PL212503B1 - Sposób kompatybilizacji mieszaniny kauczuku polarnego z kauczukiem niepolarnym - Google Patents

Sposób kompatybilizacji mieszaniny kauczuku polarnego z kauczukiem niepolarnym

Info

Publication number
PL212503B1
PL212503B1 PL391425A PL39142510A PL212503B1 PL 212503 B1 PL212503 B1 PL 212503B1 PL 391425 A PL391425 A PL 391425A PL 39142510 A PL39142510 A PL 39142510A PL 212503 B1 PL212503 B1 PL 212503B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
rubber
parts
weight
polar
monoester
Prior art date
Application number
PL391425A
Other languages
English (en)
Other versions
PL391425A1 (pl
Inventor
Cezary Debek
Magdalena Lipińska
Marian Zaborski
Original Assignee
Inst Inzynierii Materialow Polimerowych I Barwnikow
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 Inst Inzynierii Materialow Polimerowych I Barwnikow filed Critical Inst Inzynierii Materialow Polimerowych I Barwnikow
Priority to PL391425A priority Critical patent/PL212503B1/pl
Publication of PL391425A1 publication Critical patent/PL391425A1/pl
Publication of PL212503B1 publication Critical patent/PL212503B1/pl

Links

Landscapes

  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób poprawy właściwości mechanicznych wulkanizatów mieszanin kauczuków niepolarnych z polarnymi. Sposób kompatybilizacji mieszaniny przeznaczonej do wulkanizacji o składzie 25/75 ÷ 75/25 części wagowych na 100 części wagowych sumy kauczuków (phr) kauczuku polarnego z kauczukiem niepolarnym polega na tym, że do mieszaniny kauczukowej dodaje się monoestr kwasu maleinowego w ilości nie przekraczającej 3 części wagowych wraz z rodnikowym inicjatorem szczepienia w ilości do 0,5 części wagowych.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób kompatybilizacji mieszaniny kauczuku polarnego z kauczukiem niepolarnym.
Pomimo szerokiego asortymentu dostępnych komercyjnie elastomerów przemysł gumowy często stosuje mieszaniny kauczuków. Mieszanie dwu lub więcej elastomerów ma na celu: uzyskanie nowych właściwości, poprawę właściwości przerobowych czy obniżenie kosztu mieszanek gumowych.
Właściwości mechaniczne wulkanizatów mieszanin elastomerów w dużej mierze zależą od struktury fazowej makrocząsteczek. Wiadome jest, że im mniejsze rozmiary domen fazy rozproszonej tym lepsze właściwości wytrzymałościowe wulkanizatu, co wynika z większej adhezji na granicy faz elastomerów (większa powierzchnia międzyfazowa). Na rozmiar domen fazy rozproszonej układu polimerów istotny wpływ ma wiele czynników. Obok typu kauczuków, ich zawartości, rodzaju i ilości napełniaczy, sposobu i warunków mieszania zasadnicze znaczenie ma zastosowanie tzw. kompatyblizatorów - związków zwiększających adhezję między fazami kauczuków. Często są nimi różnego typu kopolimery blokowe czy szczepione mające zdolność, dzięki ich częściowej lub całkowitej mieszalności ze składnikami kauczukowymi mieszaniny, do lokowania się na granicy faz elastomerów, a tym samym poprawy adhezji mię dzyfazowej. Wprowadzenie nawet niewielkiej ich iloś ci do mieszaniny kauczuków wyraźnie poprawia właściwości mechaniczne.
Analogicznym rozwiązaniem jest uprzednia modyfikacja kauczuków mieszaniny reaktywnymi związkami małocząsteczkowymi zawierającymi reaktywne grupy (kwasowe, zasadowe) następnie dodanie ich do właściwej mieszaniny elastomerów. Podczas wulkanizacji zmodyfikowane łańcuchy elastomerów mogą reagować między sobą z wytworzeniem kopolimerów szczepionych spełniających rolę kompatybilizatorów. Takie rozwiązanie znane jest z opisów patentowych PL: 201924 i 201925 dotyczących mieszanin kauczuków dienowych z nasyconymi.
Nieco odmiennym, uproszczonym rozwiązaniem jest zastosowanie w mieszaninie tylko jednego polimeru modyfikowanego reaktywnymi grupami, np. EPDM szczepionego bezwodnikiem maleinowym w mieszaninie z NBR czy CR (kauczuk chloroprenowy). Taki sposób np. znany jest z opisu patentowego WO 9502011. Z kolei, np. z opisu patentowego US 6383439, znane jest stosowanie EPDM modyfikowanego bezwodnikiem maleinowym w mieszaninach EPDM z polarnymi termoplastami, np. poliestrami czy poliamidami.
Mieszaniny kauczuków polarnych z niepolarnymi są zazwyczaj stosowane wtedy, kiedy od wyrobów gumowych wymagane są zadowalające właściwości mechaniczne w połączeniu z dużą odpornością na działanie olejów węglowodorowych. Kauczuk polarne, tj. zawierające w łańcuchu monomery z grupami polarnymi (np. nitrylowe) w ilości 20-50% wag są odporne na działanie olejów, smarów i paliw. Jednak obecność grup polarnych czyni je silnie niekompatybilnymi z kauczukami niepolarnymi, co jest przyczyną znacznej niejednorodności mieszanin, która to w zasadniczy sposób wpływa na ostateczną charakterystykę mechaniczną i odporność na działanie olejów, smarów i paliw na wulkanizaty tych mieszanin. Mieszaniny te można kompatybilizować (poprawiać oddziaływania międzyfazowe) wprowadzając kopolimery blokowe czy szczepione, dodając modyfikowane grupami polarnymi kauczuki niepolarne (np. epoksydowane, szczepione bezwodnikiem maleinowym). Niektóre z tych rozwiązań przedstawione są w opisach patentowych: JP 2004262997, US 5227428, JP 2000109607.
Sposób kompatybilizacji mieszaniny kauczuku polarnego z kauczukiem niepolarnym według wynalazku polega na tym, że do mieszaniny kauczukowej dodaje się monoester kwasu maleinowego w iloś ci nie przekraczają cej 3 części wagowych wraz z rodnikowym inicjatorem szczepienia w iloś ci do 0,5 części wagowych.
Jako niepolarny kauczuk stosuje się kauczuk naturalny (NR) lub kauczuk butadienowy (BR) albo kauczuk izoprenowy (IR) lub kauczuk butadienowo-styrenowy (SBR) epoksydowany, kauczuk butylowy (IIR), kauczuk etylenowo-propylenowo-dienowy (EPDM).
Jako kauczuk polarny stosuje się kauczuk nitrylowy (NBR) lub uwodorniony kauczuk nitrylowy (HNBR) albo karboksylowany kauczuk nitrylowy (XNBR) lub kauczuk chloroprenowy (CR) albo kauczuk akrylowy (ACE) lub polietylen chlorowany (CM) albo chlorosulfonowany (CSM) lub kauczuki epichlorhydrynowe (CO, ECO) albo kauczuki uretanowe (EU).
Jako monoester korzystnie stosuje się monoester dodecylowy lub monoester kwasu maleinowego.
PL 212 503 B1
Jako rodnikowy inicjator szczepienia korzystnie stosuje się nadtlenki organiczne alifatyczne, aromatyczne, alifatyczno-aromatyczne, a wśród nich nadtlenek t-butylu, nadtlenek dikumylu, nadtlenek benzoilu, nadtlenek dichlorobenzoilu.
Nieoczekiwanie okazało się, że jeśli do mieszanek kauczukowych zawierających 25/75 - 75/25 części wagowych kauczuku niepolarnego/kauczuku polarnego na 100 części wagowych sumy kauczuków (phr) napełnianych 0-70 części wagowych sadzy, i sieciowanych siarkowym systemem sieciującym wprowadzi się w niewielkiej ilości monoester kwasu maleinowego z niewielkim dodatkiem rodnikowego inicjatora reakcji szczepienia właściwości mechaniczne wulkanizatów sporządzonych z takich mieszanek mają lepsze właściwości mechaniczne niż analogiczne układy nie zawierające dodatku monoestru. Podczas wulkanizacji zachodzą reakcje szczepienia monoestru na łańcuchach kauczuków, co w następstwie powoduje poprawę oddziaływań na granicy faz kauczuku poprzez czy to oddziaływania dipolowe, mostki wodorowe, klastry jonowe (z jonami cynku pochodzącymi od układu przyspieszającego z siarkowego systemu wulkanizującego).
W tabeli 1 przedstawiono zestawienie wł aściwoś ci mechanicznych wulkanizatów mieszanin NR/NBR o zawartości kauczuków 25/75, 50/50, 75/25 napełnionych 0, 30, 70 części wagowych sadzy N220.
T a b e l a 1
NR/NBR 25/75 50/50 75/25
Cecha\sadza 0 30 70 0 30 70 0 30 70
Twardość 47 63 84 43 62,0 86,0 44 61 79
[0ShA]
Eb [%] 492 417 277 296 300 151 510 430 254
TSb [MPa] 14,1 18,8 24,1 12,8 12,3 14,2 16,2 22,4 19,6
Se100% [MPa] 1,1 2,9 7,1 0,9 2,9 8,5 1,1 2,1 6,6
Se 200% [MPa] 1,7 6,1 17,1 2,4 6,7 - 1,7 6,8 12,4
Et [%] 10 15 15 5 10 10 8 10 10
W tabeli 2 przedstawiono zestawienie wł a ś ciwości mechanicznych wulkanizatów mieszanin NR/NBR o zawartości kauczuków 25/75, 50/50, 75/25 napełnionych 0, 30, 70 części wagowych sadzy N220 modyfikowanych dodatkiem 3 części wagowych monoestru dodecylowego kwasu maleinowego, zawierających 0,2 części wagowych.
T a b e l a 2
NR/NBR 25/75 50/50 75/25
Cecha\sadza 0 30 70 0 30 70 0 30 70
Twardość 46 61 82 40 61 82 46 61 78
[0ShA]
Eb [%] 460 480 300 484 422 220 460 410 310
TSb [MPa] 13,5 22,2 25,2 11,4 17,4 18,3 13,5 22,2 23,5
Se100% [MPa] 1,2 3,4 7,2 0,9 2,4 6,7 1,2 2,8 7,1
Se 200% [MPa] 2,1 6,8 18,5 1,4 5,1 15,5 2,1 6,2 14,1
Et [%] 12 15 15 15 20 17 12 15 10
Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładach wykonania.
P r z y k ł a d I. Według standardowej procedury wykonano porównawcze mieszanki zawierające 25 części wagowych NR i 75 części wagowych NBR, 0 lub 30 albo 50 części wagowych sadzy N220, 10 części wagowych naftolenu z siarkowym zespołem sieciującym (siarka, TMTD, CBS, tlenek cynku, kwas stearynowy). Składniki dodawano w następującej kolejności: kauczuki naturalny (wcześniej plastyfikowany), kauczuk nitrylowy, tlenek cynku, kwas stearynowy, sadza, plastyfikator, przy4
PL 212 503 B1 spieszacze, siarka. Zbadano właściwości wulkametryczne w temperaturze 150°C, wyznaczono czas t90 (wg normy PN-ISO 3417:98). Mieszanki zwulkanizowano w prasie laboratoryjnej, w temperaturze 150°C, przy czasie wulkanizacji t90x1,1 otrzymując płytki o grubości 2 mm przeznaczone do badań wytrzymałościowych. Badania właściwości wytrzymałościowych przeprowadzone były zgodnie z obowiązującymi normami (PN-ISO 37:98 - wiosełka typu I). Właściwości mechaniczne przedstawiono w tabeli 1.
P r z y k ł a d II. Według standardowej procedury wykonano porównawcze mieszanki zawierającą 50 NR i 50 części wagowych NBR, 0 lub 30 lub 50 części wagowych sadzy N220, 10 części wagowych naftolenu z siarkowym zespołem sieciującym (siarka, TMTD, CBS, tlenek cynku, kwas stearynowy). Składniki dodawano w następującej kolejności: kauczuki naturalny (wcześniej plastyfikowany), kauczuk nitrylowy, tlenek cynku, kwas stearynowy, sadza, plastyfikator, przyspieszacze, siarka. Zbadano właściwości wulkametryczne w temperaturze 150°C, wyznaczono czas t90 (wg normy PN-ISO 3417:98).
Mieszanki zwulkanizowano w prasie laboratoryjnej, w temperaturze 150°C, przy czasie wulkanizacji t90x1,1 otrzymując płytki o grubości 2 mm przeznaczone do badań wytrzymałościowych. Badania właściwości wytrzymałościowych przeprowadzone były zgodnie z obowiązującymi normami (PN-ISO 37:98 - -wiosełka typu I). Właściwości mechaniczne przedstawiono w tabeli 1.
P r z y k ł a d III. Według standardowej procedury wykonano porównawcze mieszanki zawierającą 75 części wagowych NR i 25 części wagowych NBR, 0 lub 30 lub 50 części wagowych sadzy N220, 10 części wagowych naftalenu z siarkowym zespołem sieciującym (siarka, TMTD, CBS, tlenek cynku, kwas stearynowy). Składniki dodawano w następującej kolejności: kauczuki naturalny (wcześniej plastyfikowany), kauczuk nitrylowy, tlenek cynku, kwas stearynowy, sadza, plastyfikator, przyśpieszacze, siarka. Zbadano właściwości wulkametryczne w temperaturze 150°C, wyznaczono czas t90 (wg normy PN- ISO 3417:98). Mieszanki zwulkanizowano w prasie laboratoryjnej, w temperaturze 150°C, przy czasie wulkanizacji t90x1,1 otrzymując płytki o grubości 2 mm przeznaczone do badań wytrzymałościowych. Badania właściwości wytrzymałościowych przeprowadzone były zgodnie z obowiązującymi normami (PN-ISO 37:98 - wiosełka typu I).
Właściwości mechaniczne przedstawiono w tabeli 1.
P r z y k ł a d IV. Według standardowej procedury wykonano mieszanki zawierającą 25 części wagowych NR i 75 części wagowych NBR, 0 lub 30 lub 50 części wagowych sadzy N220, 10 części wagowych naftalenu z siarkowym zespołem sieciującym (siarka, TMTD, CBS, tlenek cynku, kwas stearynowy) oraz 3 części wagowych monoestru dodecylowego kwasu maleinowego i 0,2 części wagowych nadtlenku dichlorobenzoilu. Składniki dodawano w następującej kolejności: kauczuki naturalny (wcześniej plastyfikowany), kauczuk nitrylowy, tlenek cynku, kwas stearynowy, sadza, monoester, plastyfikator, nadtlenek, przyspieszacze, siarka. Zbadano właściwości wulkametryczne w temperaturze 150°C, wyznaczono czas t90 (wg normy PN-ISO 3417:98). Mieszanki zwulkanizowano w prasie laboratoryjnej, w temperaturze 150°C, przy czasie wulkanizacji t90x1,1 otrzymując płytki o grubości 2 mm przeznaczone do badań wytrzymał o ś ciowych. Badania wł a ś ciwoś ci wytrzymał o ściowych przeprowadzone były zgodnie z obowiązującymi normami (PN-ISO 37:98 - wiosełka typu I). Właściwości mechaniczne przedstawiono w tabeli 2.
P r z y k ł a d V. Według standardowej procedury wykonano mieszanki zawierającą 50 części wagowych NR i 50 części wagowych NBR, 0 lub 30 lub 50 części wagowych sadzy N220, 10 części wagowych naftolenu z siarkowym zespołem sieciującym (siarka, TMTD, CBS, tlenek cynku, kwas stearynowy) oraz 3 części wagowych monoestru dodecylowego kwasu maleinowego i 0,2 części wagowych nadtlenku dichlorobenzoilu. Składniki dodawano w następującej kolejności: kauczuki naturalny (wcześniej plastyfikowany), kauczuk nitrylowy, tlenek cynku, kwas stearynowy, sadza, monoester, plastyfikator, nadtlenek, przyspieszacze, siarka. Zbadano właściwości wulkametryczne w temperaturze 150°C, wyznaczono czas t90 (wg normy PN-ISO 3417:98). Mieszanki zwulkanizowano w prasie laboratoryjnej, w temperaturze 150°C, przy czasie wulkanizacji t90x1,1 otrzymując płytki o grubości 2 mm przeznaczone do badań wytrzymałościowych. Badania właściwości wytrzymałościowych przeprowadzone były zgodnie z obowiązującymi normami (PN-ISO 37:98 - wiosełka typu I). Właściwości mechaniczne przedstawiono w tabeli 2.
P r z y k ł a d VI. Według standardowej procedury wykonano mieszanki zawierającą 75 części wagowych NR i 25 części wagowych NBR, 0 lub 30 lub 50 części wagowych sadzy N220, 10 części wagowych naftolenu z siarkowym zespołem sieciującym (siarka, TMTD, CBS, tlenek cynku, kwas stearynowy) oraz 3 części wagowych monoestru dodecylowego kwasu maleinowego i 0,2 części
PL 212 503 B1 wagowych nadtlenku dichlorobenzoilu. Składniki dodawano w następującej kolejności: kauczuki naturalny (wcześniej plastyfikowany), kauczuk nitrylowy, tlenek cynku, kwas stearynowy, sadza, monoester, plastyfikator, nadtlenek, przyspieszacze, siarka. Zbadano właściwości wulkametryczne w temperaturze 150°C, wyznaczono czas t90 (wg normy PN-ISO 3417:98). Mieszanki zwulkanizowano w prasie laboratoryjnej, w temperaturze 150°C, przy czasie wulkanizacji t90x1,1 otrzymując płytki o grubości 2 mm przeznaczone do badań wytrzymałościowych. Badania właściwości wytrzymałościowych przeprowadzone były zgodnie z obowiązującymi normami (PN-ISO 37:98 - wiosełka typu I).
Właściwości mechaniczne przedstawiono w tabeli 2.
Chociaż wynalazek został objaśniony za pomocą wybranych przykładów jego realizacji, to jest zrozumiałe, że możliwe są wielorakie modyfikacje, objęte zakresem ochrony.

Claims (5)

1. Sposób kompatybilizacji mieszaniny przeznaczonej do wulkanizacji o składzie 25/75 * 75/25 części wagowych na 100 części wagowych sumy kauczuków (phr) kauczuku polarnego z kauczukiem niepolarnym, znamienny tym, że do mieszaniny kauczukowej dodaje się monoester kwasu maleinowego w ilości nie przekraczającej 3 części wagowych wraz z rodnikowym inicjatorem szczepienia w ilości do 0,5 części wagowych.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako niepolarny kauczuk stosuje się kauczuk naturalny (NR) lub kauczuk butadienowy (BR) albo kauczuk izoprenowy (IR) lub kauczuk butadienowo-styrenowy (SBR) epoksydowany, kauczuk butylowy (IIR), kauczuk etylenowo-propylenowo-dienowy (EPDM).
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako kauczuk polarny stosuje się kauczuk nitrylowy (NBR) lub uwodorniony kauczuk nitrylowy (HNBR) albo karboksylowany kauczuk nitrylowy (XNBR) lub kauczuk chloroprenowy (CR) albo kauczuk akrylowy (ACE) lub polietylen chlorowany (CM) albo chlorosulfonowany (CSM) lub kauczuki epichlorhydrynowe (CO, ECO) albo kauczuki uretanowe (EU).
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako monoester korzystnie stosuje się monoester dodecylowy lub monoester allilowy kwasu maleinowego.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako rodnikowy inicjator szczepienia korzystnie stosuje się nadtlenki organiczne alifatyczne, aromatyczne, alifatyczno-aromatyczne, a wśród nich nadtlenek t-butylu, nadtlenek dikumylu, nadtlenek benzoilu, nadtlenek dichlorobenzoilu.
PL391425A 2010-06-07 2010-06-07 Sposób kompatybilizacji mieszaniny kauczuku polarnego z kauczukiem niepolarnym PL212503B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL391425A PL212503B1 (pl) 2010-06-07 2010-06-07 Sposób kompatybilizacji mieszaniny kauczuku polarnego z kauczukiem niepolarnym

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL391425A PL212503B1 (pl) 2010-06-07 2010-06-07 Sposób kompatybilizacji mieszaniny kauczuku polarnego z kauczukiem niepolarnym

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL391425A1 PL391425A1 (pl) 2011-12-19
PL212503B1 true PL212503B1 (pl) 2012-10-31

Family

ID=45374220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL391425A PL212503B1 (pl) 2010-06-07 2010-06-07 Sposób kompatybilizacji mieszaniny kauczuku polarnego z kauczukiem niepolarnym

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL212503B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL391425A1 (pl) 2011-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sae-oui et al. Influence of accelerator type on properties of NR/EPDM blends
Rahiman et al. Cure characteristics and mechanical properties of styrene–butadiene rubber/acrylonitrile butadiene rubber
US20070254980A1 (en) Radiation resistant cross linked polymer compositions and radiation resistant polymer products
TWI522381B (zh) Sulfur-modified chloroprene elastomer compositions, blends and sulfur compounds
JPH04234448A (ja) ポリブテン−1を含む動的に部分架橋した熱可塑性エラストマー
KR102344619B1 (ko) 고무 조성물
JP2005523947A (ja) 動的用途のためのepdm化合物
KR101502802B1 (ko) 퍼옥사이드 라디칼 개시제를 함유하는 아라미드 입자
Menon et al. Vulcanization of natural rubber modified with cashew nut shell liquid and its phosphorylated derivative—A comparative study
KR101363640B1 (ko) 매우 높은 충전제 농도를 가지며 탁월한 가공성 및 침식성 유체에 대한 내성을 가지는 hnbr 조성물
Kantala et al. Reinforcement of compatibilized NR/NBR blends by fly ash particles and precipitated silica
Sirqueira et al. The effect of mercapto-and thioacetate-modified EPDM on the curing parameters and mechanical properties of natural rubber/EPDM blends
Ahmed An investigation on chloroprene-compatibilized acrylonitrile butadiene rubber/high density polyethylene blends
KR20190086031A (ko) 수소화 니트릴-디엔-카복시산 에스테르 코폴리머
US2729608A (en) Composite elastomers containing chlorosulfonated polymers of ethylene
Zhang et al. Maleic-anhydride grafted EPM as compatibilising agent in NR/BR/EPDM blends
Mayasari et al. Effect of vulcanization system and carbon black on mechanical and swelling properties of EPDM blends
JP2004331978A (ja) ニトリルゴムを含有するゴムコンパウンド
US3846371A (en) Masterbatching elastomer blends
PL212503B1 (pl) Sposób kompatybilizacji mieszaniny kauczuku polarnego z kauczukiem niepolarnym
Pöschl et al. Improving the properties of NR/NBR blend by introducing interfacial crosslinks using bismaleimide during the initial phase of accelerated sulfur curing
Nelson et al. Cure characteristics and mechanical properties of butadiene rubber/whole tyre reclaimed rubber blends
US20250382446A1 (en) Nbr and ethylene blend
CA1135441A (en) Membrane
RU2755481C1 (ru) Эластомерная композиция и способ ее получения