RU2428440C2

RU2428440C2 - Curable rubber mixture

Info

Publication number: RU2428440C2
Application number: RU2009140815/05A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Сергеевич Лысов (RU); Дмитрий Сергеевич Лысов; Сергей Иванович Багаев (RU); Сергей Иванович Багаев; Наталья Борисовна Багаева (RU); Наталья Борисовна Багаева
Original assignee: ГОУВПО "ВятГУ"
Priority date: 2009-11-03
Filing date: 2009-11-03
Publication date: 2011-09-10
Also published as: RU2009140815A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to a rubber mixture based on oil-filled butadiene-α-methylstyrene rubber and can be used to make industrial rubber articles for different industries - oil refining, pipeline transport, railway transport, as well as household articles. The rubber mixture is prepared by mixing the following components in pts.wt: oil-filled butadiene-α-methylstyrene rubber - 100, sulphur - 2, dibenzthiazole disulphide -1.5, diphenylguanidine - 0.3, zinc oxide - 5, stearic acid - 2, technical carbon - 50 and 0.05-0.5 sodium alginate. Sodium alginate is pre-mixed with powdered ingredients in a powder mixer.

EFFECT: invention increases fatigue endurance of rubber during multiple stretching and reduces heat build-up at constant strain amplitude.

3 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к резиновым смесям на основе маслонаполненного бутадиен-α-метилстирольного каучука, и может быть использовано для изготовления резинотехнических изделий для различных отраслей промышленности, например для нефтепереработки, трубопроводного транспорта, железнодорожного транспорта, изделий бытового назначения.The invention relates to the rubber industry, in particular to rubber mixtures based on oil-filled butadiene-α-methylstyrene rubber, and can be used for the manufacture of rubber products for various industries, for example for oil refining, pipeline transport, railway transport, household products.

Известна вулканизуемая резиновая смесь, включающая бутадиенметилстирольный каучук, серу, ди-(2-бензтиазолил)-дисульфид, оксид цинка, стеариновую кислоту, N-фенил-N'-изопропил-п-фенилендиамин, технический углерод и модифицирующую добавку диэпоксид тетрагидроиндена в количестве 1,0÷1,5 мас.ч. (см. Пат. 1763455 СССР, МПК⁵ C08L 9/06, С08К 13/02. Резиновая смесь на основе бутадиенметилстирольного каучука. / Онишенко З.В., Касьян Л.И., Дрюк В.Г., Батог А.Е., Емельянов Ю.П., Сеферова М.Ф., Котов Ю.Л., Соколова Г.А., Порублева Л.В.; заявитель и патентообладатель Днепропетровский государственный университет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией. - № 4874782/05; заявл. 16.08.90; опубл. 23.09.92, Бюл. № 35. - 3 с.), используемая в качестве аналога.A vulcanizable rubber composition is known, including butadiene methyl styrene rubber, sulfur, di- (2-benzthiazolyl) disulfide, zinc oxide, stearic acid, N-phenyl-N'-isopropyl-p-phenylenediamine, carbon black and tetrahydroindene diepoxide modifying additive 1 0 ÷ 1.5 parts by weight (see Pat. 1763455 USSR, IPC ⁵ C08L 9/06, С08К 13/02. Rubber compound based on styrene butadiene rubber. / Onishenko Z. V., Kasyan L. I., Dryuk V. G., Batog A.E. ., Emelyanov Yu.P., Seferova M.F., Kotov Yu.L., Sokolova G.A., Poruleva L.V .; applicant and patent holder Dnipropetrovsk State University named after the 300th anniversary of the reunification of Ukraine with Russia. - No. 4874782/05; claimed 16.08.90; publ. 09/23/92, Bull. No. 35. - 3 pp.), Used as an analogue.

Недостатками резиновой смеси по аналогу являются низкая усталостная выносливость вулканизатов при многократном растяжении. Модифицирующую добавку по аналогу сложно изготовить, кроме того, она является дорогой.The disadvantages of the rubber compound by analogy are the low fatigue resistance of vulcanizates during repeated stretching. It is difficult to make a modifying additive by analogy, in addition, it is expensive.

Известна вулканизуемая резиновая смесь, включающая маслонаполненный бутадиен-α-метилстирольный каучук, серу, дибензтиазолдисульфид, дифенилгуанидин, оксид цинка, стеариновую кислоту и технический углерод (см. ГОСТ 11138-78), используемая в качестве прототипа.Known vulcanizable rubber mixture, including oil-filled butadiene-α-methylstyrene rubber, sulfur, dibenzothiazole disulfide, diphenylguanidine, zinc oxide, stearic acid and carbon black (see GOST 11138-78), used as a prototype.

Недостатком резиновой смеси по прототипу является низкая усталостная выносливость вулканизатов при многократном растяжении.The disadvantage of the rubber compound of the prototype is the low fatigue resistance of vulcanizates with repeated stretching.

Задачей изобретения является создание резины с повышенной стойкостью к усталостной выносливости при многократном растяжении.The objective of the invention is to provide rubber with high resistance to fatigue endurance with repeated stretching.

Целью изобретения является повышение усталостной выносливости резины при многократном растяжении.The aim of the invention is to increase the fatigue resistance of rubber with repeated stretching.

Поставленная цель достигается тем, что в резиновую смесь, включающую маслонаполненный бутадиен-α-метилстирольный каучук, серу, дибензтиазолдисульфид, дифенилгуанидин, оксид цинка, стеариновую кислоту и технический углерод, вводят от 0,05 до 0,50 мас.ч. альгината натрия на 100 мас.ч. каучука.This goal is achieved by the fact that from 0.05 to 0.50 parts by weight are added to a rubber composition comprising oil-filled butadiene-α-methyl styrene rubber, sulfur, dibenzothiazoldisulfide, diphenylguanidine, zinc oxide, stearic acid and carbon black. sodium alginate per 100 parts by weight rubber.

Альгинат натрия - это экологически чистая, изготавливаемая из биологически возобновляемого сырья добавка - соль полисахарида, состоящего из остатков β-D-маннуроновой и α-L-гулуроновой кислот, находящихся в пиранозной форме и связанных в линейные цепи 1,4-гликозидными связями. Эта многофункциональная соль способна обмениваться катионами с солями тяжелых металлов, а также абсорбировать большое количество влаги (производится по ТУ 15-544-83).Sodium alginate is an environmentally friendly additive made from biologically renewable raw materials - a polysaccharide salt, consisting of residues of β-D-mannuronic and α-L-guluronic acids, which are in pyranose form and connected in linear chains by 1,4-glycosidic bonds. This multifunctional salt is able to exchange cations with salts of heavy metals, as well as absorb a large amount of moisture (produced according to TU 15-544-83).

Альгинат натрия с точки зрения механизма действия является противоутомителем, тормозящим развивающиеся при утомлении окислительные процессы.Sodium alginate from the point of view of the mechanism of action is a protector, inhibiting oxidative processes that develop during fatigue.

Пример 1. На лабораторных вальцах Лб320-160/160П при температуре поверхности валков (50±5)°С и фрикции 1:1,27 изготавливали резиновые смеси по прототипу и предлагаемому изобретению. Резиновая смесь соответствовала следующему составу: 100 мас.ч. СКМС-30 АРКМ-15 (ТУ 2294-044-48158319-2005), 1,50 мас.ч. 2,2'-дибензтиазолдисульфид (ТУ 6-14-851-86), 0,30 мас.ч. дифенилгуанидин технический марки В (ТУ 2491-001-43220031-2001), 5,00 мас.ч. белила цинковые сухие марки БЦОМ (ГОСТ 202-84), 2,00 мас.ч. кислота стеариновая техническая (стеарин) марки Т-18 (ГОСТ 6484-96), 50,00 мас.ч. углерод технический марки П 245 (ГОСТ 7885-86), 2,00 мас.ч. сера Crystex ОТ 33 фирмы «Exsys», от 0,05 до 0,50 мас.ч. альгинат натрия фирмы «Queisser pharma».Example 1. On laboratory rollers Lb320-160 / 160P at a surface temperature of the rolls (50 ± 5) ° C and a friction of 1: 1.27, rubber compounds were made according to the prototype and the present invention. The rubber mixture corresponded to the following composition: 100 parts by weight SKMS-30 ARKM-15 (TU 2294-044-48158319-2005), 1.50 parts by weight 2,2'-dibenzothiazole disulfide (TU 6-14-851-86), 0.30 parts by weight diphenylguanidine of technical grade B (TU 2491-001-43220031-2001), 5.00 parts by weight dry zinc white dry grades BTsOM (GOST 202-84), 2.00 parts by weight technical stearic acid (stearin) grade T-18 (GOST 6484-96), 50.00 parts by weight technical grade carbon P 245 (GOST 7885-86), 2.00 parts by weight Sulfur Crystex OT 33 by Exsys, from 0.05 to 0.50 parts by weight Queisser pharma sodium alginate.

Для равномерного распределения малой добавки - альгинат натрия - предварительно готовили ее смесь с порошкообразными ингредиентами: серой, дибензтиазолдисульфидом, дифенилгуанидином, оксидом цинка, техническим углеродом - в специальном смесителе порошков (Пат.2339440 Российская Федерация, МПК⁷ B01F 9/00. Смеситель порошков / Лысов Д.С., Багаев С.И., Багаева Н.Б.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение Вятский государственный университет. - № 2007103454/15 (003723); заявл. 29.01.07; опубл. 27.11.2008, Бюл. № 33. - 5 с.). Вулканизацию резиновых смесей проводили в течение 40 мин при температуре (143±3)°С.For uniform distribution of a small additive — sodium alginate — its mixture was preliminarily prepared with powdery ingredients: sulfur, dibenzothiazole disulfide, diphenylguanidine, zinc oxide, carbon black - in a special powder mixer (Pat.2339440 Russian Federation, IPC ⁷ B01F 9/00. Powder mixer / Lysov D.S., Bagaev S.I., Bagaeva NB; applicant and patent holder State educational institution Vyatka State University. - No. 2007103454/15 (003723); application. January 29, 2007; published on November 27, 2008; No. 33. - 5 p.). The vulcanization of rubber compounds was carried out for 40 min at a temperature of (143 ± 3) ° C.

В таблице 1 приведена сравнительная характеристика резиновых смесей и резин по прототипу и предлагаемому изобретению.Table 1 shows the comparative characteristics of rubber compounds and rubbers according to the prototype and the present invention.

Из данных таблицы (1) видно, что введение малой добавки (альгинат натрия) приводит к увеличению усталостной выносливости при многократном растяжении на 62%, сопротивления раздиру на 19%, условной прочности при растяжении на 24%, относительного удлинения при разрыве на 15% при одновременном снижении теплообразования в режиме постоянной амплитуды деформации на 16%.From the data of table (1) it is seen that the introduction of a small additive (sodium alginate) leads to an increase in fatigue endurance during repeated stretching by 62%, tear resistance by 19%, conditional tensile strength by 24%, and elongation at break by 15% at while reducing heat generation in the mode of constant strain amplitude by 16%.

Пример 2. На лабораторных вальцах в соответствии с первым примером готовили резиновые смеси по прототипу и предлагаемому изобретению. Альгинат натрия брали в количестве 0,15 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Вулканизацию резиновых смесей проводили в течение 60 мин.Example 2. On laboratory rollers in accordance with the first example, rubber compounds were prepared according to the prototype and the present invention. Sodium alginate was taken in an amount of 0.15 wt.h. per 100 parts by weight rubber. The vulcanization of rubber compounds was carried out for 60 minutes

В таблице 2 приведена сравнительная характеристика резиновых смесей и резин по прототипу и предлагаемому изобретению.Table 2 shows the comparative characteristics of rubber compounds and rubbers according to the prototype and the present invention.

Из данных таблицы (2) видно, что введение малой добавки альгинат натрия приводит к увеличению усталостной выносливости при многократном растяжении на 70%.From the data of table (2) it is seen that the introduction of a small additive of sodium alginate leads to an increase in fatigue endurance with repeated stretching by 70%.

Пример 3. На лабораторных вальцах в соответствии с первым примером готовили резиновые смеси по прототипу и предлагаемому изобретению. Альгинат натрия брали в количестве 0,20 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Вулканизацию резиновых смесей проводили в течение 60 мин.Example 3. On laboratory rollers in accordance with the first example, rubber compounds were prepared according to the prototype and the present invention. Sodium alginate was taken in an amount of 0.20 wt.h. per 100 parts by weight rubber. The vulcanization of rubber compounds was carried out for 60 minutes

В таблице 3 приведена сравнительная характеристика резиновых смесей и резин по прототипу и предлагаемому изобретению.Table 3 shows the comparative characteristics of rubber compounds and rubbers according to the prototype and the present invention.

Таблица 1Table 1 Сравнительная характеристика резиновых смесей и резин по прототипу и предлагаемому изобретениюComparative characteristics of rubber compounds and rubbers according to the prototype and the present invention Наименование показателяName of indicator Содержание альгината натрия на 100 мас.ч. каучука, мас.ч.The content of sodium alginate per 100 wt.h. rubber, parts by weight по прототипуprototype по предлагаемому изобретениюaccording to the invention -- 0,050.05 0,150.15 0,500.50 Пластичность, ед.Plasticity, units 0,430.43 0,420.42 0,450.45 0,390.39 Вязкость по Муни (МБ 1+4, 100°С) на пластометре PMGI, ед. МуниMooney viscosity (MB 1 + 4, 100 ° C) on a PMGI plastometer, units Mooney 5959 5757 5757 6262 Способность к преждевременной вулканизации при 140°С на пластометре PMGI:Ability to prematurely vulcanize at 140 ° C on a PMGI plastometer: Минимальный крутящий момент, ед. МуниMinimum torque, units Mooney 4040 4040 3939 4242 Время начала подвулканизации t₅, минThe start time of vulcanization t ₅ min 10,310.3 9,79.7 8,58.5 8,38.3 Скорость подвулканизации Δt, минVulcanization rate Δt, min 2,52.5 2,52.5 2,22.2 2,52.5 Условное напряжение при удлинении 100%, МПаConditional stress at elongation of 100%, MPa 3,33.3 3,43.4 4,14.1 3,53,5 Условное напряжение при удлинении 300%, МПаConditional stress at elongation of 300%, MPa 14,714.7 15,015.0 16,616.6 16,016,0 Условная прочность при растяжении, МПаConditional tensile strength, MPa 21,621.6 21,221,2 26,826.8 24,124.1 Относительное удлинение при разрыве, %Elongation at break,% 410410 410410 470470 440440 Относительное остаточное удлинение, %The relative residual elongation,% 2727 2727 1616 1616 Сопротивление раздиру, кН/мTear resistance, kN / m 5353 6363 6262 6161 Твердость, ед.Hardness, units 7070 7070 7272 7070 Усталостная выносливость при многократном растяжении (деформация 150%, прокол), тыс цикловFatigue endurance during repeated stretching (deformation 150%, puncture), thousand cycles 1,31.3 2,02.0 1,71.7 2,12.1 Эластичность по отскоку, %Bounce Elasticity,% 2121 2323 2121 1919 Увеличение температуры образца, °СThe increase in sample temperature, ° C 2525 2424 2424 2121 Остаточная деформация, %Residual strain,% 3,03.0 1,41.4 1,41.4 1,41.4

Таблица 2table 2 Сравнительная характеристика резиновых смесей и резин по прототипу и предлагаемому изобретениюComparative characteristics of rubber compounds and rubbers according to the prototype and the present invention Наименование показателяName of indicator Резиновая смесьRubber compound по прототипуprototype по предлагаемому изобретениюaccording to the invention Вязкость по Муни (МБ 1+4, 100°С) на пластометре PMGI, ед. МуниMooney viscosity (MB 1 + 4, 100 ° C) on a PMGI plastometer, units Mooney 6161 6161 Способность к преждевременной вулканизации при 140°С на пластометре PMGI:Ability to prematurely vulcanize at 140 ° C on a PMGI plastometer: Минимальный крутящий момент, ед. МуниMinimum torque, units Mooney 4646 4646 Время начала подвулканизации t₅, минThe start time of vulcanization t ₅ min 7,257.25 8,008.00 Скорость подвулканизации Δt, минVulcanization rate Δt, min 2,252.25 2,272.27 Условное напряжение при удлинении 100%, МПаConditional stress at elongation of 100%, MPa 4,34.3 3,73,7 Условное напряжение при удлинении 300%, МПаConditional stress at elongation of 300%, MPa 17,017.0 16,316.3 Условная прочность при растяжении, МПаConditional tensile strength, MPa 19,019.0 18,718.7 Относительное удлинение при разрыве, %Elongation at break,% 330330 340340 Относительное остаточное удлинение, %The relative residual elongation,% 1010 88 Коэффициент старения по условному напряжению при удлинении 100% (100°С, 72 ч), %Coefficient of aging at conditional stress at elongation of 100% (100 ° C, 72 h),% 7676 9898 Коэффициент старения по условной прочности при растяжении (100°С, 72 ч), %Coefficient of aging at conditional tensile strength (100 ° С, 72 h),% -11-eleven -10-10 Коэффициент старения относительному удлинению при разрыве (100°С, 72 ч), %The coefficient of aging relative elongation at break (100 ° C, 72 h),% -41-41 -42-42 Сопротивление раздиру, кН/мTear resistance, kN / m 4949 4444 Усталостная выносливость при многократном растяжении (деформация 100%, прокол), тыс цикловFatigue endurance during repeated stretching (deformation 100%, puncture), thousand cycles 2,02.0 3,43.4

Таблица 3Table 3 Сравнительная характеристика прототипу и предлагаемому изобретению резиновых смесей и резин поComparative characteristics of the prototype and the invention of rubber compounds and rubbers according to Наименование показателяName of indicator Резиновая смесьRubber compound по прототипуprototype по предлагаемому изобретениюaccording to the invention Пластичность, ед.Plasticity, units 0,340.34 0,360.36 Вязкость по Муни (МБ 1+4, 100°С) на пластометре PMGI, ед. МуниMooney viscosity (MB 1 + 4, 100 ° C) on a PMGI plastometer, units Mooney 5858 5656 Способность к преждевременной вулканизации при 140°С на пластометре PMGI:Ability to prematurely vulcanize at 140 ° C on a PMGI plastometer: Минимальный крутящий момент, ед. МуниMinimum torque, units Mooney 5151 4343 Время начала подвулканизации t₅, минThe start time of vulcanization t ₅ min 7,507.50 8,388.38 Скорость подвулканизации Δt, минVulcanization rate Δt, min 3,253.25 3,033.03 Условное напряжение при удлинении 100%, МПаConditional stress at elongation of 100%, MPa 3,93.9 4,14.1 Условное напряжение при удлинении 300%, МПаConditional stress at elongation of 300%, MPa 16,316.3 17,317.3 Условная прочность при растяжении, МПаConditional tensile strength, MPa 18,718.7 18,918.9 Относительное удлинение при разрыве, %Elongation at break,% 350350 330330 Относительное остаточное удлинение, %The relative residual elongation,% 99 99 Коэффициент старения по условному напряжению при удлинении 100% (100°С, 72 ч), %Coefficient of aging at conditional stress at elongation of 100% (100 ° C, 72 h),% 6969 5757 Коэффициент старения по условной прочности при растяжении (100°С, 72 ч), %Coefficient of aging at conditional tensile strength (100 ° С, 72 h),% -15-fifteen -10-10 Коэффициент старения относительному удлинению при разрыве (100°С, 72 ч), %The coefficient of aging relative elongation at break (100 ° C, 72 h),% -42-42 -35-35 Сопротивление раздиру, кН/мTear resistance, kN / m 4343 3939 Твердость по Шору А, усл. ед.Shore A hardness, conv. units 6666 6666 Усталостная выносливость при многократном растяжении (деформация 100%, прокол), тыс цикловFatigue endurance during repeated stretching (deformation 100%, puncture), thousand cycles 1,51,5 3,93.9 Увеличение температуры, °СTemperature increase, ° С 20twenty 1717 Остаточная деформация, %Residual strain,% 1,61,6 2,02.0

Из данных таблицы (3) видно, что введение малой добавки альгинат натрия приводит к увеличению усталостной выносливости при многократном растяжении на 160%, при одновременном снижении теплообразования в режиме постоянной амплитуды деформации на 15%.From the data of table (3) it is seen that the introduction of a small additive of sodium alginate leads to an increase in fatigue endurance during repeated stretching by 160%, while reducing heat generation in the mode of constant strain amplitude by 15%.

Специальными опытами было установлено, что добавка в количестве менее 0,05 мас.ч. и (или) более 0,50 мас.ч. альгината натрия на 100 мас.ч. каучука не оказывает положительного эффекта, следовательно, интервал дозирования альгината натрия четко выявлен. Наиболее эффективно действует добавка альгината натрия в количестве от 0,15 до 0,20 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.Special experiments found that the additive in an amount of less than 0.05 wt.h. and (or) more than 0.50 parts by weight sodium alginate per 100 parts by weight rubber does not have a positive effect, therefore, the dosage interval of sodium alginate is clearly identified. The most effective is the addition of sodium alginate in an amount of from 0.15 to 0.20 parts by weight. per 100 parts by weight rubber.

Таким образом, резиновая смесь по предлагаемому техническому решению имеет более выгодные потребительские свойства, основанные на повышенном качестве и более низкой цене.Thus, the rubber mixture according to the proposed technical solution has more favorable consumer properties based on increased quality and lower price.

Claims

A vulcanizable rubber composition comprising oil-filled butadiene-α-methyl styrene rubber, sulfur, dibenzothiazole disulfide, diphenylguanidine, zinc oxide, stearic acid and carbon black, characterized in that it further comprises sodium alginate in the following ratio of ingredients, parts by weight:
oil-filled butadiene-α-methylstyrene rubber one hundred sulfur 2 dibenzothiazole disulfide 1,5 diphenylguanidine 0.3 zinc oxide 5 stearic acid 2 carbon black fifty sodium alginate 0.05-0.50