RU2024561C1

RU2024561C1 - Rubber mix

Info

Publication number: RU2024561C1
Authority: RU
Inventors: Александр Алексеевич Носников; Алексей Федорович Носников
Original assignee: Александр Алексеевич Носников; Алексей Федорович Носников
Priority date: 1992-06-22
Filing date: 1992-06-22
Publication date: 1994-12-15

Abstract

FIELD: production of tires and industrial rubber articles. SUBSTANCE: the rubber mix comprises (parts): 100 chlorobutyl rubber; 2.5 3.5 stearic acid; 1.8-2.2 sulfur; 1.1-1.5 tetramethylthiurem disulfide; 40-60 industrial carbon having a specific geometric surface of 90-110 m²/h; 7-15 barium sulfide; 0.5-0.8 mercaptoimidazoline and 3-15 natural zeolite. The viscosity of the rubber mix at 120 C is 62-74 conventional units. The additional vulcanization time is 60-90 min. The properties of rubber it has a conventional tensile strength of 21.7-23.7, an elongation of 470-525%, a hardness of 58-63 Shore A units, a multiple stretch resistance of 1150-1370 thousand cycles. After ageing (at 125 C for 5 days): the rubber has a tensile strength of 83-91% of the original value, an elongation of 95-99% of the original value, a decomposition starting temperature of 287-303 C. A variation in the weight of the rubber when the latter is swollen (%): 0.4-2.0 in icy acetic acid (20 C, 10 days): 4.0-6.2 in 10% oxalic acid (100 C, 3) days; and 0.5-1.2 in concentrated hydrochloric acid (20 C, 60 days). EFFECT: improved properties of the rubber mix. 2 tbl

Description

Изобретение относится к получению резиновой смеси на основе хлорбутилкаучука (ХБК), изделия из которой могут найти широкое применение в производстве шин и резинотехнических изделий (РТИ) различного назначения. The invention relates to the production of a rubber mixture based on chlorobutyl rubber (CBC), products from which can be widely used in the manufacture of tires and rubber products (RTI) for various purposes.

Из описанных в литературе резиновых смесей на основе ХБК, используемых для изготовлении шин и РТИ, по составу компонентов наиболее близкой к предлагаемой является резиновая смесь на основе ХБК, включающая стеариновую кислоту, серу, 2-меркаптобензтиазол, тетраметилтиурамдисульфид, технический углерод с удельной геометрической поверхностью 90-110 м²/г и сульфид кадмия, например, в соотношении (мас.ч.) 100:3:2:0,65:1,3:50:10.Of the rubber compounds based on CBC used in the manufacture of tires and rubber products described in the literature, the composition of the components closest to the proposed rubber mixture based on CBC, including stearic acid, sulfur, 2-mercaptobenzothiazole, tetramethylthiuram disulfide, carbon black with a specific geometric surface of 90 -110 m ² / g and cadmium sulfide, for example, in the ratio (parts by weight) of 100: 3: 2: 0.65: 1.3: 50: 10.

Однако известная резиновая смесь (прототип) имеет высокую вязкость и низкую стойкость к подвулканизации, а резины из нее - недостаточные сопротивление многократному растяжению, термостойкость и химическую стойкость. However, the known rubber mixture (prototype) has a high viscosity and low resistance to vulcanization, and the rubber from it has insufficient resistance to repeated stretching, heat resistance and chemical resistance.

Цель изобретения - уменьшение вязкости, повышение стойкости резиновой смеси к подвулканизации, сопротивления многократному растяжению, термостойкости и химической стойкости резин из данной смеси. The purpose of the invention is to reduce the viscosity, increase the resistance of the rubber compound to vulcanization, resistance to repeated stretching, heat resistance and chemical resistance of rubbers from this mixture.

Поставленная цель достигается тем, что резиновая смесь на основе хлорбутилкаучука, включающая стеариновую кислоту, серу, тетраметилтиурамдисульфид, технический углерод с удельной геометрической поверхностью 90-110 м²/г и сульфид металла, в качестве сульфида металла, содержит сульфид бария и дополнительно содержит 2-меркаптоимидазолин и природный цеолит при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Хлорбутилкаучук 100 Стеариновая кислота 2,5-3,5 Сера 1,8-2,2 Тетраметилтиурамди- сульфид 1,1-1,5 Технический углерод с удельной геометри- ческой поверхностью 90-110 м²/г 40-60 Сульфид бария 7-15 2-Меркаптоимидазолин 0,5-0,8 Природный цеолит 3-15
Характеристики компонентов резиновых смесей.This goal is achieved in that the rubber mixture based on chlorobutyl rubber, including stearic acid, sulfur, tetramethylthiuram disulfide, carbon black with a specific geometric surface of 90-110 m ² / g and metal sulfide, as metal sulfide, contains barium sulfide and additionally contains 2- mercaptoimidazoline and natural zeolite in the following ratio of components, parts by weight: Chlorobutyl rubber 100 Stearic acid 2.5-3.5 Sulfur 1.8-2.2 Tetramethylthiuramdisulphide 1.1-1.5 Carbon black with specific geometric on top nost 90-110 m ² / g 40-60 Barium sulfide 7-15 2-Mercaptoimidazoline 0.5-0.8 Natural zeolite 3-15
Characteristics of the components of rubber compounds.

Хлорбутилкаучук (ХБК, ТУ 38-403-54-80): содержание связанного хлора 1,2% , противостарителя 0,15% , летучих при 105^оС не более 0,3%, влаги не более 0,25%, золы не более 0,35%; вязкость по Муни при 100^оС 55-65 усл. ед. ; плотность 920 кг/м³.Chlorobutyl rubber (KBC TU 38-403-54-80) bound chlorine content of 1.2% antioxidant 0.15% volatiles at 105 ^{° C} of not more than 0.3%, moisture content of not more than 0.25%, no ash more than 0.35%; Mooney viscosity at 100 ^about 55-65 srvc. units ; density 920 kg / m ³ .

Стеариновая кислота (ГОСТ 6484-64): температура застывания 53-58^оС, плотность 960 кг/м³.Stearic acid (GOST 6484-64): pour point 53-58 ^о С, density 960 kg / m ³ .

Сера (ГОСТ 127-76): содержание основного вещества не менее 99,5%, воды не более 0,5% , марганца не более 0,001%, меди не более 0,001%, золы не более 0,2%; т. пл. 114^оС.Sulfur (GOST 127-76): the content of the main substance is not less than 99.5%, water not more than 0.5%, manganese not more than 0.001%, copper not more than 0.001%, ash not more than 0.2%; t. pl. 114 ^about S.

2-Меркаптобензтиазол (ГОСТ 739-74): содержание основного вещества не менее 95%, воды не более 0,5%, золы не более 0,2%; остаток после просева на сите N 014К не более 0,15%, т. пл. не более 174^оС, плотность 1500 кг/м³.2-Mercaptobenzthiazole (GOST 739-74): the content of the main substance is not less than 95%, water not more than 0.5%, ash not more than 0.2%; the residue after sieving on a sieve N 014K no more than 0.15%, so pl. no more than 174 ^о С, density 1500 kg / m ³ .

Тетраметилтиурамдисульфид (ГОСТ 740-76): содержание основного вещества не менее 98%, воды не более 0,5%, золы не более 0,3%; остаток после просева на сите N 014К не более 0,15%; т. пл. 140-145^оС, плотность 1290-1400 кг/м³.Tetramethylthiuramdisulfide (GOST 740-76): the content of the main substance is not less than 98%, water not more than 0.5%, ash not more than 0.3%; the residue after sieving on a sieve N 014K is not more than 0.15%; t. pl. 140-145 ^о С, density 1290-1400 kg / m ³ .

Технический углерод (К 354, ГОСТ 7885-86): удельная геометрическая поверхность 90-110 м²/г, рН водной суспензии 3,7-4,5, потери массы при 105^оС не более 1,5% , зольность не более 0,05%, остаток после просева на сите N 014К не более 0,004%, плотность 1800 кг/м³.Carbon black (K 354, GOST 7885-86): specific geometrical surface of 90-110 m ² / g, pH 3.7-4.5 aqueous suspension, mass-loss at ¹⁰⁵ ° C is not more than 1.5%, ash content of not more than 0.05%, the residue after sieving on a sieve N 014K is not more than 0.004%, density 1800 kg / m ³ .

Сульфид кадмия (ТУ 6-09-3750-84): содержание основного вещества 98-99%, влаги 0,1-0,3%, т. пл. 1475^оС, плотность 4800 кг/м³.Cadmium sulfide (TU 6-09-3750-84): content of the main substance 98-99%, moisture 0.1-0.3%, mp 1475 ^о С, density 4800 kg / m ³ .

Сульфид бария (ТУ 6-09-3961-75): содержание основного вещества 98-99%, влаги 0,1-0,3%; т.пл. более 1200^оС, плотность 4250 кг/м³.Barium sulfide (TU 6-09-3961-75): content of the main substance 98-99%, moisture 0.1-0.3%; so pl. more than 1200 ^about C, density 4250 kg / m ³ .

2-Меркаптоимидазолин (2-МИ; ТУ 6-14-261-78): содержание 2-МИ 98-99,5%, влаги 0,1-0,4% ; остаток после просева на сите N 014К 0,10-0,15%; т. пл. 194-196^оС; плотность 1430 кг/м³.2-Mercaptoimidazoline (2-MI; TU 6-14-261-78): 2-MI content 98-99.5%, moisture 0.1-0.4%; the residue after sieving on a sieve N 014K 0.10-0.15%; t. pl. 194-196 ^about C; density of 1430 kg / m ³ .

Природный цеолит (ТУ 113-23-91-05-90): содержание основного вещества не менее 90%, воды и летучих веществ не более 2,0%; рН водной вытяжки 6,5-8,5; остаток после просева на сите N 0063 не более 0,3%; плотность 2000-2300 кг/м³.Natural zeolite (TU 113-23-91-05-90): the content of the main substance is not less than 90%, water and volatile substances not more than 2.0%; pH of the aqueous extract 6.5-8.5; the residue after sieving on a sieve N 0063 no more than 0.3%; density 2000-2300 kg / m ³ .

Для изготовления резиновых смесей применяли дегидратированный природный цеолит (прогрет при 400-450^оС в течение 1-2 ч).For the manufacture of rubber compounds used dehydrated natural zeolite (warmed at 400-450 ^{° C} for 1-2 hours).

Состав и свойства резиновых смесей и резин из них, полученных в оптимальных условиях, приведены в табл. 1 и 2. The composition and properties of rubber compounds and rubbers from them, obtained under optimal conditions, are given in table. 1 and 2.

Как видно из приведенных в табл. 2 данных, введение в резиновую смесь-прототип 1 сульфида бария вместо применяемого в этой известной смеси 1 сульфида кадмия и дополнительно применение 2-МИ (вместо 2-меркаптобензтиазола) и природного цеолита позволяет уменьшить вязкость, повысить стойкость резиновой смеси к подвулканизации (в 1,25-2 раза), сопротивление многократному растяжению (в 10,5-12,5 раз), термостойкость - увеличение температуры начала разложения опытных резин на 12-28^оС и уменьшение максимальной скорости разложения в 1,2-1,5 раза,- (показатели найдены экспериментально методом интегральной и дифференциальной динамической термогравиметрии в среде воздуха при 20-800^оС и скорости нагревания 10^оС/мин на приборе дериватограф для термического анализа полимерных и других материалов с точностью измерения температуры ±0,5^оС и скорости потерь массы во всем диапазоне температур 20-800^оС, включая этап разложения каучука, 0,1 абс.%), а также повысить химическую стойкость резин из данных опытных резиновых смесей (в 1,6-15 раз) при значительно меньшем (в 1,5-2,5 раза) оптимальном времени вулканизации опытных резиновых смесей и лучшем уровне физико-механических свойств этих опытных резин 2-6, по сравнению с резиной-прототипом 1 (табл. 2, опытные резиновые смеси и резины 2-6, в сравнении с резиновой смесью-прототипом и резиной-прототипом 1). Оптимальная дозировка сульфида бария 7-15 мас. ч., 2-МИ 0,5-0,8 мас.ч. и природного цеолита 3-15 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Дальнейшее увеличение дозировки этих и других ингредиентов опытных резиновых смесей более максимальной оптимальной дозировки их далее не уменьшает вязкость, не повышает стойкость резиновой смеси к подвулканизации, термостойкость и химическую стойкость резин из этой опытной резиновой смеси, сильно уменьшая сопротивление многократному растяжению резин при одинаковом оптимальном времени вулканизации опытной смеси и уровне физико-механических свойств резины (табл. 2, опытная контрольная смесь и резина 8, в сравнении с опытной смесью и резиной 6). Уменьшение дозировки всех этих ингредиентов опытных резиновых смесей ниже минимальной оптимальной дозировки их не позволяет достичь поставленной цели изобретения по данной заявке: все свойства такой смеси и резины (кроме стойкости смеси к подвулканизации) намного хуже свойств опытной смеси и резины 5, а по большинству показателей свойств - хуже даже смеси и резины-прототипа 1 или одинаковы с ней (табл. 2, опытная контрольная смесь и резина 7, в сравнении с опытной смесью и резиной 5, и смесью и резиной-прототипом 1).As can be seen from the table. 2 data, the introduction of barium sulfide into the prototype 1 rubber mixture instead of 1 cadmium sulfide used in this known mixture and the additional use of 2-MI (instead of 2-mercaptobenzthiazole) and natural zeolite can reduce the viscosity and increase the resistance of the rubber compound to vulcanization (in 1, 25-2 times), resistance to repeated stretching (10.5-12.5 times), heat resistance - an increase in the temperature of the onset of decomposition of experimental rubbers by 12-28 ^о С and a decrease in the maximum decomposition rate by 1.2-1.5 times, - (indicators found experimentally by the method integral and differential thermogravimetry dynamic environment in air at 20-800 ^{° C} and heating 10 ° ^C / min rate derivatograph device for thermal analysis of polymer and other material with temperature measurement accuracy ± 0,5 ^{° C} and the weight loss rate in the entire temperature range 20-800 ^о С, including the stage of rubber decomposition, 0.1 abs.%), As well as to increase the chemical resistance of rubbers from these experimental rubber compounds (1.6-15 times) with significantly less (1.5-2, 5 times) the optimum vulcanization time of the experimental rubber compounds and the best for equal physical and mechanical properties of these experimental rubbers 2-6, compared with the rubber prototype 1 (table. 2, experimental rubber compounds and rubber 2-6, in comparison with the rubber mixture of the prototype and rubber prototype 1). The optimal dosage of barium sulfide is 7-15 wt. hours, 2-MI 0.5-0.8 parts by weight and natural zeolite 3-15 wt.h. per 100 parts by weight rubber. A further increase in the dosage of these and other ingredients of the experimental rubber compounds to a maximum optimal dosage does not further reduce the viscosity, does not increase the resistance of the rubber compound to scorch, the heat resistance and chemical resistance of the rubber from this experimental rubber mixture, greatly reducing the resistance to repeated stretching of the rubber with the same optimal vulcanization time experimental mixture and the level of physico-mechanical properties of rubber (table. 2, experimental control mixture and rubber 8, in comparison with the experimental mixture and rubber Zina 6). Reducing the dosage of all these ingredients of the experimental rubber compounds below the minimum optimal dosage does not allow us to achieve the goal of the invention for this application: all the properties of such a mixture and rubber (except the resistance of the mixture to vulcanization) are much worse than the properties of the experimental mixture and rubber 5, and for most properties - worse even the mixture and rubber prototype 1 or the same with it (table. 2, the experimental control mixture and rubber 7, in comparison with the experimental mixture and rubber 5, and the mixture and rubber prototype 1).

Claims

RUBBER MIXTURE based on chlorobutyl rubber, including stearic acid, sulfur, tetramethylthiuram disulfide, carbon black with a specific geometric surface of 90-110 m ² / g and metal sulfide, characterized in that, in order to reduce viscosity, increase the resistance of the rubber compound to vulcanization, multiple resistance tensile, heat and chemical resistance of rubbers from this mixture, it contains barium sulfide and additionally 2-mercaptoimidazoline and natural zeolite in the following ratio as metal sulfide Research Institute of components, parts by weight:
Chlorobutyl rubber 100
Stearic acid 2.5 - 3.5
Sulfur 1.8 - 2.2
Tetramethylthiuram disulfide 1.1 - 1.5
Carbon black with a specific geometric surface of 90 - 110 m ² / g 40 - 60
Barium Sulfide 7 - 15
2-mercaptoimidazoline 0.5 - 0.8
Natural zeolite 3 - 15