykład, rozdział 2 „The Compounding and Vulcanization of Rubber/ Sporządzanie mieszanek i wulkanizacja gumy w podręczniku „Rubber Technology/Technologia gumy, wyd. trzecie, publikowane przez Capman & Hall, 1995.
PL 201 636 B1
Wyższy stopień nienasycenia kopolimeru izoolefiny umożliwia zastosowanie dodatków nie zawierających nitrozoamin. Te dodatki nie zawierają nitrozoamin a tym samym nie prowadzą do tworzenia nitrozoamin podczas lub po wulkanizacji. Korzystnie stosuje się 2-merkaptobenzotiazol (MBT) i/lub siarczek dibenzotiazylu.
Mieszanka gumowa według wynalazku może zawierać dalsze substancje pomocnicze dla gumy, takie jak przyspieszacze reakcji, przyspieszacze wulkanizacji gumy, środki pomocnicze przyspieszające wulkanizacje, antyutleniacze, środki spieniające, środki przeciwstarzeniowe, stabilizatory na działanie ciepła, stabilizatory na działanie światła, stabilizatory na działanie ozonu, środki ułatwiające przetwórstwo, plastyfikatory, środki poprawiające kleistość, środki porujące, barwniki, pigmenty, woski, obciążacze, kwasy organiczne, inhibitory, tlenki metali i aktywatory, takie jak trietanoloamina, poli(glikol etylenowy), heksantriol itd, które znane są w przemyśle gumowym.
Środki pomocnicze dla gumy stosuje się w typowych ilościach, które zależą między innymi od zamierzanego zastosowania. Konwencjonalne ilości wynoszą, np. od 0,1 do 50% wagowych w stosunku do kauczuku.
Kauczuk/kauczuki i ewentualnie jeden lub więcej składników wybranych z grupy składającej się z napełniacza/napełniaczy, jednego lub więcej ś rodka wulkanizującego, silanów i dalszych dodatków, miesza się razem, odpowiednio w podwyższonej temperaturze, która może wynosić w zakresie od 30°C do 200°C. Korzystne jest, aby temperatura wynosiła więcej niż 60°C a szczególnie korzystna jest temperatura w zakresie 90 do 160°C. Zwykle czas mieszania nie przekracza jednej godziny a wystarczają zwykle czasy w zakresie od 2 do 30 minut. Mieszanie prowadzi się odpowiednio w mieszalniku wewnętrznym, takim jak mieszalnik Banbury lub mieszalnik Haake lub też miniaturowy mieszalnik Brabendera. Walcarki dwuwalcowe także zapewniają dobre rozprowadzenie dodatków w elastomerze. Dobre mieszanie zapewnia także wytłaczarka, umożliwiając równocześnie skrócenie czasu mieszania. Możliwe jest realizowanie mieszania w dwu lub więcej etapach, przy czym może być ono realizowane w róż nych aparatach, na przykład jeden etap w mieszalniku wewnętrznym i jeden etap w wytłaczarce.
Wulkanizację mieszanki prowadzi się zwykle w temperaturach w zakresie 100 do 200°C, korzystnie 130 do 180°C (ewentualnie pod ciśnieniem w zakresie 10-200 x 105 Pa).
Odnośnie sporządzania mieszanki i wulkanizacji patrz także: Encyclopedia of Polymer Science and Engineering/ Encyklopedia nauki o polimerach i ich przetwórstwie tom 4, strona 66 i następne (Compounding/Sporządzanie mieszanek) i tom 17 strona 666 i następne (Vulcanization/Wulkanizacja).
Dla zilustrowania wynalazku przytacza się następujące przykłady.
P r z y k ł a d y
Dane doświadczalne
Zawartość żelu oznacza się w toluenie po czasie rozpuszczania 24 godzin w 30°C, przy stężeniu próbki 12,5 g/l. Frakcje nierozpuszczalne oddziela się przez ultrawirowanie (1 godzina przy 20000 obrotów na minutę w 25°C).
Lepkość roztworu η frakcji rozpuszczalnej oznacza się lepkościomierzem kapilarnym Ubbelohde'a w toluenie w 30°C. Ciężar cząsteczkowy Mv oblicza się zgodnie z następującym wzorem: ln(Mv) = 12,48 + 1,565*ln η.
Analizę GPC (chromatografia żelowa) prowadzi się przez kombinację czterech kolumn o długości 30 cm/ firmy Polymer Laboratories (PL-Mixed A). Średnica wewnętrzna kolumny wynosi 0,75 cm).
Wtryskiwana objętość wynosi 100 μ|. Wymywanie prowadzi się za pomocą THF z szybkością 0,8 ml/min. Wykrywanie prowadzi się za pomocą detektora UV (260 nm) i refraktometru. Porównanie prowadzi się wykorzystując równanie Mark'a/ Houvink'a dla izobutylenu (dn/dc = 0,114; α = 0,6; K = 0,05).
Lepkość Mooney'a mierzy się w 125°C w całkowitym czasie 8 minut (ML 1+8) 125°C).
Stężenia monomerów w polimerze i „punkty rozgałęzień1 wykrywa się za pomocą NMR.
Izobuten (firmy Gerling+Holz, Niemcy, jakość 2,8) oczyszczano przez przedmuchiwanie przez kolumnę napełnioną sodem na tlenku glinu (zawartość Na 10 %).
Izopren (firmy Acros, 99%) oczyszczano przez przedmuchiwanie przez kolumnę napełnioną wysuszonym tlenkiem glinu i destylowano pod argonem znad wodorku wapnia. Zawartość wody wynosiła 25 ppm.
Chlorek metylu (firmy Linde, jakość 2,8) oczyszczano przez przedmuchiwanie przez kolumnę z węglem aktywnym i drugą kolumnę napełnioną materiałem Sicapent.
Chlorek metylenu (firmy Merck, jakość: do analizy ACS, ISO) destylowano pod argonem znad pięciotlenku fosforu.
Heksan oczyszczano przez destylację pod argonem znad wodorku wapnia.
PL 201 636 B1
Nitrometan (firmy Aldrich, 96%) mieszano przez 2 godziny z pięciotlenkiem fosforu przepuszczając gazowy mieszający argon przez mieszaninę. Nitrometan destylowano następnie w próżni (około 20 x 0,1 kPa).
Tetrachlorek wanadu (firmy Aldrich) sączono przez filtr szklany w atmosferze argonu przez stosowaniem.
1 J.L.White, T. D. Shaffer, C. J. Ruff, J. P. Cross: Macromolecules (1995), 28, 3290.
P r z y k ł a d 1
300 g (5,35 moli) izobutenu wprowadzono początkowo razem z 700 g chlorku metylu i 27,4 g (0,4 mola) izoprenu w temperaturze -90°C w atmosferze argonu i bez dostępu światła. Do roztworu monomeru przed rozpoczęciem reakcji dodano 0,61 g (9,99 mmoli) nitrometanu. Do tej mieszaniny dodawano powoli kroplami roztwór tetrachlorku wanadu w heksanie (stężenie 0,62 g tetrachlorku wanadu w 25 ml n-heksanu) (czas dodawania około 15-20 minut), aż reakcja rozpoczęła się (wykrywanie poprzez wzrost temperatury roztworu reakcyjnego).
Po czasie reakcji około 10-15 minut, zakończono reakcję egzotermiczną przez dodanie schłodzonego roztworu 1 g 2,2'-metylenobis(4-metylo-6-t-butylofenolu) (Vulkanox BKF firmy Bayer, Leverkusen) w 250 ml etanolu. Po zdekantowaniu cieczy, strącony polimer wymyto 2,5 l etanolu, walcowano do postaci cienkiego arkusza i suszono przez jeden dzień pod próżnią w 50°C.
Wyodrębniono 8,4 g polimeru. Kopolimer wykazywał lepkość graniczną 1,28 dl/g, zawartość żelu 0,8% wagowych, zawartość izoprenu 4,7% molowych, Mn wynoszący 126 kg/mol, Mw wynoszący 412,1 kg/mol i wskaźnik pęcznienia w toluenie w 25°C wynoszący 59,8.
P r z y k ł a d 2
100 g polimeru z przykładu 1 pocięto na kawałki 0,5x0,5x0,5 cm i spęczniano w kolbie szklanej o pojemnoś ci 2 litrów w ciemnoś ci przez 12 godzin w temperaturze pokojowej w 933 ml (615 g) heksanu (50% n-heksanu, 50% mieszanina izomerów). Mieszaninę ogrzano następnie do 45°C i mieszano w ciemności przez 3 godziny. Do tej mieszaniny dodano 20 ml wody. Przy silnym mieszaniu w 45°C dodano w ciemnoś ci roztwór 17 g bromu (0,106 mola) w 411 ml (271 g) heksanu. Po 30 sekundach zatrzymano reakcję przez dodanie 187,5 ml wodnego roztworu 1n NaOH. Mieszaninę silnie mieszano przez 10 minut. Zanikł żółty kolor mieszaniny i przekształcił się w mleczno biały kolor.
Po oddzieleniu fazy wodnej mieszaninę myto trzykrotnie 500 ml wody destylowanej. Mieszaninę wylano następnie do wrzącej wody i skoagulowano kauczuk. Koagulat suszono w 105°C na walcarce do gumy. Gdy tylko kauczuk stał się przezroczysty, dodano 2 g stearynianu wapnia, jako stabilizatora, (Dane analityczne patrz tablica 1). Nazewnictwo stosowane w analizie mikrostrukturalnej patrz znanv stan techniki. Można je jednak także znaleźć w kanadyjskim opisie CA-2,282,900 na figurze 3 i w treści całego opisu.
T a b l i c a 1
Wydajność 98%
Zawartość bromu 6,5%
Mikrostruktura według NMR (w % molowych)
1,4-izopren 0,11
1,2-izopren 0,11
egzometylen 2,32
produkty przegrupowania 0,59
sprzężone wiązania podwójne w strukturze endo 0,16
wiązania podwójne w strukturze endo 0,11
całość 3,40
P r z y k ł a d 3
110,15 g (1,96 moli) izobutenu wprowadzono początkowo razem z 700 g chlorku metylu i 14,85 g (0,22 mola) izoprenu w temperaturze -95°C w atmosferze argonu. Do tej mieszaniny dodawano powoli kroplami w ciągu 30 minut roztwór 0,728 g (3,12 mmoli) tetrachlorku cyrkonu i 2,495 g (40,87 mmoli) nitrometanu w 25 ml chlorku metylenu.
PL 201 636 B1
Po czasie reakcji około 60 minut, zakończono reakcję egzotermiczną przez dodanie schłodzonego roztworu 1 g Irganox'u 1010 (CIBA) w 250 ml etanolu. Po zdekantowaniu cieczy strącony polimer wymyto 2,5 l acetonu, walcowano do postaci cienkiego arkusza i suszono przez jeden dzień pod próżnią w 50°C.
Wyodrębniono 47,3 g polimeru. Kopolimer wykazywał lepkość graniczną 1,418 dl/g, zawartość żelu 0,4% wagowych, zawartość izoprenu 5,7% molowych, Mn wynoszący 818,7 kg/mol, Mw wynoszący 2696 kg/mol i wskaźnik pęcznienia w toluenie w 25°C wynoszący 88,2.
P r z y k ł a d 4
100 g polimeru z przykładu 3 pocięto na kawałki 0,5x0,5x0,5 cm i spęczniano w kolbie szklanej o pojemności 2 litrów w ciemności przez 12 godzin w temperaturze pokojowej w 933 ml (615 g) heksanu (50% n-heksanu, 50% mieszanina izomerów) Mieszaninę ogrzano następnie do 45°C i mieszano w ciemności przez 3 godziny.
Do tej mieszaniny dodano 20 ml wody. Przy silnym mieszaniu w 45°C dodano w ciemności roztwór 17 g bromu (0,106 mola) w 411 ml (271 g) heksanu. Po 30 sekundach zatrzymano reakcję przez dodanie 187,5 ml wodnego roztworu 1n NaOH. Mieszaninę silnie mieszano przez 10 minut. Zanikł żółty kolor mieszaniny i przekształcił się w mleczno biały kolor.
Po oddzieleniu fazy wodnej mieszaninę myto jednorazowo 500 ml wody destylowanej. Mieszaninę wylano następnie do wrzącej wody i skoagulowano kauczuk. Koagulat suszono w 105°C na walcarce do gumy. Gdy tylko kauczuk stał się przezroczysty, dodano 2 g stearynianu wapnia, jako stabilizatora (Dane analityczne patrz tablica 1). Nazewnictwo stosowane w analizie mikrostrukturalnej patrz znany stan techniki. Można je jednak także znaleźć w kanadyjskim opisie CA-2,282,900 na figurze 3 i w treści całego opisu.
T a b l i c a 2
Wydajność 96%
Zawartość bromu 6,9%
P r z y k ł a d 5
Z produktu według przykładu 2 sporządzono typową mieszankę na dętkę i zwulkanizowano. Jako przykład porównawczy przygotowano porównawczą mieszankę z kauczuku POLYSAR
Bromobutyl® 2030 dostępnego z firmy Bayer Inc., Kanada. Składniki podane są w częściach wagowych. Vulkacit® DM stanowi przyspieszacz merkaptanowy dostępny z firmy Bayer AG, Niemcy. Sunpar 2280 stanowi olej parafinowy dostępny z firmy Sunoco Inc.
Przykład 5a 5b 5c
Mieszankę mieszano w mieszalniku Brabendera w 150°C, środki sieciujące dodawano na walcarce w 50°C
Przykład 1 100 100
Bromobutyl® 2030 100
Sadza N660 65 65 65
Sunpar 2280 22 22 22
ZnO RS 5 5 5
Kwas stearynowy 1 1 1
Siarka 1,8 1,8 1,8
Vulkacit® Merkapto 1,3 1,3 2,0
Vulkacit® Thiuram (TMDT) 1 1
Własności mieszanki
Własności sieciujące 5a 5b 5c
1 2 3 4
Na reometrze Monsanto MDR 2000 przy 165°C
MIN DIN 53529 1,3 0,8 1,0
PL 201 636 B1 cd. tabeli
1 2 3 4
Ts1 DIN 53529 1,1 0,8 1,0
T50 DIN 53529 1,9 1,3 3,0
T90 DIN 53529 5,7 3,7 8,0
MH DIN 53529 11,1 11,1 7,3
W porównaniu ze standardową mieszanką 5b, mieszanka z wysoce nienasyconego kauczuku 5a wykazuje bardzo szybkie utwardzanie do tego samego maksymalnego momentu obrotowego. Jednak w celu uzyskania tego wyniku musi się zastosować a-przyspieszacz wytwarzają cy nitrozoaminę .
Ten sam polimer z przykładu 5c z przyspieszaczem nie wytwarzającym nitrozoaminy wykazuje prawie takie same własności jak mieszanka standardowa.

Claims (9)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Mieszanka gumowa na dętki do opon, znamienna tym, że wspomniana mieszanka gumowa zawiera kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu, o zawartości wieloolefiny wyższej niż 2,5% molowych, ciężarze cząsteczkowym Mw wyższym niż 240 kg/mol i zawartości żelu mniejszej niż 1,2% wagowych oraz ewentualnie chlorowany kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu, przy czym izoolefina zawiera 4-16 atomów węgla, wieloolefiną stanowi dien, a zawartość chloru wynosi 2-15%.
  2. 2. Mieszanka gumowa według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu zsyntetyzowany z izobutenu, izoprenu i ewentualnie dalszych monomerów, wybranych z grupy obejmującej styren, alfa-metylostyren, p-metylostyren, p-metoksystyren, 1-winylonaftalen, 2-winylonaftalen i 4-winylotoluen.
  3. 3. Mieszanka gumowa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zawiera dodatkowo kauczuk wybrany z grupy składającej się z kauczuku naturalnego, BR, ABR, CR, IR, SBR, NBR, HNBR, EPDM, FKM, chlorowcowanych kopolimerów izoolefin i ich mieszanin.
  4. 4. Mieszanka gumowa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zawiera dodatkowo napełniacz wybrany z grupy składającej się z sadzy, napełniacza mineralnego wybranego z grupy obejmującej krzemionkę, krzemiany, glinki, gips, tlenek glinu, dwutlenek tytanu, talk lub z ich mieszanin.
  5. 5. Mieszanka gumowa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zawiera jedynie środki sieciujące nie zawierające nitrozoamin, wybrane z grupy obejmującej siarkę i nadtlenki.
  6. 6. Sposób wytwarzania mieszanki gumowej określonej w zastrz. 1-5, znamienny tym, że kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu, o zawartości wieloolefiny wyższej niż 2,5% molowych, ciężarze czą steczkowym Mw wyższym niż 240 kg/mol i zawartości żelu mniejszej niż 1,2% wagowych miesza się z jednym lub więcej związków wybranych z grupy składającej się z kauczuku wybranego z grupy składającej się z kauczuku naturalnego, BR, ABR, CR, IR, SBR, NBR, HNBR, EPDM, FKM, chlorowcowanych kopolimerów izoolefin i ich mieszanin, napełniacza wybranego z grupy składającej się z sadzy, napełniacza mineralnego wybranego z grupy obejmującej krzemionkę, krzemiany, glinki gips, tlenek glinu, dwutlenek tytanu, talk lub z ich mieszanin, środka wulkanizującego wybranego z grupy obejmującej siarkę i nadtlenki, ż ywicy kumaronowej i dodatków wybranych z grupy obejmującej 2-merkaptobenzotiazol (MBT) i/lub siarczek dibenzotiazylu.
  7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że wspomniany kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu wytwarza się sposobem obejmującym polimeryzację przynajmniej jednej izoolefiny zawierającej 4-16 atomów węgla, przynajmniej jednego dienu i ewentualnie dalszych monomerów wybranych z grupy obejmującej styren, alfa-metylostyren, p-metylostyren, p-metoksystyren, 1-winylonaftalen, 2-winylonaftalen, 4-winylotoluen, w obecnoś ci katalizatora wybranego z grupy skł adają cej się z ze związków wanadu, halogenków cyrkonu, halogenków hafnu, mieszaniny dwóch lub trzech spośród nich i mieszaniny jednego, dwóch lub trzech spośród nich z AlCl3 i układów katalizatora pochodnych AlCl3, chlorku dietyloglinu,
    PL 201 636 B1 chlorku etyloglinu, tetrachlorku tytanu, tetrachlorku cyny, trifluorku boru, trichlorku boru lub metyloalumoksanu i organicznego związku nitrowego o wzorze ogólnym (I):
    R-NO2 (I), w którym R wybrane jest z grupy obejmującej H, C1-C18-alkil, C3-C18-cykloalkil lub C6-C24cykloaryl.
  8. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że stężenie wspomnianego organicznego związku nitrowego w ośrodku reakcji wynosi w zakresie od 1 do 1000 ppm.
  9. 9. Dętka do opon, znamienna tym, że zawiera mieszankę gumową określoną w zastrz. 1-5.
    Departament Wydawnictw UP RP
PL351106A 2000-12-12 2001-12-10 Mieszanka gumowa na dętki do opon, sposób jej wytwarzania i dętka do opon PL201636B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP00126553 2000-12-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL351106A1 PL351106A1 (en) 2002-06-17
PL201636B1 true PL201636B1 (pl) 2009-04-30

Family

ID=8170561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL351106A PL201636B1 (pl) 2000-12-12 2001-12-10 Mieszanka gumowa na dętki do opon, sposób jej wytwarzania i dętka do opon

Country Status (15)

Country Link
US (1) US20020115766A1 (pl)
JP (1) JP4291531B2 (pl)
KR (1) KR100788141B1 (pl)
CN (1) CN1267492C (pl)
BR (1) BR0106357A (pl)
CA (1) CA2364679A1 (pl)
CZ (1) CZ20014424A3 (pl)
DE (1) DE60112390T2 (pl)
HK (1) HK1048130B (pl)
HU (1) HUP0105296A3 (pl)
MX (1) MXPA01012800A (pl)
PL (1) PL201636B1 (pl)
RU (1) RU2001133306A (pl)
SK (1) SK18092001A3 (pl)
TW (1) TWI283257B (pl)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101397390B (zh) * 2007-09-26 2011-06-22 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种可改性的氟橡胶制备方法
SG10201500432QA (en) * 2010-01-20 2015-03-30 Lanxess Int Sa Common solvent process for producing high molecular weight halogenated rubber
CN103140521B (zh) * 2010-07-30 2015-07-01 株式会社普利司通 共聚物中链结构的控制方法
CN103589077A (zh) * 2012-08-16 2014-02-19 山东玲珑轮胎股份有限公司 环保丁基内胎及其内胎胶料
JP6717754B2 (ja) * 2014-04-30 2020-07-01 アランセオ・シンガポール・プライヴェート・リミテッド 高不飽和多峰性ポリイソオレフィン組成物及びその調製方法
CN109535517A (zh) * 2018-12-05 2019-03-29 熊祚红 摩托车内胎及其制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1180123B (de) * 1958-05-13 1964-10-22 Firestone Tire & Rubber Co Kautschukmischungen mit verbesserten Vulkani-sationseigenschaften
US4014852A (en) * 1973-08-31 1977-03-29 Exxon Research And Engineering Company Covulcanization of conjugated diene-containing butyl with halobutyl and butyl rubber
US4039506A (en) * 1973-08-31 1977-08-02 Exxon Research And Engineering Company Covulcanization of conjugated diene-containing butyl with halobutyl and butyl rubber
US5071913A (en) * 1987-12-11 1991-12-10 Exxon Chemical Patents Inc. Rubbery isoolefin polymers exhibiting improved processability
JP3070979B2 (ja) * 1991-06-06 2000-07-31 株式会社ブリヂストン インナーライナー用ゴム組成物
DE19680784T1 (de) * 1995-07-27 1997-09-18 Daelim Ind Co Verfahren zur Herstellung von Isobuten-Cyclodien Copolymeren
KR0179423B1 (ko) * 1995-07-27 1999-05-15 성기웅 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체의 제조방법
DE19627529A1 (de) * 1996-07-09 1998-01-15 Bayer Ag Neue, vanadiumhaltige Initiatorsysteme für die (Co)polymerisation von Isoolefinen

Also Published As

Publication number Publication date
CN1267492C (zh) 2006-08-02
HK1048130B (zh) 2007-04-13
CZ20014424A3 (cs) 2002-07-17
US20020115766A1 (en) 2002-08-22
SK18092001A3 (sk) 2002-11-06
HUP0105296A2 (en) 2002-08-28
TWI283257B (en) 2007-07-01
MXPA01012800A (es) 2002-09-18
CN1358792A (zh) 2002-07-17
HUP0105296A3 (en) 2002-12-28
CA2364679A1 (en) 2002-06-12
JP4291531B2 (ja) 2009-07-08
DE60112390D1 (de) 2005-09-08
DE60112390T2 (de) 2006-04-13
KR20020046164A (ko) 2002-06-20
HK1048130A1 (en) 2003-03-21
HU0105296D0 (en) 2002-02-28
KR100788141B1 (ko) 2007-12-21
RU2001133306A (ru) 2003-06-27
PL351106A1 (en) 2002-06-17
BR0106357A (pt) 2002-08-20
JP2002226651A (ja) 2002-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0532630B1 (en) Composition for tire treads
US20020132904A1 (en) Rubber composition for tire treads
KR100788142B1 (ko) 내부 라이너용 고무 조성물
EP1359189B1 (en) Rubber composition for tire treads
US20020107333A1 (en) Halogenated, high molecular weight, gel-free isobutene copolymers with elevated double bond contents
PL201636B1 (pl) Mieszanka gumowa na dętki do opon, sposób jej wytwarzania i dętka do opon
EP1215242B1 (en) Process for the preparation of a rubber composition for an inner liner
EP1215240A1 (en) Rubber composition for tire treads
EP1215241A1 (en) Rubber composition for tire tube
USH1922H (en) Coating composition
CA2427099A1 (en) Rubber composition for tire treads

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20101210