RU2478666C1 - Curable rubber mixture for industrial rubber articles and tyres - Google Patents
Curable rubber mixture for industrial rubber articles and tyres Download PDFInfo
- Publication number
- RU2478666C1 RU2478666C1 RU2011136519/05A RU2011136519A RU2478666C1 RU 2478666 C1 RU2478666 C1 RU 2478666C1 RU 2011136519/05 A RU2011136519/05 A RU 2011136519/05A RU 2011136519 A RU2011136519 A RU 2011136519A RU 2478666 C1 RU2478666 C1 RU 2478666C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rubber
- parts
- mixture
- weight
- phenyl
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к вулканизуемым резиновым смесям, используемым для производства резиновых технических изделий и шин.The invention relates to vulcanizable rubber compounds used for the production of rubber technical products and tires.
Известны вулканизуемые резиновые смеси для производства РТИ и шин, стабилизируемые производными N-фенил-N'-алкил-п-фенилендиамина (ПФДА), N,N'-диарил-ПФДА, N,N'-диалкил-ПФДА и/или их смесями, либо сочетаниями названных производных ПФДА с ароматическими моноаминами (фенил-β-нафтиламином (PBN) или Нафтамом 2), олигомеризованным 2,2',4-дигидрохинолинм (TMQ, Ацетонанилом Н), обеспечивающими увеличение эффективности действия производных ПФДА в качестве антиозонантов и противоутомителей [М.Ю.Токарева, С.М.Кавун, А.С.Лыкин. Пути повышения эффективности стабилизирующих систем для шинных резин. Тематический обзор. М., ЦНИИТЭНефтехим. 1976 г.; С.М.Кавун, Ю.М.Генкина. Каучук и резина, 2001 г., стр.26.; Huntink, N.M. (2003)Durability of rubber products: development of new antidegradants for long-term protection, http://doc.utwente.nl/40689/1/thesis_Huntink.pdf].Known vulcanizable rubber compounds for the manufacture of rubber goods and tires, stabilized by derivatives of N-phenyl-N'-alkyl-p-phenylenediamine (PFDA), N, N'-diaryl-PFDA, N, N'-dialkyl-PFDA and / or mixtures thereof or by combinations of the aforementioned PFDA derivatives with aromatic monoamines (phenyl-β-naphthylamine (PBN) or Naphtham 2) oligomerized with 2,2 ', 4-dihydroquinoline (TMQ, Acetononyl H), which provide an increase in the effectiveness of PFDA derivatives as antiozonants and anti-haze agents [M.Yu. Tokareva, S.M.Kavun, A.S. Lykin. Ways to increase the effectiveness of stabilizing systems for tire rubbers. Thematic review. M., TsNIITENeftekhim. 1976; S.M.Kavun, Yu.M. Genkina. Rubber and Rubber, 2001, p. 26 .; Huntink, N.M. (2003) Durability of rubber products: development of new antidegradants for long-term protection, http://doc.utwente.nl/40689/1/thesis_Huntink.pdf].
В известных вулканизуемых резиновых смесях алкильные заместители используемых в них производных ПФДА представляют собой вторичные или изо-алкилы, то есть углеводородные радикалы, присоединенные к одному, реже к двум атомам азота в молекуле по вторичному углеродному атому, например:In known vulcanizable rubber compounds, the alkyl substituents of the PPDA derivatives used in them are secondary or iso-alkyls, that is, hydrocarbon radicals attached to one, less often to two nitrogen atoms in the molecule at the secondary carbon atom, for example:
Однако резины, получаемые из известных резиновых смесей, в которых используются вышеназванные и широко применяемые производные ПФДА (IPPD или 6PPD) с изо-алкильными заместителями из-за сравнительно низкой молекулярной массы (соответственно, 226 и 268) этих производных ПФДА, имеют склонность к испарению и вымыванию водой при эксплуатации резиновых изделий [Lehocky P., Syrovy L, Machak I. // Int. Rubber Chemical and compounding conf. (Antwerp, 1999). Paper 5]. Поэтому для обеспечения необходимой стойкости к тепловому старению, воздействию атмосферного озона и необходимой усталостной выносливости при динамическом нагружении получаемых резиновых изделий и шин из известных вулканизуемых резиновых смесей требуется увеличивать дозировку применяемых производных ПФДА и/или совместно с ними применять менее склонные к испарению аминные антиоксиданты (АО) других классов, например, фенил-β-нафтиламин (Нафтам 2), смесь олигомеров 2,2',4-дигидрохинолина (TMQ), производимую в России под торговым названием Ацетонанил Н, смеси N,N'-диарил- и диалкиларил-замещенных ПФДА, например, смеси N,N'-дитолил-п-фенилендиамина с N,N'-дифенил-п-фенилендиамином и N-толил-N'-фенил-п-фенилендиамина, производимые рядом компаний под торговыми названиями Wingstay 100, Vulkanox 3010 и др. [Milner P.W., et al. Tire Technology Int., 1993, p.48-51], либо порошковую композицию антиоксиданта N-2-этилгексил-N'-фенил-п-фенилендиамина и минеральных наполнителей (RU 2 385 335, опубл. 27.03.2010 г., RU 2406720, опубл. 20.12.2010 г.), производимую компанией ООО «НПП Квалитет» в РФ [С.М.Кавун, Ю.В.Винокуров, А.А.Соколовский, Каучук и резина. 2009, №5, стр.12-18].However, rubbers obtained from known rubber mixtures using the above and widely used PFDA derivatives (IPPD or 6PPD) with iso-alkyl substituents due to the relatively low molecular weight (226 and 268 respectively of these PFDA derivatives) tend to evaporate and leaching with water during the operation of rubber products [Lehocky P., Syrovy L, Machak I. // Int. Rubber Chemical and compounding conf. (Antwerp, 1999). Paper 5]. Therefore, to ensure the necessary resistance to heat aging, atmospheric ozone and the necessary fatigue endurance during dynamic loading of the resulting rubber products and tires from known vulcanizable rubber compounds, it is necessary to increase the dosage of the used PFDA derivatives and / or to use amine antioxidants less prone to evaporation (AO) ) other classes, for example, phenyl-β-naphthylamine (Naphtham 2), a mixture of oligomers 2,2 ', 4-dihydroquinoline (TMQ), produced in Russia under the trade name A ethonanyl H, mixtures of N, N'-diaryl- and dialkylaryl-substituted PFDA, for example, mixtures of N, N'-ditolyl-p-phenylenediamine with N, N'-diphenyl-p-phenylenediamine and N-tolyl-N'-phenyl p-phenylenediamine produced by a number of companies under the trade names Wingstay 100, Vulkanox 3010, etc. [Milner PW, et al. Tire Technology Int., 1993, p. 48-51], or a powder composition of the antioxidant N-2-ethylhexyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine and mineral fillers (RU 2 385 335, publ. 03/27/2010, RU 2406720, published on December 20, 2010), produced by NPP Kvalitet LLC in the Russian Federation [S.M.Kavun, Yu.V. Vinokurov, A.A. Sokolovsky, Rubber and rubber. 2009, No. 5, pp. 12-18].
Все перечисленные дополнительно вводимые в известные вулканизуемые резиновые смеси аминные антиоксиданты других, нежели производные ПФДА, классов, снижая расход производных ПФДА за счет конкуренции с ними в реакциях ингибирования термоокисления резин, либо не являются антиозонантами, либо представляют собой очень слабые антиозонанты, но в сочетаниях с известными антиозонантами в известных резиновых смесях типа IPPD и 6PPD позволяют повысить озоностойкость и усталостную выносливость резин, получаемых из известных вулканизуемых резиновых смесей, что, однако, усложняет рецептуру и увеличивает стоимость резин.All of the classes of amine antioxidants listed above that are additionally introduced into known vulcanizable rubber compounds other than PFDA derivatives, while reducing the consumption of PFDA derivatives due to competition with them in the reactions of inhibition of thermal oxidation of rubber, are either not antiozonants or are very weak antiozonants, but in combination with by known antiozonants in known rubber mixtures of the IPPD and 6PPD types, they can increase the ozone resistance and fatigue resistance of rubbers obtained from known vulcanizable rubbers x mixtures, which, however, complicates the formulation and increases the cost of rubbers.
Известны вулканизуемые резиновые смеси, содержащие производные ПФДА с вторичными алкильными заместителями при одном или при двух атомах азота с более высокими, чем у IPPD и 6PPD, молекулярными массами (ММ), например, соответственно, N-1-метилгептил-N'-фенил-п-фенилендиамин, либо N-1-этил-4-метилпентил-N'-фенил-п-фенилендиамин:Vulcanizable rubber compounds are known containing derivatives of PFDA with secondary alkyl substituents at one or two nitrogen atoms with higher molecular weights (MM) than IPPD and 6PPD, for example, N-1-methylheptyl-N'-phenyl- p-phenylenediamine or N-1-ethyl-4-methylpentyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine:
[Кавун С.М., Генкина Ю.М., Филиппов B.C. «Моделирование и предсказание диффузии и растворимости антиозонантов класса N,N'-замещенных п-фенилендиамина в технической резине, Каучук и резина, 1996, №6, с.10-15, Determination of p-Phenylenediamine and Related Antioxidants in Rubber Boots by High Performance Liquid Chromatography. Development of an Analytical Method for N-(1-Methylheptyl)-N'-phenyl-p-phenylenediamine. Yoshiaki Ikarashi and Masaaki Kaniwa. Journal of Health Science, 46 (6), 467-473 (2000)], каждый из алкильных заместителей которых в технической литературе нередко и не совсем правильно называют октильным, поскольку тем самым не делают различий между изо-алкильным и н-алкильным заместителями при атоме азота.[Kavun S.M., Genkina Yu.M., Filippov B.C. “Modeling and prediction of the diffusion and solubility of class N, N'-substituted p-phenylenediamine antiozonants in technical rubber, Rubber and Rubber, 1996, No. 6, pp. 10-15, Determination of p-Phenylenediamine and Related Antioxidants in Rubber Boots by High Performance Liquid Chromatography. Development of an Analytical Method for N- (1-Methylheptyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine. Yoshiaki Ikarashi and Masaaki Kaniwa. Journal of Health Science, 46 (6), 467-473 (2000)], each of whose alkyl substituents in the technical literature is often and not entirely correctly called octyl, since they do not distinguish between isoalkyl and n-alkyl substituents when nitrogen atom.
Известен также N,N'-ди-н-октил-п-фенилендиамин [например, Горбунов Б.Н., Гурвич Я.А., Маслова И.П. Химия и технология стабилизаторов полимерных материалов. Москва, Химия, 1981. с.15], однако N,N'-диалкил-п-фенилендиамины гораздо дороже N-алкил-N'-фенил-п-фенилендиаминов и нередко являются жидкими продуктами.Also known is N, N'-di-n-octyl-p-phenylenediamine [for example, Gorbunov B.N., Gurvich Y.A., Maslova I.P. Chemistry and technology of stabilizers of polymeric materials. Moscow, Chemistry, 1981. p.15], however, N, N'-dialkyl-p-phenylenediamines are much more expensive than N-alkyl-N'-phenyl-p-phenylenediamines and are often liquid products.
Известные вулканизуемые резиновые смеси, включающие перечисленные производные ПФДА с более высокой ММ, из-за пониженной летучести (испаряемости) и вымываемости этих производных, чем у IPPD и 6PPD, позволяют получить резины, обладающие лучшим сохранением свойств при тепловом старении, хотя в большей мере это свойственно для N-алкил-N'-фенил-п-фенилендиаминов, так как N,N'-ди-алкил-п-фенилендиамины склонны к непроизводительным потерям за счет прямого окисления кислородом воздуха [Токарева М.Ю., Кавун С.М., Лыкин А.С Пути повышения эффективности стабилизирующих систем для шинных резин. Москва. ЦНИИТЭНефтехим. 1978. Стр.42-48].Known vulcanizable rubber compounds, including the listed derivatives of PFDA with higher MM, due to the reduced volatility (volatility) and leachability of these derivatives than IPPD and 6PPD, allow to obtain rubbers with better retention of properties during thermal aging, although to a greater extent this typical for N-alkyl-N'-phenyl-p-phenylenediamines, since N, N'-di-alkyl-p-phenylenediamines are prone to unproductive losses due to direct oxidation of atmospheric oxygen [Tokareva M.Yu., Kavun S.M. ., Lykin A.S. Ways to increase the efficiency of stub lysing systems for tire rubber. Moscow. CNIITENeftekhim. 1978. P. 42-48].
Недостатком известных резиновых смесей, содержащих производные ПФДА с более высокой, чем у широко применяемых IPPD и 6PPD, ММ является выпускная форма этих производных ПФДА (вязкие жидкости), которая неудобна в изготовлении известных резиновых смесей с использованием существующих систем развески и подачи ингредиентов к резиносмесительному оборудованию на предприятиях по производству РТИ и шин.A disadvantage of the known rubber compounds containing derivatives of PFDA with higher than the widely used IPPD and 6PPD, MM is the final form of these derivatives of PFDA (viscous liquids), which is inconvenient in the manufacture of known rubber compounds using existing systems for weighing and feeding ingredients to rubber mixing equipment at enterprises manufacturing rubber goods and tires.
Кроме того, резины, получаемые из известных вулканизуемых резиновых смесей, содержащих 6PPD и производные ПФДА с еще более высокой, чем у IPPD, ММ в равновесовой с IPPD дозировке, по сравнению с резинами с IPPD, из-за снижения коэффициентов диффузии, измеренных или рассчитанных по прогнозным уравнениям [Кавун С.М., Генкина Ю.М., Филиппов B.C. Каучук и резина, 1996, №6, с.10-15], обладают более низкой усталостной выносливостью как за счет меньшего мольного содержания более «тяжелого» производного ПФДА, так и из-за того, что данное производное ПФДА не «успевает» так же быстро, как IPPD, диффундировать в устье разрастающихся дефектов в резине при утомлении и тормозить разрастание дефектов и разрушение резин за счет вторичных реакций распада гидропероксидов, образующихся в устьях дефектов в реакциях обрыва кинетических цепей окисления на антиоксидантах [Кавун С.М. Противоутомители // Химическая энциклопедия. М: Изд-во «Советская энциклопедия», 1995. Т.4. С.242-243].In addition, rubbers obtained from known vulcanizable rubber compounds containing 6PPD and derivatives of PFDA with an even higher dosage than IPPD, MM in equilibrium with IPPD dosage, compared to rubbers with IPPD, due to the reduction of diffusion coefficients, measured or calculated according to the forecast equations [Kavun S.М., Genkina Yu.M., Filippov BC Rubber and rubber, 1996, No. 6, pp. 10-15], have lower fatigue resistance both due to the lower molar content of the more “heavy” PFDA derivative, and due to the fact that this PFDA derivative does not “manage” in such a way as quickly as IPPD, diffuse at the mouth of growing defects in rubber during fatigue and inhibit the growth of defects and destruction of rubber due to secondary decomposition reactions of hydroperoxides formed in the mouths of defects in reactions of breaking kinetic oxidation chains on antioxidants [Kavun S.M. Anti-fatigue // Chemical Encyclopedia. M: Publishing house "Soviet Encyclopedia", 1995. V.4. S.242-243].
Известны вулканизуемые резиновые смеси, содержащие в качестве стабилизатора сыпучие порошковые композиции высокоэффективного жидкого аминного АО для синтетических каучуков (СКИ-3, СКД-НД, ДССК) - N-2-этилгексил-N'-фенил-п-фенилендиамина (8ПФДА), получаемого из разветвленного алифатического спирта 2-этилгексанола и выпускаемого под торговым названием Антиоксидант С789 (Новантокс 8 ПФДА) [Кавун С.М., Винокуров Ю.В., Соколовский А.А. Каучук и резина. 2009., №5, стр.], причем одна из таких композиций, включающих в качестве минерального наполнителя каолин, производится компанией ООО «НПП «Квалитет» под торговым названием Квалистаб 8ПФДА-П [RU 2385335, опубл. 27.03.2010 г., RU 2406720, опубл. 20.12.2010 г.].Known vulcanizable rubber compounds containing, as stabilizer, bulk powder compositions of highly effective liquid amine AO for synthetic rubbers (SKI-3, SKD-ND, DSSK) - N-2-ethylhexyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine (8PFDA), obtained from branched aliphatic alcohol 2-ethylhexanol and sold under the trade name Antioxidant C789 (Novantox 8 PFDA) [Kavun S.M., Vinokurov Yu.V., Sokolovsky A.A. Rubber and rubber. 2009., No. 5, p.], And one of these compositions, including kaolin as a mineral filler, is produced by LLC NPP Kvalitet under the trade name Qualistab 8PFDA-P [RU 2385335, publ. 03/27/2010, RU 2406720, publ. December 20, 2010].
Недостатком известных вулканизуемых смесей, содержащих Квалистаб 8ПФДА-П, является необходимость вводить в них дополнительно в качестве антиозонанта IPPD или 6PPD, так как сам Квалистаб 8ПФДА-П не является антиозонантом. Другим недостатком известных вулканизуемых смесей с Квалистабом 8ПФДА-П является то, что его положительное влияние на усталостные свойства резин обусловлено не только эффективностью Квалистаба 8ПФДА-П как такового, но и противоутомительным действием продуктов его разложения, что не позволяет в полной мере использовать ресурс его защитного действия от других видов старения.A disadvantage of the known vulcanizable mixtures containing Qualistab 8PFDA-P is the need to introduce additional IPPD or 6PPD as an antiozonant in them, since Qualistab 8PFDA-P itself is not an antiozonant. Another disadvantage of the known vulcanizable mixtures with Qualistab 8PFDA-P is that its positive effect on the fatigue properties of rubbers is due not only to the effectiveness of Qualistab 8PFDA-P as such, but also to the anti-tiring effect of its decomposition products, which does not allow the full use of its protective resource actions from other types of aging.
Задача изобретения состоит в разработке состава вулканизуемой резиновой смеси для резинотехнических изделий и шин, содержащей соединения из группы производных N-алкил-N'-фенил-п-фенилендиамина в твердой выпускной форме, удобной для применения в существующих системах навески и транспортировки к резиносмесительному оборудованию, который проявлял бы без использования дополнительных антиоксидантов более высокую эффективность в качестве одновременно антиоксиданта (противостарителя), антиозонанта и противоутомителя.The objective of the invention is to develop a composition of a vulcanizable rubber composition for rubber products and tires containing compounds from the group of derivatives of N-alkyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine in a solid exhaust form, convenient for use in existing systems of hitching and transportation to rubber mixing equipment, which would be more effective without the use of additional antioxidants as both an antioxidant (antioxidant), an antiozonant, and a decongestant.
Техническим результатом настоящего изобретения является:The technical result of the present invention is:
- удобство использования при изготовлении резиновых смесей по изобретению для резиновых технических изделий и шин за счет твердой выпускной формы;- ease of use in the manufacture of rubber compounds according to the invention for rubber technical products and tires due to the solid exhaust form;
- достижение высоких показателей озоностойкости и усталостной выносливости резин из смесей по изобретению;- achieving high rates of ozone resistance and fatigue endurance of rubbers from mixtures according to the invention;
- возможность общего снижения дозировки стабилизатора, а также исключения или снижения дозировок дополнительно применяемых антиоксидантов в составе резиновых смесей по изобретению за счет выполнения предлагаемым составом вулканизуемой резиновой смеси, наряду с с функциями антиоксиданта и противоутомителя функции химического и физического антиозонанта;- the possibility of a general reduction in the dosage of the stabilizer, as well as the elimination or reduction of the dosages of additionally used antioxidants in the composition of the rubber compounds according to the invention due to the performance of the proposed composition of the vulcanized rubber mixture, along with the functions of the antioxidant and anti-fatigue functions of chemical and physical antiozonant;
- повышение теплостойкости (стойкости к термоокислительному старению) резин из резиновых смесей по изобретению;- increase heat resistance (resistance to thermo-oxidative aging) rubbers from rubber compounds according to the invention;
- расширение ассортимента резиновых смесей для производства резин технического назначения с повышенной долговечностью и работоспособностью.- expanding the range of rubber compounds for the production of technical rubber with increased durability and performance.
Для решения поставленной задачи предлагается вулканизуемая резиновая смесь для резинотехнических изделий и шин, в состав которой введены полученные с использованием первичных алифатических спиртов или их смесей в качестве одновременно антиоксиданта, антиозонанта и противоутомителя в твердой выпускной форме соединения е из группы производных N-алкил-N'-фенил-п-фенилендиамина, с температурой плавления от 49 до 63°C, в дозировке от 1,0 до 5 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука.To solve this problem, we propose a vulcanizable rubber mixture for rubber products and tires, which contains those obtained using primary aliphatic alcohols or their mixtures as an antioxidant, antiozonant and anti-tackifier in a solid outlet form of compound e from the group of derivatives of N-alkyl-N ' -phenyl-p-phenylenediamine, with a melting point from 49 to 63 ° C, in a dosage of from 1.0 to 5 parts by weight per 100 parts by weight rubber.
Производные ПФДА, полученные с использованием первичных алифатических спиртов с ММ алкильного радикала ниже С8, например, амиловым, гексиловым, а также из фракций спиртов С7-С9 и С8-С10, имеющие температуру плавления ниже 49°C, неудобны в производстве вулканизуемых резиновых смесей при транспортировке, развеске и подаче к резиносмесительному оборудованию, а производные, полученные из фракции спиртов ниже С7, кроме того, подвержены быстрому испарению и вымыванию из резиновых изделий при эксплуатации.PFDA derivatives obtained using primary aliphatic alcohols with an MM of alkyl radical below C8, for example, amyl, hexyl, and also from fractions of C7-C9 and C8-C10 alcohols having a melting point below 49 ° C, are inconvenient in the production of vulcanizable rubber compounds at transportation, weighting and supply to rubber mixing equipment, and derivatives obtained from the fraction of alcohols below C7, in addition, are subject to rapid evaporation and leaching from rubber products during operation.
Отличие предлагаемой вулканизуемой резиновой смеси от известных состоит в использовании в них в качестве одновременно антиоксиданта, антиозонанта и противоутомителя производных N-алкил-N'-фенил-п-фенилендиамина с линейной структурой алкильного заместителя или смесью таких заместителей, с температурой плавления от 49 до 63°C, вместо производного N-алкил-N'-фенил-п-фенилендиамина с вторичным алкильным заместителем, таким как широко применяемый IPPD или 6PPD, или его сочетаний с аминными антиоксидантами (Нафтам 2, Ацетонанила Н) или с производными N,N'-диарил-(аралкил)-п-фенилендиаминов.The difference between the proposed vulcanizable rubber composition and the known ones is that they use both N-alkyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine derivatives with a linear structure of an alkyl substituent or a mixture of such substituents with a melting point of 49 to 63 as an antioxidant, antiozonant and anti-tackifier. ° C, instead of the N-alkyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine derivative with a secondary alkyl substituent, such as the widely used IPPD or 6PPD, or its combinations with amine antioxidants (Naphtham 2, Acetononyl H) or derivatives N, N'-diaryl- (aralkyl) -p-phenylenediamines.
Указанное отличие предлагаемой вулканизуемой резиновой смеси, включающей в своем составе соединение из группы производных N-алкил-N'-фенил-п-фенилендиамина с линейной структурой алкильного заместителя или смесью таких заместителей при атоме азота в молекуле в твердой выпускной форме, от известных вулканизуемых резиновых смесей, включающих производное N-алкил-N'-фенил-п-фенилендиамина с вторичным алкильным заместителем (IPPD, 6PPD) в сочетании с аминными антиоксидантами типа Нафтама 2, Ацетонанила Н или с производными N,N'-диарил-(аралкил)-п-фенилендиаминов или без них, позволяет снизить дозировку основного производного ПФДА и/или исключить, либо уменьшить дозировку дополнительно вводимого аминного стабилизатора.The indicated difference between the proposed vulcanizable rubber composition, comprising a compound from the group of derivatives of N-alkyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine with a linear structure of an alkyl substituent or a mixture of such substituents at a nitrogen atom in a molecule in a solid outlet form, from known vulcanizable rubber mixtures comprising a derivative of N-alkyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine with a secondary alkyl substituent (IPPD, 6PPD) in combination with amine antioxidants such as Naftam 2, Acetonanil N or derivatives N, N'-diaryl- (aralkyl) - shit or without them, allows to reduce the dosage of the main derivative of PFDA and / or to exclude or reduce the dosage of an additionally introduced amine stabilizer.
Использование в составе предлагаемой вулканизуемой резиновой смеси производного N-алкил-N'-фенил-п-фенилендиамина с линейной структурой алкильного заместителя или смесью таких заместителей при атоме азота в молекуле приводит к появлению неожиданного эффекта - сравнительно высоким значениям в резинах из вулканизуемой резиновой смеси по изобретению коэффициента диффузии и растворимости, что, кроме высокой эффективности его как антиоксиданта (противостарителя), обеспечивает резинам более высокую, чем у резин, полученных из известных резиновых смесей с IPPD или с 6PPD, термоокислительную стойкость и, одновременно, озоностойкость и усталостную выносливость.The use of the N-alkyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine derivative with the linear structure of the alkyl substituent or a mixture of such substituents at the nitrogen atom in the molecule in the composition of the proposed vulcanizable rubber composition results in an unexpected effect — comparatively high values in the vulcanizable rubber composition rubber invention of the diffusion coefficient and solubility, which, in addition to its high efficiency as an antioxidant (antioxidant), provides rubbers higher than that of rubbers obtained from known res new mixtures with IPPD or 6PPD, thermo-oxidative stability and, at the same time, ozone resistance and fatigue resistance.
Кроме того, при использовании в составе вулканизуемой резиновой смеси по изобретению в качестве производного N-алкил-N'-фенил-п-фенилендиамина с линейной структурой алкильного заместителя или смеси таких заместителей при атоме азота в молекуле, имеющих молекулярную массу, начиная с С14-С18, и достаточно высокие коэффициенты диффузии, их растворимость в получаемых из вулканизуемой резиновой смеси по изобретению резинах начинает снижаться, и эти гомологи по поведению в резинах напоминают действие озонозащитных восков, которое связано с выцветанием на поверхность с образованием физического барьера для озона в виде защитной пленки. В результате в резинах, получаемых вулканизацией резиновой смеси по изобретению, включающих производное ПФДА с линейным алкильным заместителем, начиная с С14-С18, обладает двоякой функцией - физического антиозонанта - за счет образования из него защитной пленки выцветшего стабилизатора, физически препятствующей контакту озона с поверхностью резины, и - химического антиозонанта, обязанного своими свойствами структуре производного N-алкил-N'-фенил-п-фенилендиамина, активно химически разрушающего молекулы озона, после чего продукты разложения этих производных хиноидной структуры димеризуются, тримеризуются и т.д. на поверхности резины, получаемой из резиновой смеси по изобретению, с образованием защитной пленки олигомеризованного производного ПФДА, которая обеспечивает за счет этих двух функций более длительную защиту резин.In addition, when N-alkyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine is used as a derivative of the vulcanizable rubber composition of the invention with a linear structure of an alkyl substituent or a mixture of such substituents at a nitrogen atom in a molecule having a molecular weight starting from C14- C18, and rather high diffusion coefficients, their solubility in the rubbers obtained from the vulcanizable rubber composition according to the invention begins to decrease, and these homologs in behavior in rubbers resemble the effect of ozone-protective waxes, which is associated with etaniem on the surface to form a physical barrier to the ozone as a protective film. As a result, in rubbers obtained by vulcanization of the rubber composition according to the invention, including the PFDA derivative with a linear alkyl substituent, starting with C14-C18, it has a double function - a physical antiozonant - due to the formation of a protective film of a faded stabilizer from it, physically preventing the contact of ozone with the rubber surface , and - a chemical antiozonant, which owes its properties to the structure of the derivative of N-alkyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine, which actively chemically destroys ozone molecules, after which the products are decomposed These derivatives of the quinoid structure are dimerized, trimerized, etc. on the surface of the rubber obtained from the rubber composition according to the invention, with the formation of a protective film of an oligomerized derivative of PFDA, which provides, due to these two functions, longer protection of the rubber.
Другим отличием и особенностью предлагаемой вулканизуемой резиновой смеси по изобретению является то, что входящее в ее состав производное N-алкил-N'-фенил-п-фенилендиамина с линейными алкильными заместителями при атоме азота в молекуле или с их смесью, несмотря на его сравнительно высокую молекулярную массу, является твердым, в отличие от производных ПФДА с вторичными алкильными заместителями, сравнимой ММ, с температурой плавления не ниже, чем у наиболее широко применяемого продукта 6PPD, что делает его использование в промышленности при изготовлении резиновых смесей по изобретению, то есть транспортировку, развеску и подачу к резиносмесительному оборудованию, вполне адаптируемым.Another difference and feature of the proposed vulcanizable rubber composition according to the invention is that its derivative N-alkyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine with linear alkyl substituents at the nitrogen atom in the molecule or with their mixture, despite its relatively high the molecular weight is solid, in contrast to derivatives of PFDA with secondary alkyl substituents, comparable to MM, with a melting point not lower than that of the most widely used product 6PPD, which makes it used in industry with the manufacture of rubber compounds according to the invention, that is, transportation, weighting and feeding to rubber mixing equipment, is quite adaptable.
Указанные отличия вулканизуемой резиновой смеси по изобретению, с введением в ее состав соединения из группы производных ПФДА с линейными алкильными заместителями при атоме азота в молекуле или их смеси в твердой выпускной форме, от известных резиновых смесей с широко применяемыми производными ПФДА, позволяют получить технический эффект, состоящий:The indicated differences between the vulcanizable rubber mixture according to the invention, with the introduction of a compound from the group of derivatives of PFDA with linear alkyl substituents at the nitrogen atom in the molecule or their mixture in solid exhaust form, from known rubber compounds with widely used derivatives of PFDA, allow to obtain a technical effect, consisting:
- в удобстве применения, благодаря твердой выпускной форме при существующей технологии транспортировки, развески и подачи к резиносмесительному оборудованию на предприятиях резиновой и шинной промышленности;- in ease of use, due to the solid graduation form with the existing technology of transportation, weighing and feeding to rubber mixing equipment at the enterprises of the rubber and tire industry;
- в увеличении термоокислительной стабильности и усталостной выносливости резин;- in increasing thermo-oxidative stability and fatigue endurance of rubber;
- в увеличении работоспособности, сроков службы и долговечности резины за счет снижения непродуктивных потерь (испарение, вымывание при контакте резины с водой);- to increase the working capacity, service life and durability of rubber by reducing unproductive losses (evaporation, leaching when the rubber comes into contact with water);
- в увеличении стойкости резины из вулканизуемой резиновой смеси по изобретению к озонному и атмосферному растрескиванию, что позволяет исключить дополнительное применение других антиоксидантов и антиозонантов и более целенаправленно применять гомологи соединений в составе вулканизуемой резиновой смеси по изобретению из группы производных N-алкил-N'-фенил-п-фенилендиамина с линейными алкильными заместителями при атоме азота в молекуле или с их смеси с различной ММ в зависимости от назначения и условий работы изделия.- to increase the resistance of rubber from the vulcanizable rubber composition according to the invention to ozone and atmospheric cracking, which eliminates the additional use of other antioxidants and antiozonants and more purposefully apply homologues of compounds in the composition of the vulcanizable rubber composition according to the invention from the group of derivatives of N-alkyl-N'-phenyl -p-phenylenediamine with linear alkyl substituents at the nitrogen atom in the molecule or from a mixture thereof with different MM depending on the purpose and operating conditions of the product.
Возможность осуществления изобретения иллюстрируется следующими примерами.The possibility of carrying out the invention is illustrated by the following examples.
Пример 1. Получение вводимого в состав предлагаемой вулканизуемой резиновой смеси в дозировках от 1,2 до 5 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука N-н-октил-N'-фенил-п-фенилендиамина (8-о-ПФДА) и других соединений - производных ПФДА с линейными алкильными заместителями при атоме азота в молекуле или их смесей (Примеры 2-5) проводят способом, описанным в RU 2417981, опубл. 10.05.2011, для получения N-2-этилгексил-N'-фенил-п-фенилендиамина, исходя из разветвленного алифатического спирта 2-этилгексанола в две стадии.Example 1. Obtaining introduced into the composition of the proposed vulcanizable rubber compound in dosages from 1.2 to 5 parts by weight per 100 parts by weight rubber N-n-octyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine (8-o-PFDA) and other compounds derived from PFDA with linear alkyl substituents at the nitrogen atom in the molecule or mixtures thereof (Examples 2-5) are carried out by the method described in RU 2417981, publ. 05/10/2011, to obtain N-2-ethylhexyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine, starting from the branched aliphatic alcohol 2-ethylhexanol in two stages.
Приготовление алкоголята калияPreparation of Potassium Alcoholate
В колбу объемом 0,5 дм3, снабженную мешалкой и обратным холодильником загружают 199,2 г (1,5169 г-моля) 99% н-октанола и нагревают до 90-100°C, затем порциями загружают 19,0 г (0,3223 г-мол) 95% едкого кали. После загрузки всего количества КОН температуру поднимают до 135-160°C и поддерживают ее при перемешивании в течение 30 минут. Получают раствор алкоголята калия с концентрацией 24,8%.199.2 g (1.5169 g mol) of 99% n-octanol are charged into a 0.5 dm 3 flask equipped with a stirrer and reflux condenser and heated to 90-100 ° C, then 19.0 g (0 3223 g mol) 95% potassium hydroxide. After loading the entire amount of KOH, the temperature is raised to 135-160 ° C and maintained with stirring for 30 minutes. Get a solution of potassium alcoholate with a concentration of 24.8%.
Стадия алкилированияAlkylation step
В 3-горлую колбу объемом 0,5 дм3, снабженную мешалкой, термометром, обогреваемым дефлегматором с нисходящим холодильником, аллонжем и приемником, загружают 121,0 г (0,651 г-мол) технического 99%-ного п-аминодифениламина (ПАДА). В дефлегматор подают теплоноситель (глицерин) с температурой 90-95°C, в холодильник - холодную воду. ПАДА при перемешивании нагревают до температуры 200-209°C. При температуре расплава 200-209°C в течение 3-х часов со скоростью 85-90 мл/час приливают (дозируют) раствор алкоголята калия, полученного в первой стадии с температурой от 135 до 160°C с одновременной отгонкой азеотропа н-октанола с водой. При этом основная масса н-октанола конденсируется в дефлегматоре и возвращается в реакционную колбу, а образующаяся в результате реакции вода в виде паров азеотропа с н-октанолом поступает в холодильник, конденсируется и стекает в водоотделитель. Спирт отделяют и возвращают в реактор на следующую операцию алкилирования. Дозирование раствора алкоголята калия ведут в течение 3 час до остаточного содержания ПАДА в реакторе 5% от исходного, рассчитывая его из определяемой текущей концентрации с учетом реального объема реакционной массы, после чего дозирование останавливают, поднимают температуру в реакторе алкилирования до 235°C при перемешивании и снова начинают дозирование до исчерпания раствора алкоголята калия, после чего выдерживают реакционную массу при 235°C в течение 1 часа при перемешивании. После завершения алкилирования содержание остаточного ПАДА составляет 0,2 масс.%. Общее время операции алкилирования составляет 5 часов. Общее количество отогнанной воды - 17,2 мл, н-октанола - 14,5 мл (11,95 г).In a 3-necked flask with a volume of 0.5 dm 3 , equipped with a stirrer, thermometer, heated by a reflux condenser with a downward refrigerator, allonge and receiver, 121.0 g (0.651 g mol) of technical 99% p-aminodiphenylamine (PADA) are charged. A coolant (glycerin) with a temperature of 90-95 ° C is supplied to the reflux condenser, and cold water is sent to the refrigerator. PADA with stirring is heated to a temperature of 200-209 ° C. At a melt temperature of 200-209 ° C for 3 hours at a rate of 85-90 ml / hour, a solution of potassium alcoholate obtained in the first stage with a temperature of 135 to 160 ° C is poured (dosed) with simultaneous distillation of the n-octanol azeotrope with water. In this case, the bulk of n-octanol is condensed in a reflux condenser and returned to the reaction flask, and the water formed as a result of the reaction in the form of azeotrope vapor with n-octanol enters the refrigerator, condenses, and flows into the water separator. The alcohol is separated and returned to the reactor for the next alkylation operation. The potassium alcoholate solution is dosed for 3 hours until the residual PADA content in the reactor is 5% of the initial one, calculating it from the determined current concentration taking into account the real volume of the reaction mass, after which the dosing is stopped, the temperature in the alkylation reactor is raised to 235 ° C with stirring dosing is started again until the potassium alcoholate solution is exhausted, after which the reaction mass is maintained at 235 ° C for 1 hour with stirring. After completion of the alkylation, the content of residual PADA is 0.2 wt.%. The total alkylation operation time is 5 hours. The total amount of distilled water was 17.2 ml, n-octanol was 14.5 ml (11.95 g).
Полученный алкилат с температурой до 235°C при перемешивании приливают в 3-горлую колбу емкостью 750 мл, снабженную мешалкой и обратным холодильником, в которую предварительно загружают 140 мл воды. Температуру получаемой реакционной массы в ходе добавления алкилата поддерживают в интервале 85-90°С, после чего массу перемешивают в течение 30 минут, дают ей отстояться при выключенной мешалке в течение 30 минут и расслаивают. Верхний, органический слой содержит н-октанол и продукт алкилирования, нижний, водный - калиевую соль н-октановой кислоты. Водный слой отделяют. Органический слой дополнительно промывают еще 2 раза, добавляя каждый раз по 140 мл воды, перемешивают в течение 30 минут при 85-90°C, отстаивают в течение часа при выключенной мешалке и расслаивают. Органический слой направляют на отгонку н-октанола при температуре 250-270°C и под вакуумом 5-10 мм рт.ст.The resulting alkylate with a temperature of up to 235 ° C is poured with stirring into a 750 ml 3-necked flask equipped with a stirrer and reflux condenser, into which 140 ml of water are pre-charged. The temperature of the resulting reaction mass during the addition of alkylate is maintained in the range of 85-90 ° C, after which the mass is stirred for 30 minutes, allowed to stand with the mixer turned off for 30 minutes and delaminate. The upper, organic layer contains n-octanol and the product of alkylation, the lower, aqueous - potassium salt of n-octanoic acid. The aqueous layer is separated. The organic layer is additionally washed 2 more times, adding 140 ml of water each time, stirred for 30 minutes at 85-90 ° C, settled for one hour with the agitator turned off and delaminated. The organic layer is sent to distill off n-octanol at a temperature of 250-270 ° C and under a vacuum of 5-10 mm Hg.
После охлаждения получают плав N-н-октил-N'-фенил-п-фенилендиамина в количестве 193,9 г с температурой начала плавления 49°C, содержанием основного вещества - 98,9%, п-аминодифениламина - 0,20%. Выход 99,5%.After cooling, a melt of N-n-octyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine is obtained in an amount of 193.9 g with a melting point of 49 ° C, a basic substance content of 98.9%, p-aminodiphenylamine 0.20%. Yield 99.5%.
Из объединенного водного слоя с трех операций отмывки калиевой соли н-октановой кислоты после его нейтрализации 42,1 г (0,323 г-мол) 28%-ной соляной кислотой до величины pH в интервале от 2 до 4 выделяют н-октановую кислоту, переходящую в органический слой. Водный слой содержит хлорид калия. Органический слой перегоняют и получают 16,1 г очищенной н-октановой кислоты с массовой долей основного вещества 98, 5%.From the combined aqueous layer, after three steps of washing the potassium salt of n-octanoic acid after neutralizing it, 42.1 g (0.323 g-mol) of 28% hydrochloric acid to a pH in the range from 2 to 4, n-octanoic acid is isolated, which turns into organic layer. The aqueous layer contains potassium chloride. The organic layer is distilled and 16.1 g of purified n-octanoic acid are obtained with a mass fraction of the main substance of 98.5%.
Расход н-октилового спирта - 0,610 кг на 1,0 кг 8ПФДА.The consumption of n-octyl alcohol is 0.610 kg per 1.0 kg of 8PFDA.
Пример 2. Получение смеси N-н-октил- и N-н-децил-N'-фенил-п-фенилендиаминов (8-10 ПФДА) ведут по Примеру 1 при тех же параметрах режимов получения смеси алкоголятов калия из смеси алифатических спиртов С8-С10. Отличия в составе спиртов, величине их загрузки и другие, от этих показателей Примера 1 представлены в Таблице 1. Получают плав смеси N-н-октил- и N-н-децил-N'-фенил-п-фенилендиаминов (8-10 ПФДА) в количестве 200,0 г с температурой начала плавления 44°C, массовым содержанием суммы 8-10 ПФДА - 98,7%, п-аминодифениламина - 0,25%. Выход около 98,0%.Example 2. The preparation of a mixture of Nn-octyl- and Nn-decyl-N'-phenyl-p-phenylenediamines (8-10 PFDA) is carried out according to Example 1 with the same parameters for the preparation of a mixture of potassium alcoholates from a mixture of aliphatic alcohols C8 -C10. Differences in the composition of alcohols, their loading size and others, from these indicators of Example 1 are presented in Table 1. A mixture of N-n-octyl- and N-n-decyl-N'-phenyl-p-phenylenediamines is obtained (8-10 PFDA ) in an amount of 200.0 g with a melting onset temperature of 44 ° C, a mass content of 8-10 PFDA - 98.7%, p-aminodiphenylamine - 0.25%. The yield is about 98.0%.
Расход смеси спиртов С8-С10 - 0, 635 кг на 1,0 кг (С8-С10)-ПФДА.The consumption of the mixture of alcohols C8-C10 is 0.635 kg per 1.0 kg of (C8-C10) -PFDA.
Пример 3. Получение смеси N-н-децил- и N-н-додецил-N'-фенил-п-фенилендиаминов (10-12 ПФДА) ведут по Примеру 1 при тех же параметрах режимов получения смеси алкоголятов калия из смеси алифатических спиртов С10-С12. Отличия в составе спиртов, величине их загрузки и другие, от этих показателей Примера 1 представлены в Таблице 1. Получают плав 10-12 ПФДА в количестве 213,3 г с температурой начала плавления 57,5°C, содержанием основного вещества - 97,7%, п-аминодифениламина - 0,15%. Выход около 97,0%.Example 3. The preparation of a mixture of Nn-decyl- and Nn-dodecyl-N'-phenyl-p-phenylenediamines (10-12 PFDA) is carried out according to Example 1 with the same parameters for the preparation of a mixture of potassium alcoholates from a mixture of aliphatic alcohols C10 -C12. Differences in the composition of alcohols, their loading size, and others, from these indicators of Example 1 are presented in Table 1. A melt of 10-12 PFDA is obtained in an amount of 213.3 g with a melting onset temperature of 57.5 ° C, and a basic substance content of 97.7 %, p-aminodiphenylamine - 0.15%. The yield is about 97.0%.
Расход смеси спиртов С10-С12 - 0,640 кг на 1,0 кг 10-12 ПФДА.Consumption of a mixture of alcohols С10-С12 - 0.640 kg per 1.0 kg 10-12 PFDA.
Пример 4. Получение смеси N-н-гексадецил- и N-н-октадецил-N'-фенил-п-фенилендиаминов (16-18 ПФДА) ведут по Примеру 1 из смеси н-гексадецилового и н-октадецилового спиртов при массовом соотношении 49:47,5 (продукт Стенол 16-18) с содержанием С16 около 49% и С18 47,5% путем алкилирования ПАДА 22,5% раствором смеси алкоголятов калия в смеси спиртов и четырежды отмывая полученный алкилат 200 мл воды. Отличия в составе спиртов, величине их загрузки и другие, от этих показателей Примера 1 представлены в табл.1.Example 4. Obtaining a mixture of N-n-hexadecyl- and N-n-octadecyl-N'-phenyl-p-phenylenediamines (16-18 PFDA) are according to Example 1 from a mixture of n-hexadecyl and n-octadecyl alcohols in a mass ratio of 49 : 47.5 (product Stenol 16-18) with a C16 content of about 49% and a C18 of 47.5% by alkylating PADA with a 22.5% solution of a mixture of potassium alcoholates in a mixture of alcohols and washing the resulting alkylate four times with 200 ml of water. Differences in the composition of alcohols, their loading size, and others, from these indicators of Example 1 are presented in Table 1.
Получают плав 16-18 ПФДА в количестве 267,4 г с температурой начала плавления 63°C, содержанием основного вещества - 97,5%, п-аминодифениламина - 0,2%. Выход 97,0%.A melt of 16-18 PFDA is obtained in an amount of 267.4 g with a melting onset temperature of 63 ° C, a basic substance content of 97.5%, p-aminodiphenylamine 0.2%. Yield 97.0%.
Пример 5. Получение смеси N-н-тетрадецил-, N-н-гексадецил и N-н-октадецил-N'-фенил-п-фенилендиаминов (14-18 ПФДА) ведут аналогично Примеру 1, но из смеси н-додецилового, н-тетрадецилового, н-гексадецилового и н-октадецилового спиртов при массовом соотношении 55:31:13, путем алкилирования ПАДА 23,5% раствором смеси алкоголятов калия в смеси спиртов и четырежды отмывая алкилат 200 мл воды. Отличия в составе спиртов, величине их загрузки и другие, от этих показателей Примера 1 представлены в табл.1.Example 5. The preparation of a mixture of Nn-tetradecyl, Nn-hexadecyl and Nn-octadecyl-N'-phenyl-p-phenylenediamines (14-18 PFDA) is carried out analogously to Example 1, but from a mixture of n-dodecyl, n-tetradecyl, n-hexadecyl and n-octadecyl alcohols in a mass ratio of 55:31:13, by alkylating PADA with a 23.5% solution of a mixture of potassium alcoholates in a mixture of alcohols and washing the alkylate four times with 200 ml of water. Differences in the composition of alcohols, their loading size, and others, from these indicators of Example 1 are presented in Table 1.
Получают плав (14-18 ПФДА) в количестве 240,9 г с температурой начала плавления 52°С, содержанием основного вещества - 97,5%, п-аминодифениламина - 0,2%. Выход 97,0%.A melt is obtained (14-18 PFDA) in an amount of 240.9 g with a melting onset temperature of 52 ° C, a basic substance content of 97.5%, p-aminodiphenylamine 0.2%. Yield 97.0%.
Пример 6. Получение смеси N-н-децил- и N-н-додецил-N'-фенил-п-фенилендиаминов (10-12 ПФДА) в промышленном реактореExample 6. Obtaining a mixture of Nn-decyl- and Nn-dodecyl-N'-phenyl-p-phenylenediamines (10-12 PFDA) in an industrial reactor
Приготовление алкоголята калия из смеси спиртов С10-С12 с содержанием С10 - 75,0% и С12 - 24,5% и едкого кали проводят, как описано ниже.The preparation of potassium alcoholate from a mixture of alcohols C10-C12 with a content of C10 of 75.0% and C12 of 24.5% and potassium hydroxide is carried out as described below.
В промышленный реактор объемом 4,0 м3 с рубашкой, снабженный мешалкой, дефлегматором, обратным холодильником, термометром и дозатором, загружают 2577,2 кг смеси спиртов С8-С10 (2996,7 дм3 и 150 кг едкого кали и готовят раствор алкоголята калия в смеси спиртов С10-С12 с концентрацией 16,9%. Полученный раствор алкоголята калия с концентрацией 16,9% устойчив при 125-160°C, при охлаждении кристаллизуется. Раствор алкоголята при температуре 145°C дозируют со скоростью 200 литров/час в реактор алкилирования объемом 6,3 м3 с рубашкой, снабженный мешалкой, дефлегматором, теплообменником, датчиком для определения температуры и ротаметром для измерения скорости подачи алкоголята.In an industrial reactor with a jacketed volume of 4.0 m 3 equipped with a stirrer, reflux condenser, reflux condenser, thermometer and dispenser, 2577.2 kg of a mixture of С8-С10 alcohols (2996.7 dm 3 and 150 kg of caustic potassium are loaded and a solution of potassium alcoholate is prepared in a mixture of alcohols С10-С12 with a concentration of 16.9%. The resulting solution of potassium alcoholate with a concentration of 16.9% is stable at 125-160 ° C, crystallizes upon cooling. A solution of the alcoholate is dosed at a temperature of 145 ° C at a rate of 200 liters / hour in alkylation reactor volume, 6.3 m 3 jacketed, equipped with a stirrer, reflux condenser, t ploobmennikom, a sensor for detecting a temperature and a rotameter for measuring flow velocity alkoxide.
Предварительно в реактор алкилирования загружают 1210 кг технического ПАДА, нагретого и расплавленного при перемешивании перед началом дозирования алкоголята калия до 200°С. После начала дозирования алкоголята калия температуру в реакторе алкилирования поддерживают в интервале 200-209°C, температуру азеотропа на выходе из дефлегматора в интервале 90-100°C. Дозирование раствора алкоголята калия ведут в течение 12,0 час до остаточного содержания ПАДА в реакторе 5% от исходного, рассчитывая его из определяемой текущей концентрации с учетом реального объема реакционной массы, после чего дозирование останавливают, поднимают температуру в реакторе алкилирования до 231°C-235°C, одновременно подают в массу азот со скоростью 4 м3/час и снова продолжают дозирование до исчерпания раствора алкоголята калия и выдерживают реакционную массу при этой температуре в течение 2 часов при перемешивании. После завершения алкилирования содержание остаточного ПАДА составляет 0,15 масс.%. Общее время операции алкилирования составляет 16 часов.Preliminarily, 1210 kg of technical PADA, heated and melted with stirring, are loaded into the alkylation reactor before dosing of potassium alcoholate to 200 ° C. After the start of dosing of potassium alcoholate, the temperature in the alkylation reactor is maintained in the range of 200-209 ° C, the temperature of the azeotrope at the outlet of the reflux condenser is in the range of 90-100 ° C. The potassium alcoholate solution is dosed for 12.0 hours until the residual PADA content in the reactor is 5% of the initial one, calculating it from the determined current concentration taking into account the real volume of the reaction mass, after which the dosing is stopped, the temperature in the alkylation reactor is raised to 231 ° C- 235 ° C, at the same time nitrogen is fed into the mass at a speed of 4 m 3 / h and dosing is continued again until the potassium alcoholate solution is exhausted and the reaction mass is maintained at this temperature for 2 hours with stirring. After alkylation is completed, the residual PADA content is 0.15 wt.%. The total alkylation operation time is 16 hours.
Реакционную массу со стадии алкилирования охлаждают до 130-140°C и давлением азота передают в реактор с рубашкой объемом 6,3 м3, снабженный мешалкой. В реактор предварительно добавляют 2000 л воды. Экстракцию смеси калиевых солей кислот С10-С12 проводят при 90-96°C в течение одного часа. После завершения экстракции водный слой, содержащий смесь калиевых солей смеси карбоновых кислот С10-С12, а также остатки непрореагировавшего едкого кали отделяют от органического слоя.The reaction mixture from the alkylation step is cooled to 130-140 ° C and transferred to a 6.3 m 3 jacketed reactor equipped with a stirrer under nitrogen pressure. 2000 l of water are pre-added to the reactor. The extraction of a mixture of potassium salts of acids C10-C12 is carried out at 90-96 ° C for one hour. After completion of the extraction, the aqueous layer containing the mixture of potassium salts of the mixture of carboxylic acids C10-C12, as well as the remains of unreacted caustic potassium are separated from the organic layer.
Экстракцию смеси калиевых солей карбоновых кислот С10-С12 при 90-96°С проводят еще 2 раза, добавляя каждый раз по 2000 л воды. После завершения экстракции водные слои, содержащие смесь калиевых солей кислот С10-С12, а также остатки непрореагировавшего едкого кали объединяют.The extraction of a mixture of potassium salts of carboxylic acids C10-C12 at 90-96 ° C is carried out 2 more times, adding 2000 l of water each time. After completion of the extraction, the aqueous layers containing a mixture of potassium salts of C10-C12 acids, as well as the remains of unreacted caustic potassium are combined.
Органический слой направляют на отгонку смеси спиртов С10-С12 при температуре 260-285°C и под вакуумом 5-10 мм рт.ст. Готовый продукт выделяется при охлаждении в виде плава с температурой плавления около 56,0°C. Получают 2142,2 кг плава смеси N-алкил-(н-С14-С16)-N'-фенил-п-фенилендиамина с содержанием основного вещества 98,5%, остаточного ПАДА - 0,2%. Выход смеси N-алкил-(н-С8-С10)-N'-фенил-п-фенилендиамина на 100% ПАДА - 98,2%. Расход смеси спиртов С8-С10 около 622 кг на 1 т целевого продукта.The organic layer is sent to distill the mixture of alcohols C10-C12 at a temperature of 260-285 ° C and under vacuum 5-10 mm Hg The finished product is released upon cooling as a melt with a melting point of about 56.0 ° C. Get 2142.2 kg of melt mixture of N-alkyl- (n-C14-C16) -N'-phenyl-p-phenylenediamine with a basic substance content of 98.5%, residual PADA - 0.2%. The yield of the mixture N-alkyl- (n-C8-C10) -N'-phenyl-p-phenylenediamine to 100% PADA is 98.2%. The consumption of the mixture of alcohols C8-C10 is about 622 kg per 1 ton of the target product.
Примеры 7-11 иллюстрируют достижение заявленного технического результата при изготовлении резинотехнический изделий и шин с использованием предлагаемой вулканизуемой резиновой смеси.Examples 7-11 illustrate the achievement of the claimed technical result in the manufacture of rubber products and tires using the proposed vulcanizable rubber compound.
Пример 7. Иллюстрирует высокую термоокислительную стойкость резины, получаемой вулканизацией резиновой смеси по изобретению, включающей производные ПФДА, полученные по Примерам 1 и 5.Example 7. Illustrates the high thermal oxidative stability of rubber obtained by vulcanization of the rubber composition according to the invention, including derivatives of PFDA obtained according to Examples 1 and 5.
На лабораторных вальцах при 75±5°C по стандартному режиму изготавливают маточную резиновую смесь массой 2,5 кг на основе 100% НК, наполненную техническим углеродом марки П 701 (22 масс.ч.), с содержанием ускорителя вулканизации, каптакса, 0,6 масс.ч., серы - 2,0 масс.ч., оксида цинка - 5 масс.ч., стеариновой кислоты - 1,0 масс.ч. и другими целевыми добавками для получения после вулканизации мягкой резины для подушек амортизаторов. Смесь разделяют на шесть частей, в одну из которых (эталон) отдельно на вальцах вводят известные стабилизаторы (Диафен ФП (IPPD) и Ацетонанил Н - аналог TMQ), в две смеси соединение по изобретению, полученное по примерам 1 и 5, а в первую часть для сравнения не вводят стабилизаторы. Дозировки вводимых соединений и стабилизаторов и свойства полученных резин до и после термоокислительного старения при 100°C в течение 48 часов приведены в табл.2.On laboratory rollers at 75 ± 5 ° C, a standard rubber mixture of 2.5 kg mass is prepared on the basis of 100% NC, filled with P 701 carbon black (22 parts by mass), containing vulcanization accelerator, captax, 0, according to standard conditions. 6 parts by mass, sulfur — 2.0 parts by mass, zinc oxide — 5 parts by mass, stearic acid — 1.0 parts by mass. and other targeted additives to obtain, after vulcanization, soft rubber for shock absorber cushions. The mixture is divided into six parts, in one of which (reference), separately known stabilizers are introduced separately on rollers (Diafen FP (IPPD) and Acetononil H - TMQ analogue), the compound of the invention obtained in Examples 1 and 5 in two mixtures, and in the first part for comparison do not introduce stabilizers. The dosages of the introduced compounds and stabilizers and the properties of the obtained rubbers before and after thermooxidative aging at 100 ° C for 48 hours are shown in Table 2.
Из данных табл.2 видно, что резина (1) без стабилизаторов значительно уступает всем стабилизированным резинам по сохранению прочности и относительного удлинения после теплового (термоокислительного) старения при 100°C в течение 48 часов (коэффициенты сохранения показателей, соответственно, Кпр=0,70 и Котн.уд.=0,57), при этом резина (2) - эталон с известными системами стабилизаторов уступает по этим показателям (соответственно, 0,79 и 0,62) резинам 4 и 5, полученным из вулканизуемой резиновой смеси по изобретению с соединениями, полученными по примерам 1 и 5 (соответственно, 1,16-1,19 и 0,80), но взятым в меньших, чем взяты известные стабилизаторы, массовых дозировках, а добавление в резиновую смесь по изобретению к соединению, полученному по Примеру 1, известного антиоксиданта Ацетонанила Н либо не улучшает эти показатели (резина 3), которые остаются выше, чем для эталонной резины (2), либо в случае соединения по Примеру 5 увеличивает их (резина 6 - по изобретению).From the data of Table 2 it can be seen that rubber (1) without stabilizers is significantly inferior to all stabilized rubbers in maintaining strength and elongation after thermal (thermo-oxidative) aging at 100 ° C for 48 hours (conservation factors, respectively, K ol = 0 , 70 and K rel . Unit = 0.57), while rubber (2) - the standard with known stabilizer systems is inferior in these indicators (0.79 and 0.62, respectively) to rubbers 4 and 5 obtained from vulcanized rubber mixtures according to the invention with the compounds obtained according to examples 1 and 5 (respectively, 1.16-1.19 and 0.80), but taken in smaller than the known stabilizers, mass dosages, and adding to the rubber composition of the invention to the compound obtained according to Example 1, the known antioxidant Acetonanil H either does not improve these indicators (rubber 3), which remain higher than for the reference rubber (2), or in the case of joining according to Example 5 increases them (rubber 6 according to the invention).
Неожиданным и уникальным является значительный рост, а не падение, прочности у резин (4) и (5), полученных из вулканизуемой резиновой смеси по изобретению с соединениями по Примерам 1 и 5 без введения дополнительного антиоксиданта, после термоокислительного старения при одновременном лучшем, чем у эталонной резины (2) с известными стабилизаторами, сохранении относительного удлинения при разрыве и меньшем накоплении остаточной деформации сжатия у этих резин.Unexpected and unique is a significant increase, rather than a drop, in the strength of rubbers (4) and (5) obtained from the vulcanizable rubber composition of the invention with the compounds of Examples 1 and 5 without the introduction of an additional antioxidant, after thermo-oxidative aging, while being better than reference rubber (2) with known stabilizers, maintaining elongation at break and less accumulation of permanent compression deformation in these rubbers.
Пример 8. Иллюстрирует высокую стойкость к термоокислению (тепловому старению на воздухе) и воздействию динамических нагрузок (утомлению) резины, получаемой из вулканизуемой резиновой смеси по изобретению.Example 8. Illustrates a high resistance to thermal oxidation (thermal aging in air) and the effects of dynamic loads (fatigue) of rubber obtained from the vulcanizable rubber composition according to the invention.
На лабораторных вальцах при 75±5°C по стандартному режиму изготавливают наполненную техническим углеродом марки П 803 (25 масс.ч.) маточную резиновую смесь на основе 85 масс.ч. каучука СКИ-3 и 15 масс.ч. каучука СКД-2 с содержанием ускорителя вулканизации, каптакса, 0,7 масс.ч., серы - 1,8 масс.ч., оксида цинка - 5 масс.ч., стеариновой кислоты - 2 масс.ч. и другими целевыми добавками для получения после вулканизации мягкой резины для подушек амортизаторов. Смесь разделяют на четыре части, в две из которых, являющиеся известными резиновыми смесями отдельно на вальцах вводят известные стабилизаторы Диафен ФП и Нафтам-2 (фенил-β-нафтиламин), Диафен ФП и Новантокс 8ПФДА (N-2-этилгексил-N'-фенил-п-фенилендиамин, являющийся жидким антиоксидантом), в оставшиеся две резиновые смеси по изобретению вводят соединение, полученное по примеру 1, без дополнительных антиоксидантов и в сочетании с Диафеном ФП. Дозировки вводимых соединений и антиоксидантов и свойства полученных резин до и после термоокислительного старения при 100°C в течение 72 часов приведены в табл.3.On a laboratory roll at 75 ± 5 ° C, a standard uterine rubber mixture based on 85 parts by weight filled with technical carbon of grade P 803 (25 parts by weight) is manufactured according to standard conditions. rubber SKI-3 and 15 parts by weight SKD-2 rubber with the content of vulcanization accelerator, captax, 0.7 parts by mass, sulfur — 1.8 parts by mass, zinc oxide — 5 parts by mass, stearic acid — 2 parts by mass. and other targeted additives to obtain, after vulcanization, soft rubber for shock absorber cushions. The mixture is divided into four parts, in two of which, known rubber mixtures, are added separately to the rollers of the known stabilizers Diafen FP and Naphth-2 (phenyl-β-naphthylamine), Diafen FP and Novantox 8PFDA (N-2-ethylhexyl-N'- phenyl-p-phenylenediamine, which is a liquid antioxidant), the compound obtained in example 1 is added to the remaining two rubber compounds of the invention without additional antioxidants and in combination with Diafen FP. The dosages of the introduced compounds and antioxidants and the properties of the obtained rubbers before and after thermooxidative aging at 100 ° C for 72 hours are shown in Table 3.
Из данных табл.3 видно, что резины (1) и (2), полученные из известных резиновых смесей с известными системами стабилизаторов, заметно уступают резинам, полученным из вулканизуемой резиновой смеси по изобретению с соединением, полученным по примеру 1, по сохранению прочности и относительного удлинения после теплового (термоокислительного) старения при 100°C в течение 72 часов (Кпр от 0,75 до 0,83, Котн.уд. - от 0,44 до 0,60 для резин (1) и (2), и Кпр от 0,88 до 0,90, Котн.уд. - от 0,77 до 0,80 для резин (3) и (4), при этом резина (4), полученная из вулканизуемой резиновой смеси по изобретению с соединением, полученным по примеру 1, без дополнительных антиоксидантов превосходит резины, полученные из известных резиновых смесей, в том числе, с известными системами стабилизаторов, по усталостной выносливости при многократном растяжении после старения при 100°C в течение 72 часов.From the data of table 3 it can be seen that rubbers (1) and (2) obtained from known rubber compounds with known stabilizer systems are noticeably inferior to rubbers obtained from the vulcanizable rubber mixture according to the invention with the compound obtained according to example 1, in terms of strength retention and elongation after heat (thermooxidative) aging at 100 ° C for 72 hours (K pr from 0.75 to 0.83, K otn.ud. - from 0.44 to 0.60 for rubbers (1) and (2 ) and K ave from 0.88 to 0.90, K otn.ud. - from 0.77 to 0.80 for rubbers (3) and (4), the tires (4) obtained from the vulcanizable rubber composition P of the invention with the compound obtained in example 1, without additional antioxidants surpasses rubbers obtained from known rubber compounds, including those with known stabilizer systems, in terms of fatigue resistance after repeated stretching after aging at 100 ° C for 72 hours.
Неожиданным для резины, полученной из вулканизуемой резиновой смеси по изобретению с соединением по примеру 1, является рост усталостной выносливости без дополнительно введенного противоутомителя, несмотря на то что мольное содержание этого соединения в этой резине ниже, чем суммарное мольное содержание известных стабилизаторов в резинах (1) и (2), полученных из известных резиновых смесей.Unexpected for rubber obtained from the vulcanizable rubber mixture according to the invention with the compound of example 1, is an increase in fatigue endurance without an additional anti-fatigue agent, despite the fact that the molar content of this compound in this rubber is lower than the total molar content of known stabilizers in rubbers (1) and (2) obtained from known rubber compounds.
Пример 9. Иллюстрирует высокую стойкость к озонному воздействию резины, полученной из вулканизуемой резиновой смеси по изобретению.Example 9. Illustrates the high resistance to ozone exposure to rubber obtained from the vulcanizable rubber composition according to the invention.
На лабораторных вальцах при 75±5°C по стандартному режиму изготавливают наполненную комбинацией технических углеродов марок П 701 (50 масс.ч.) и П 234 - 25 масс.ч. маточную резиновую смесь на основе 70 масс.ч. каучука СКИ-3 и 30 масс.ч. каучука СКД-2 с содержанием ускорителя вулканизации, каптакса - 0,7 масс.ч., серы - 2,5, тетраметилтиурамдисульфида (ТМТД) - 0,2 масс.ч., оксида цинка - 5 масс.ч., стеариновой кислоты - 2 масс.ч. и другими целевыми добавками для получения после вулканизации резины для защитной оболочки шлангов. Смесь разделяют на шесть частей, в две из которых, являющиеся известными, отдельно на вальцах вводят обычно используемые стабилизаторы (Диафен ФП и Ацетонанил Н, Диафен ФП и Квалистаб 8ПФДА-П, являющийся порошковой композицией антиоксиданта N-2-этилгексил-N'-фенил-п-фенилендиамина и каолина с содержанием основного вещества 28%, производимый компанией ООО «НПП Квалитет», РФ), в четыре другие, являющиеся вулканизуеммыми резиновыми смесями по изобретению, вводят соединение, полученное по примеру 1, без дополнительных антиоксидантов и в сочетании с пониженной до 0,8 масс.ч. дозировкой Ацетонанила Н. Дозировки вводимых соединений по изобретению и известных стабилизаторов и свойства полученных резин до и после термоокислительного старения при 100°C в течение 72 и 240 часов приведены в табл.4. Видно, что по коэффициентам сохранения прочности и относительного удлинения резины 3,4, полученные из вулканизуеммых резиновых смесей по изобретению, с использованием соедиенения, полученного по примеру 1, в сочетании с 0,8 масс.ч. Ацетонанила Н, превосходят резины из известных резиновых смесей (1) и (2) с известными системами стабилизаторов.On laboratory rollers at 75 ± 5 ° C, the standard mode is used to make filled with a combination of carbon blacks grades P 701 (50 parts by weight) and P 234 - 25 parts by weight uterine rubber mixture based on 70 parts by weight SKI-3 rubber and 30 parts by weight SKD-2 rubber with the content of vulcanization accelerator, Captax — 0.7 parts by mass, sulfur — 2.5 parts by mass, tetramethylthiuram disulfide (TMTD) —0.2 parts by mass, zinc oxide — 5 parts by mass, stearic acid — 2 parts by weight and other target additives to obtain after vulcanization of rubber for the protective sheath of the hoses. The mixture is divided into six parts, in two of which are known, the commonly used stabilizers are added separately on rollers (Diafen FP and Acetononil N, Diafen FP and Qualistab 8PFDA-P, which is a powder composition of the antioxidant N-2-ethylhexyl-N'-phenyl -p-phenylenediamine and kaolin with a basic substance content of 28%, manufactured by NPP Kvalitet LLC, Russian Federation), the four compounds obtained in Example 1, without additional antioxidants and in combination, are administered in four others, which are vulcanizable rubber compounds according to the invention reduced to 0.8 parts by weight with a dosage of Acetonanil N. The dosages of the compounds of the invention and known stabilizers and the properties of the obtained rubbers before and after thermooxidative aging at 100 ° C for 72 and 240 hours are shown in Table 4. It can be seen that according to the retention factors of strength and elongation of rubber, 3.4 obtained from vulcanizable rubber mixtures according to the invention, using the compound obtained in example 1, in combination with 0.8 parts by weight Acetononyl H, superior rubber from known rubber compounds (1) and (2) with known stabilizer systems.
Время до образования видимых трещин при озонировании резин (3) и (4) из смесей по изобретению озоном высокой концентрации (1,5×10-3%, объемн.), при деформации растяжения 15% и температуре испытания 40°C с соединением, полученным по Примеру 1, в сочетании с 0,8 масс.ч. Ацетонанила Н выше, чем у резин из известных смесей 1 и 2 с известными системами стабилизаторов, также как и коэффициенты сохранения прочности и относительного удлинения.The time until the formation of visible cracks during ozonation of rubbers (3) and (4) from the mixtures according to the invention with high concentration ozone (1.5 × 10 -3 %, volume), with a tensile strain of 15% and a test temperature of 40 ° C with the compound, obtained according to Example 1, in combination with 0.8 wt.h. Acetononyl H is higher than that of rubbers from known mixtures 1 and 2 with known stabilizer systems, as well as the strength retention and elongation coefficients.
Пример 10. Иллюстрирует высокую термоокислительную стойкость, а также высокую озоностойкость и усталостную выносливость резины, полученной из вулканизуемой резиновой смеси по изобретению, содержащей соединения по Примерам 1, 2 и 6, а при использовании для их получения спиртов, соответствующих MM С14-С18 (по Примеру 5) возможность частичной замены им озонозащитного воска.Example 10. Illustrates high thermal oxidative stability, as well as high ozone resistance and fatigue resistance of rubber obtained from the vulcanizable rubber composition according to the invention, containing compounds according to Examples 1, 2 and 6, and when used for their production of alcohols corresponding to MM C14-C18 (according to Example 5) the possibility of partial replacement of ozone-protective wax.
По Примеру 7 изготавливают маточную резиновую смесь для получения после вулканизации мягкой резины для подушек амортизаторов. Смесь разделяют на семь частей, в две из которых (1, 2) отдельно на вальцах вводят известную систему стабилизаторов (Диафен ФП и Ацетонанил Н в дозировках, соответственно, 2,0 и 1,0 масс, ч.), а в остальные пять, являющиеся вулканизуемыми резиновыми смесями по изобретению, - соединения, полученные по Примерам 1, 2 и 6 (смеси 3, 4, 5, соответственно), без дополнительных антиоксидантов в дозировке 3,0 масс.ч., а в вулканизуемые резиновые смеси 6 и 7 вводят соединение, полученное по Примеру 5, в количестве 5 масс.ч. Во все резиновые смеси вводят защитный воск в дозировке 2 масс.ч., кроме смесей 2 (контрольной) и вулканизуемых резиновых смесей (6 и 7) по изобретению, в которых содержание защитного воска, соответственно, снижают до 1,0 масс.ч. или исключают его (смесь 7). Дозировки вводимых антиоксидантов, соединений, полученных по Примерам 1, 2, 5 и 6 и воска, а также свойства полученных резин до и после термоокислительного старения при 100°C в течение 72 часов, и после атмосферного старения (при растяжении образцов 20%, экспозиция на крыше здания в промышленном районе г.Москва с 21 марта по 31 мая) приведены в табл.5.According to Example 7, a uterine rubber mixture is made to obtain, after vulcanization, soft rubber for shock absorber pads. The mixture is divided into seven parts, in two of which (1, 2) the known system of stabilizers (Diafen FP and Acetononil N in dosages of 2.0 and 1.0 masses, respectively) is introduced separately on the rollers, and the other five which are vulcanizable rubber compounds according to the invention are the compounds obtained according to Examples 1, 2 and 6 (mixtures 3, 4, 5, respectively), without additional antioxidants in a dosage of 3.0 parts by weight, and in vulcanizable rubber mixtures 6 and 7 administer the compound obtained according to Example 5, in the amount of 5 parts by weight Protective wax is introduced into all rubber compounds in a dosage of 2 parts by weight, except for mixtures 2 (control) and vulcanizable rubber compounds (6 and 7) according to the invention, in which the content of protective wax is accordingly reduced to 1.0 parts by weight. or exclude it (mixture 7). The dosages of the introduced antioxidants, the compounds obtained according to Examples 1, 2, 5 and 6 and wax, as well as the properties of the obtained rubbers before and after thermo-oxidative aging at 100 ° C for 72 hours, and after atmospheric aging (by stretching the samples 20%, exposure on the roof of the building in the industrial district of Moscow from March 21 to May 31) are given in Table 5.
Из данных табл.5 видно, что по стойкости к термоокислительному старению при 100°C в течение 72 часов и усталостной выносливости при многократном растяжении после старения все резины, получаемые из вулканизуемых резиновых смесей по изобретению, существенно превосходят резину, полученную из известной резиновой смеси с известными стабилизаторами. Подобным же образом атмосферостойкость резин (3-7) из вулканизуемых резиновых смесей по изобретению превосходит атмосферостойкость резин (1) и (2) из известных резиновых смесей с известными стабилизаторами. Также из данных табл.5 видно, что снижение в резине (2) из известной резиновой смеси дозировки защитного воска ЗВ-П вдвое вызвало резкое снижение атмосферостойкости этой резины с известными стабилизаторами, тогда как резины, полученные из вулканизуемых резиновых смесей 6 и 7 по изобретению, содержащие соединение, полученное по примеру (5) из смеси алифатических спиртов фракции С14-С18 в дозировках, соответственно, 2 и 5 масс.ч., но с уменьшенной дозировкой защитного воска (резина 6) или без него (резина 7), показали сравнимую с резинами из вулканизуемых резиновых смесей по изобретению 3-5 и лучшую, чем у контрольных резин (1 и 2), атмосферостойкость, что подтверждает выполнение соединением, полученным по Примеру 5 из смеси спиртов, соответствующих ММ С14-С18, в резине из вулканизуемой резиновой смеси по изобретению, наряду с функциями антиоксиданта, антиозонанта и противоутомителя, также функции защитного воска.From the data of table 5 it is seen that in terms of resistance to thermo-oxidative aging at 100 ° C for 72 hours and fatigue resistance under repeated tension after aging, all rubbers obtained from the vulcanizable rubber compounds according to the invention are significantly superior to rubber obtained from the known rubber mixture with known stabilizers. Similarly, the weather resistance of rubbers (3-7) from vulcanizable rubber compounds according to the invention is superior to the weather resistance of rubbers (1) and (2) from known rubber compounds with known stabilizers. It can also be seen from the data in Table 5 that the decrease in the dosage of protective wax ЗВ-П in rubber (2) from a known rubber mixture caused a sharp decrease in weather resistance of this rubber with known stabilizers by half, while rubbers obtained from vulcanized rubber mixtures 6 and 7 according to the invention containing the compound obtained in example (5) from a mixture of aliphatic alcohols of fraction C14-C18 in dosages of 2 and 5 parts by weight, respectively, but with a reduced dosage of protective wax (rubber 6) or without it (rubber 7), showed comparable to vulcanize rubber rubber mixtures according to the invention 3-5 and better than control rubber (1 and 2), weather resistance, which confirms the performance of the compound obtained according to Example 5 from a mixture of alcohols corresponding to MM C14-C18, in rubber from a vulcanizable rubber mixture according to the invention , along with the functions of an antioxidant, an antiozonant and a decongestant, also a protective wax.
Пример 11. Иллюстрирует выполнение стабилизатором в резине боковины шин, изготовленной из вулканизуемой резиновой смеси по изобретению, функций антиоксиданта, антиозонанта и противоутомителя.Example 11. Illustrates the performance of the stabilizer in the rubber sidewalls of tires made from the vulcanizable rubber composition according to the invention, the functions of an antioxidant, antiozonant and anti-fatigue.
Изготавливают вулканизуемые резиновые смеси для боковины легковых радиальных шин на основе комбинации каучуков СКИ-3-СКД (50:50) и 50 масс.ч. техуглерода N 220, технологического масла ПН-6ш (8 масс.ч.), оксида цинка (5 масс.ч.), стеариновой кислоты (2,0 масс.ч.), ускорителя вулканизации сульфенамида Ц (1,1 масс.ч.) и серы (1,3 масс.ч.).Vulcanizable rubber compounds are made for the sidewalls of passenger radial tires based on a combination of SKI-3-SKD rubbers (50:50) and 50 parts by weight carbon black N 220, process oil ПН-6ш (8 parts by weight), zinc oxide (5 parts by weight), stearic acid (2.0 parts by weight), sulfenamide C vulcanization accelerator (1.1 parts by weight) .) and sulfur (1.3 parts by weight).
Известная (эталонная) резиновая смесь боковины (1) содержит в качестве стабилизирующей системы 2 масс.ч. Диафена ФП, 2 масс.ч. Ацетонанила Н и 2 масс.ч. озонозащитного воска ЯВ-1. Контрольная резиновая смесь (2) не содержит стабилизаторов и озонозащитного воска.Known (reference) rubber mixture of the sidewall (1) contains as a stabilizing system 2 parts by weight Diafena FP, 2 parts by weight Acetononyl H and 2 parts by weight ozone-protective wax YaV-1. The control rubber mixture (2) does not contain stabilizers and ozone-protective wax.
В опытной вулканизуемой резиновой смеси боковины по изобретению (3) используют 1,9 масс.ч. соединения, полученного по Примеру 1, и 2 масс.ч. озонозащитного воска ЗВ-П.In the test vulcanizable rubber composition, the sidewalls of the invention (3) use 1.9 parts by weight. the compound obtained according to Example 1, and 2 wt.h. Ozone-protective wax ЗВ-П.
Изготовление смесей проводят в закрытом лабораторном смесителе согласно следующему режиму:The manufacture of mixtures is carried out in a closed laboratory mixer according to the following mode:
I стадияI stage
Температура камеры резиносмесителя - 90°C, коэффициент загрузки - 0,65-0,67, скорость вращения роторов - 63 об/минThe temperature of the rubber mixer chamber is 90 ° C, the loading coefficient is 0.65-0.67, the rotor speed is 63 rpm
- каучуки, оксид цинка, стеариновая кислота, 1/2 технического углерода N 220 - на 0 минуте;- rubbers, zinc oxide, stearic acid, 1/2 carbon black N 220 - at 0 minute;
- ½ технического углерода N 220, масло ПН-6 - на 90 секунде;- ½ carbon black N 220, PN-6 oil - for 90 seconds;
- выгрузка смеси при температуре не ниже 140±5°C;- unloading the mixture at a temperature not lower than 140 ± 5 ° C;
- общее время смешения - 240-270 секунд.- total mixing time is 240-270 seconds.
II стадияII stage
Температура камеры резиносмесителя - 70°CThe temperature of the rubber mixer chamber is 70 ° C
- маточная смесь - на 0 минуте;- masterbatch - at 0 minute;
- сера и ускорители - на 30 секунде;- sulfur and accelerators - at 30 seconds;
- выгрузка при температуре 100-110°C;- unloading at a temperature of 100-110 ° C;
общее время смешения - 120-140 секунд.total mixing time is 120-140 seconds.
Вулканизацию смесей проводят при 155°C в течение 25 минут.The vulcanization of the mixtures is carried out at 155 ° C for 25 minutes.
Свойства эталонных и опытных резин, полученных из известной, контрольной (без стабилизаторов) и опытной вулканизуемой резиновой смеси (по изобретению) с соединением по Примеру 1 приведены в табл.6.The properties of the reference and experimental rubbers obtained from the known, control (without stabilizers) and experimental vulcanizable rubber compound (according to the invention) with the compound according to Example 1 are shown in table 6.
Из данных табл.6 видно, что замена в вулканизуемой резиновой смеси (2) по изобретению 2,0 масс.ч. Диафена ФП и 2,0 масс.ч. Ацетонанила Н на соединение, полученное по Примеру 1, в дозировке 1,9 масс, ч., что в мольном отношении ниже, чем дозировка одного только Диафена ФП на 35%, привела к более высокой, чем у резины, полученной из известной (эталонной) резиновой смеси с обычно используемой системой стабилизаторов, термоокислительной стойкости, практически равноценной эталонной резине усталостной выносливости при многократном растяжении образцов, подвергнутых предварительному тепловому старению (48 часов при 100°C), и к лучшему сохранению исходных прочностных свойств после атмосферного старения в течение 95 дней (с 1.05 по 6.08.2011) с растяжением образцов на 20% при полном отсутствии растрескивания как опытной, так и эталонной резин. Для сравнения в контрольной резине, где отсутствуют стабилизаторы и озонозащитный воск (3), получают значительно более низкие показатели сохранения прочностных свойств после термоокислительного старения, а также усталостной выносливости и сохранения свойств после атмосферного старения, причем атмосферное растрескивание, обязанное воздействию атмосферного озона (множественные мелкие трещины ориентированы перпендикулярно оси растяжения образцов), обнаруживаются на 6-ой день экспозиции образцов.From the data of table 6 it is seen that the replacement in the vulcanizable rubber composition (2) according to the invention of 2.0 parts by weight Diafena FP and 2.0 parts by weight Acetonanil H on the compound obtained according to Example 1, in a dosage of 1.9 mass, h, which is in a molar ratio lower than the dosage of Diaphen alone FP by 35%, led to higher than that of rubber obtained from the known (reference ) a rubber mixture with a commonly used system of stabilizers, thermal oxidative stability, almost equivalent to a standard fatigue endurance rubber with repeated stretching of specimens subjected to preliminary heat aging (48 hours at 100 ° C), and to better preservation of the initial strength properties in after atmospheric aging for 95 days (from May 1 to August 6, 2011) with a tensile strength of the samples by 20% with a complete absence of cracking of both experimental and reference rubbers. For comparison, in control rubber, where there are no stabilizers and ozone-protective wax (3), significantly lower retention of strength properties after thermo-oxidative aging, as well as fatigue endurance and preservation of properties after atmospheric aging, are obtained, and atmospheric cracking due to atmospheric ozone (multiple small cracks are oriented perpendicular to the axis of tension of the samples), are detected on the 6th day of exposure of the samples.
Пример 12. Иллюстрирует неожиданно высокие значения коэффициентов диффузии (D, см2/с) в резине боковины шин, изготовленной из вулканизуемой резиновой смеси по изобретению, с соединениями, по Примерам 1 и 4 в сравнении с D для известного и широко применяемого 6PPD.Example 12. Illustrates unexpectedly high values of diffusion coefficients (D, cm 2 / s) in the tire sidewall rubber made from the vulcanizable rubber composition of the invention, with the compounds of Examples 1 and 4 in comparison with D for the known and widely used 6PPD.
По Примеру 10 изготавливают маточную резиновую смесь для боковины легковых радиальных шин на основе комбинации каучуков СКИ-3-СКД (50:50) и 50 масс.ч. техуглерода N 220, технологического масла ПН-6ш (8 масс.ч.), оксида цинка (5 масс.ч.), стеариновой кислоты (2,0 масс, ч.), ускорителя вулканизации сульфенамида Ц (1,1 масс.ч.) и серы (1,3 масс.ч.) в количестве 1,3 кг. Маточную смесь разделяют на четыре части и в каждую из них, кроме четвертой, на вальцах вводят стабилизаторы:According to Example 10, a uterine rubber mixture is made for the sidewall of passenger radial tires based on a combination of SKI-3-SKD rubbers (50:50) and 50 parts by weight carbon black N 220, process oil PN-6sh (8 parts by mass), zinc oxide (5 parts by mass), stearic acid (2.0 parts by mass), a sulfenamide C vulcanization accelerator (1.1 parts by mass) .) and sulfur (1.3 parts by weight) in an amount of 1.3 kg. The masterbatch is divided into four parts and in each of them, except the fourth, stabilizers are introduced on the rollers:
- в первую часть (известная резиновая смесь) вводят известный стабилизатор резин 6PPD в дозировке 4,0 масс.ч. (N-1,3-диметилбутил-N'-фенил-п-фенилендиамин);- in the first part (known rubber compound), a known rubber stabilizer 6PPD is introduced in a dosage of 4.0 parts by weight (N-1,3-dimethylbutyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine);
- во вторую вулканизуемую резиновую смесь по изобретению вводят соединение, полученное по Примеру 1, в дозировке 4,0 масс.ч.;- in the second vulcanizable rubber mixture according to the invention, the compound obtained according to Example 1 is introduced in a dosage of 4.0 parts by weight;
- в третью вулканизуемую резиновую смесь по изобретению, вводят соединение, полученное по Примеру 5, в той же дозировке.- in the third vulcanizable rubber composition according to the invention, the compound obtained in Example 5 is added in the same dosage.
Озонозащитный воск во все резиновые смеси не вводят.Ozone-protective wax is not introduced into all rubber compounds.
Из полученных резиновых смесей при температуре 155°C в течение 40 минут вулканизуют стандартные пластины толщиной 2±0,1 мм.From the obtained rubber compounds at a temperature of 155 ° C, standard plates 2 ± 0.1 mm thick were vulcanized for 40 minutes.
Из полученных резиновых смесей при температуре 155°C в течение 15 минут вулканизуют стандартные пластины толщиной 2±0,1 мм.From the obtained rubber compounds at a temperature of 155 ° C, standard plates 2 ± 0.1 mm thick were vulcanized for 15 minutes.
Для определения коэффициентов диффузии стабилизаторов применяют гравиметрический метод [Кавун СМ., Генкина Ю.М., Филиппов B.C. Каучук и резина, 1996, №6, с.10-15], основанный на периодическом измерении массы образца вулканизованной пластины в форме прямоугольника 2×3 см, вырезанной из стандартной пластины резины без стабилизатора с исходной массой около 1,4 г, приведенной в плотный контакт с двумя образцами резины такой же формы с исследуемым стабилизатором, накладываемыми на образец без стабилизатора с двух сторон в виде «сэндвича», зажимаемого наряду с другими такими же изучаемыми «сэндвичами» с другими стабилизаторами в толстостенную (с толщиной плит 1 см) стальную струбцину, помещаемую в воздушный термостат, где поддерживают температуру 38±1°C. Измерения массы центрального образца в зависимости от времени проводят на аналитических весах с точностью до ±0,0002 г в течение 120-180 часов до выхода прироста массы на постоянный уровень, что требует, в зависимости от скорости диффузии стабилизаторов, от 120 до 180 часов. Далее строят зависимость прироста массы в граммах от корня квадратного времени в с1/2 и определяют тангенс наклона линейного участка этой зависимости - tgα [г/с1/2], после чего из уравнения D=(πd2/16)×(tg2α/Δm2 ∞), где d - толщина пластины резины без стабилизатора, измеренная толщиномером с точностью до 0,001 см и Δm∞ - равновесное значение прироста массы этого же образца резины, определяют коэффициент диффузии исследуемого стабилизатора D в единицах см2/с. Получают значения D для стабилизаторов в резинах из известной резиновой смеси и из вулканизуемой резиновой смеси по изобретению, которые представлены в Таблице 7. Как видно в таблице, значения D соединений, полученных по Примерам 1 и 5, в резине из вулканизуемой резиновой смеси по изобретению выше, чем для стабилизатора 6PPD в резине, полученной из известной резиновой смеси (4,45×10-8, 6,60×10-8 и 5,8×10-8 см2/с, соответственно), несмотря на большую, чем у 6PPD, ММ у обоих соединений по изобретению.To determine the diffusion coefficients of stabilizers, the gravimetric method is used [Kavun SM., Genkina Yu.M., Filippov BC Rubber and Rubber, 1996, No. 6, pp. 10-15], based on periodic measurement of the mass of a sample of a vulcanized plate in the shape of a 2 × rectangle 3 cm, cut from a standard rubber plate without a stabilizer with an initial weight of about 1.4 g, brought into tight contact with two rubber samples of the same shape with the studied stabilizer, applied to the sample without a stabilizer on both sides in the form of a “sandwich” clamped on along with other “studied sandwiches” with other stabilizers, in a thick-walled (with a plate thickness of 1 cm) steel clamp placed in an air thermostat, where the temperature is maintained at 38 ± 1 ° C. Mass measurements of the central sample as a function of time are carried out on an analytical balance with an accuracy of ± 0.0002 g for 120-180 hours until the mass gain reaches a constant level, which requires, depending on the diffusion rate of the stabilizers, from 120 to 180 hours. Further, in grams is plotted against the square root of weight gain in time to 1/2 and determine the tangent slope of this linear portion depending - tgα [g / s 1/2], then the equation D = (πd 2/16) × (tg 2 α / Δm 2 ∞ ), where d is the thickness of the rubber plate without the stabilizer, measured by the thickness gauge to the nearest 0.001 cm and Δm ∞ is the equilibrium mass gain of the same rubber sample, the diffusion coefficient of the stabilizer under study D is determined in units of cm 2 / s. The D values for the stabilizers in the rubbers from the known rubber compound and from the vulcanizable rubber compound according to the invention are obtained, which are presented in Table 7. As can be seen in the table, the D values of the compounds obtained in Examples 1 and 5 in the rubber from the vulcanizable rubber compound according to the invention above than for the stabilizer 6PPD in rubber obtained from the known rubber compound (4.45 × 10 -8 , 6.60 × 10 -8 and 5.8 × 10 -8 cm 2 / s, respectively), despite being larger than in 6PPD, MM in both compounds of the invention.
ровNo.
ditch
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011136519/05A RU2478666C1 (en) | 2011-09-02 | 2011-09-02 | Curable rubber mixture for industrial rubber articles and tyres |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011136519/05A RU2478666C1 (en) | 2011-09-02 | 2011-09-02 | Curable rubber mixture for industrial rubber articles and tyres |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011136519A RU2011136519A (en) | 2013-03-10 |
RU2478666C1 true RU2478666C1 (en) | 2013-04-10 |
Family
ID=49123168
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011136519/05A RU2478666C1 (en) | 2011-09-02 | 2011-09-02 | Curable rubber mixture for industrial rubber articles and tyres |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2478666C1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115974698A (en) * | 2022-12-30 | 2023-04-18 | 江苏康恒化工有限公司 | Preparation method of polyurethane curing agent 2-chloro-2' -methylamino diphenylamine |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU185050A1 (en) * | И. И. Эйтингон, Н. Тарасова, Т. Н. Виноградова, Л. Г. Сенаторска , И. И. Жукова | METHOD FOR STABILIZATION OF RUBBERS | ||
US6630540B2 (en) * | 2000-05-11 | 2003-10-07 | Bayer Aktiengesellschaft | Covulcanizable anti-aging agents |
RU2261258C2 (en) * | 1999-10-18 | 2005-09-27 | Циба Спешиалти Кемикалз Холдинг Инк. | Stabilized elastomer composition, stabilizer, elastomer stabilization process, and a method for preventing decoloration of substrates |
RU2304595C1 (en) * | 2006-04-24 | 2007-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Неопол" | Antiager for rubbers |
EP1927624A1 (en) * | 2006-11-30 | 2008-06-04 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Rubber composition containing antidegradant and MIBK adsorbing activated carbon, and pneumatic tire with component |
RU2406720C1 (en) * | 2009-04-20 | 2010-12-20 | Семен Моисеевич Кавун | AMINE ANTIOXIDANT FOR RUBBER BASED ON N-2-ETHYLHEXYL- N'-PHENYL-n-PHENYLENEDIAMINE HAVING HIGH STABILITY AND METHOD OF IMPROVING STABILITY THEREOF |
-
2011
- 2011-09-02 RU RU2011136519/05A patent/RU2478666C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU185050A1 (en) * | И. И. Эйтингон, Н. Тарасова, Т. Н. Виноградова, Л. Г. Сенаторска , И. И. Жукова | METHOD FOR STABILIZATION OF RUBBERS | ||
RU2261258C2 (en) * | 1999-10-18 | 2005-09-27 | Циба Спешиалти Кемикалз Холдинг Инк. | Stabilized elastomer composition, stabilizer, elastomer stabilization process, and a method for preventing decoloration of substrates |
US6630540B2 (en) * | 2000-05-11 | 2003-10-07 | Bayer Aktiengesellschaft | Covulcanizable anti-aging agents |
RU2304595C1 (en) * | 2006-04-24 | 2007-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Неопол" | Antiager for rubbers |
EP1927624A1 (en) * | 2006-11-30 | 2008-06-04 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Rubber composition containing antidegradant and MIBK adsorbing activated carbon, and pneumatic tire with component |
RU2406720C1 (en) * | 2009-04-20 | 2010-12-20 | Семен Моисеевич Кавун | AMINE ANTIOXIDANT FOR RUBBER BASED ON N-2-ETHYLHEXYL- N'-PHENYL-n-PHENYLENEDIAMINE HAVING HIGH STABILITY AND METHOD OF IMPROVING STABILITY THEREOF |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011136519A (en) | 2013-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9758642B2 (en) | Rubber mixtures containing silicic acid and sulfur-containing additives | |
US10407562B2 (en) | Compounds with antidegradant and antifatigue efficacy and compositions including said compounds | |
RU2603167C2 (en) | Diene polymer and production method thereof | |
US6916888B2 (en) | Rubber composition | |
US20150322234A1 (en) | Tire comprising a rubber composition comprising an epoxide polymer crosslinked with a polycarboxylic acid | |
US20150001047A1 (en) | Rubber composition for conveyor belts, conveyor belt, and belt conveyor | |
US20210340359A1 (en) | Rubber composition | |
US10829615B2 (en) | Long-acting rubber anti-degradant and rubber composition comprising the same for tires | |
EP3147319A1 (en) | Rubber composition, tire, bisphenyl diamine compound and anti-aging agent | |
EP3426502B1 (en) | Process for the preparation of novolac alkylphenol resins | |
US20190241721A1 (en) | Sulfur-crosslinkable rubber mixture and vehicle tire | |
RU2637024C2 (en) | Mercaptosilane mixture with soot | |
RU2478666C1 (en) | Curable rubber mixture for industrial rubber articles and tyres | |
US9790352B2 (en) | Rubber blends containing silicic acid and comprising additives containing sulphur | |
RU2393181C2 (en) | Rubber mixture for sidewalls | |
RU2625311C1 (en) | Method of preparing amine antioxidant for stabilizing rubber | |
US20150274655A1 (en) | Polysulfide mixture, method for producing same, and use of the polysulfide mixture in rubber mixtures | |
US8389610B2 (en) | Rubber composition for coating a steel wire material | |
Lin et al. | Reduction of volatile organic compound emission. II. Use of alkoxy‐modified silsesquioxane for compounding silica‐filled rubbers | |
US8062551B2 (en) | Antiozonant blends | |
US9908998B2 (en) | Class of rubber product anti-aging agents | |
US20210317287A1 (en) | Rubber composition | |
RU2519402C2 (en) | Polymer composition | |
US20240343888A1 (en) | Additive and a process for its preparation thereof | |
RU2539693C1 (en) | Amine antioxidant for rubber and method for production thereof |