RU2656489C1 - Комплексный противостаритель для резин с повышенной стойкостью к абразивному износу - Google Patents

Комплексный противостаритель для резин с повышенной стойкостью к абразивному износу Download PDF

Info

Publication number
RU2656489C1
RU2656489C1 RU2017135748A RU2017135748A RU2656489C1 RU 2656489 C1 RU2656489 C1 RU 2656489C1 RU 2017135748 A RU2017135748 A RU 2017135748A RU 2017135748 A RU2017135748 A RU 2017135748A RU 2656489 C1 RU2656489 C1 RU 2656489C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phenylenediamine
abrasive wear
rubber
caprolactam
antioxidant
Prior art date
Application number
RU2017135748A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Федорович Пучков
Марина Петровна Спиридонова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority to RU2017135748A priority Critical patent/RU2656489C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2656489C1 publication Critical patent/RU2656489C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L21/00Compositions of unspecified rubbers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/16Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/17Amines; Quaternary ammonium compounds
    • C08K5/18Amines; Quaternary ammonium compounds with aromatically bound amino groups

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Abstract

Изобретение относится к комплексным противостарителям для резин, эксплуатируемых при повышенных температурах в условиях абразивного износа, и может быть использовано в шинной и резинотехнической промышленности для обеспечения резинам сопротивления абразивному износу в течение длительного времени их эксплуатации. Комплексный противостаритель состоит из порошкообразного носителя - коллоидной кремнекислоты и жидкого сплава противостарителей при соотношении сплава и коллоидной кремнекислоты, равном 45-55 : 55-45 мас. ч. Сплав противостарителей содержит, мас.%: салициловая кислота - 8,7, фталевый ангидрид - 2,0, оксид цинка - 29,5, ε-капролактам - 29,9, N-(1,3-диметилбутил)-N-фенил-n-фенилендиамина - 29,9. Изобретение позволяет повысить устойчивость резин к абразивному износу. 2 табл.

Description

Изобретение относится к комплексным противостарителям для резин, эксплуатируемых при повышенных температурах в условиях абразивного износа. Изобретение может быть использовано в шинной и резинотехнической промышленности для обеспечения резинам, например беговой части протектора шины, сопротивления абразивному износу в течение длительного времени их эксплуатации.
Известен комплексный противостаритель для резин, содержащий ε-капролактам, 2,2-метиленбис(4-метил-6-трет-бутилфенол), салициловую кислоту и оксид цинка (Патент RU 2620058, МПК С08K 13/02, С08K 3/22, С08K 5/09, С08K 5/18, C08L 21/00, 22.05.2017).
Недостатком данного противостарителя является использование в его составе 2,2-метиленбис(4-метил-6-трет-бутилфенол), который относится к противостарителям фенольного типа, уступающим по эффективности защиты противостарителям аминного типа. Поэтому их использование ограничивается в основном светлыми резинами, так как фенольные противостарители не окрашивают их.
Известен комплексный противостаритель для резин, состоящий из порошкообразного носителя оксида цинка и жидкого сплава противостарителей, содержащего N-изопропил-N-фенил-n-фенилендиамин, ε-капролактам, борную кислоту, салициловую кислоту и оксид цинка. Порошкообразный носитель является твердой оболочкой капсул, препятствующей проникновению сквозь нее жидкого вещества капсулы и превращения порошкообразного продукта в пасту (Патент RU 2528673, МПК С08K 13/02, C08L 21/00, 20.09.2014).
Недостатком данного противостарителя является невозможность обеспечения резинам высокого уровня защиты от абразивного износа. Его действие в основном направлено на увеличение термоокислительной и озонной стойкости резин.
Известен комплексный противостаритель для резин, состоящий из порошкообразного носителя оксида цинка и коллоидной кремнекислоты и жидкого сплава противостарителей, полученного при 70-90°С, содержащего N-изопропил-N-фенил-n-фенилендиамин, ε-капролактам, борную кислоту, салициловую кислоту и оксид цинка. Порошкообразный носитель является твердой оболочкой капсул, препятствующей проникновению сквозь нее жидкого вещества капсулы и превращения порошкообразного продукта в пасту (Патент RU 2531200, МПК С08K 13/02, C08L 21/00, 20.10.2014).
И в этом случае недостатком данного противостарителя является невозможность обеспечения резинам высокого уровня стойкости к абразивному износу. Его действие также направлено в основном на увеличение термоокислительной и озонной стойкости резин.
Наиболее близким по совокупности признаков является комплексный противостаритель для резин, состоящий из порошкообразного носителя (образующего капсульную оболочку) - коллоидной кремнекислоты и капсулируемого вещества - жидкого сплава противостарителей, содержащего N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин, оксид цинка, ε-капролактам и салициловую кислоту (Патент RU 2559469, МПК C08L 21/00, С08K 3/22, С08K 5/09, С08K 5/18, 10.08.2015).
Однако запатентованный противостаритель не обеспечивает высокой ходимости шине. Лабораторные испытания, проводимые на машине типа Грассели, образцов резин из резиновых смесей, содержащих данный противостаритель, указывают на относительно низкий уровень износостойкости.
Задачей настоящего изобретения является создание комплексного противостарителя для резин с повышенной стойкостью к абразивному износу, эксплуатируемых при повышенных температурах.
Техническим результатом является повышенная устойчивость резин к абразивному износу.
Поставленный технический результат достигается при использовании комплексного противостарителя для резин с повышенной стойкостью к абразивному износу, состоящего из порошкообразного носителя - коллоидной кремнекислоты и жидкого сплава противостарителей, содержащего производное n-фенилендиамина, ε-капролактам, оксид цинка и салициловую кислоту, при соотношении сплава и коллоидной кремнекислоты, равном 45-55 : 55-45 мас.ч. соответственно, при этом противостаритель дополнительно содержит фталевый ангидрид, а в качестве производного n-фенилендиамина содержит N-(1,3-диметилбутил)-N-фенил-n-фенилендиамин, при следующем соотношении ингредиентов жидкого сплава, мас. %:
салициловой кислоты - 8,7
фталевого ангидрида - 2,0
оксида цинка - 29,5
ε-капролактама - 29,9
N-(1,3-диметилбутил)-N-фенил-n-фенилендиамина - 29,9.
Заявляемый комплексный противостаритель представляет собой капсулу с оболочкой из коллоидной кремнекислоты и капсулируемое вещество, синтезируемое из салициловой кислоты, фталевого ангидрида, оксида цинка, ε-капролактама и N-(1,3-диметилбутил)-N-фенил-n-фенилендиамина. При этом коллоидная кремнекислота с капсулируемое вещество (жидкий сплав противостарителей) берутся исходя из соотношения 45-55 : 55-45 мас. ч. соответственно.
Синтез комплексного противостарителя (ПPC-1N6) для резин с повышенной стойкостью к абразивному износу осуществляется при 130°С.
Для приготовления 100 г жидкого сплава противостарителей использовали 29,9 г ε-капролактама, 29,9 г N-(1,3-диметилбутил)-N-фенил-n-фенилендиамина, 2,0 г фталевого ангидрида, 8,7 г салициловой кислоты и 29,5 г оксида цинка.
Расплав N-(1,3-диметилбутил)-N-фенил-n-фенилендиамин - ε-капролактам в процессе синтеза выполняет функцию не только дисперсионной среды, но и способствует формированию комплексных солей.
Фталевый ангидрид дает возможность получения полимерной комплексной соли и тем самым, создавая пространственные затруднения, обеспечивает, совместно с N-(1,3-диметилбутил)-N-фенил-n-фенилендиамином, наибольший эффект в повышении сопротивления абразивному износу, не только в поверхностных слоях вулканизата, но и в слоях, удаленных от поверхности. Причем N-(1,3-диметилбутил)-N-фенил-n-фенилендиамин координирован цинком и обладает меньшей способностью к миграции в поверхностные слои резины.
Идентификация структуры полученного вещества свидетельствует о получении двух комплексных солей: салицилата цинка и полифталата цинка. Так, количество воды, выделившейся в результате реакции салициловой кислоты и фталевого ангидрида с оксидом цинка и отобранное насадкой Дина-Старка, составляет 95% от стехиометрического. ε-Капролактам, выполняющий, в начале синтеза соли, функцию дисперсионной среды, способен отмываться водой (растворимость ε-капролактама в воде составляет 500 г на 1 литр). Остальные компоненты, взятые для синтеза соли, в воде растворяются очень плохо, поэтому их присутствие в промывных водах маловероятно. Количество отмытого, из реакционной смеси ε-капролактама, после 1 и 5 мин синтеза соответственно составляет 2 и 1% мас. Видно, что по мере вхождения ε-капролактама в лигандную сферу комплексной соли его отмывка затрудняется и может практически прекратиться (в условиях данного опыта к 10 мин.).
Еще одним, косвенным доказательством образования комплексных солей является изменение окраски, происходящее в процессе синтеза и свойственное, как правило, такого рода химическим превращениям. Окраска меняется от черной - до темно-фиолетовой.
Таким образом, в результате синтеза капсулируемое вещество представляет собой салицилат и полифталат цинка с координацией цинком ε-капролактама и N-(1,3-диметилбутил)-N-фенил-n-фенилендиамина.
Заявляемое соотношение компонентов комплексного противостарителя является наиболее предпочтительным, в том числе и с позиции обеспечения вязкости капсулируемой системы в целом.
Для получения комплексного противостарителя используется ε-капролактам по ГОСТ 7850-86, оксид цинка по ГОСТ 202-84, салициловая кислота по ГОСТ 624-70, фталевый ангидрид по ГОСТ 7119-77 и N-(1,3-диметилбутил)-N-фенил-n-фенилендиамин (6PPD) китайского производства фирмы DALIAN RICHONCHEM CO., LTD.
При качении по асфальтовому покрытию и особенно в условиях торможения температура резинового массива протектора может развиваться до 90-100°С. При этом сопротивление абразивному износу со стороны асфальтного покрытия обеспечивают каучуки общего назначения, в том числе и синтетический полиизопреновый каучук (СКИ-3), а также противостарители.
Преимущества от использования в резиновых смесях заявляемого комплексного противостарителя (ПРС-1N6) показаны на примере известной и широко используемой резиновой смеси для беговой части протектора на основе СКИ-3, содержащей в качестве противостарителей, как правило, производные n-фенилендиамина и ацетонанила в дозировках соответственно 1,0-1,5 и 1,0-2,0 масс. ч. [Справочник резинщика. Материалы резинового производства. М.: Химия, 1971 г. С.330-335].
Резиновые смеси и их вулканизаты с заявляемым противостарителем сравнивали с контрольными резиновыми смесями и их вулканизатами. Все резиновые смеси готовили по общепринятой технологии. Вулканизацию проводили в прессе с электрообогревом при температуре 155°С в оптимуме вулканизации.
Составы резиновых смесей с разными противостарителями представлены в Таблице 1.
Figure 00000001
При оценке физико-химических свойств резин проводили их термоокислительное старение, для того чтобы имитировать процессы, протекающие в шине, принимая во внимание, что разогрев массива шины при ее качении будет ускорять термоокислительные процессы, что, естественно, не может не отразиться на абразивном износе.
Физико-механические свойства резин представлены в Таблице 2.
Figure 00000002
Из таблицы 2 видно, что смеси, приготовленные с использованием заявляемого комплексного противостарителя, обладают более высоким уровнем абразивной износостойкости и стойкости к термоокислительному старению в сравнении со стандартами сравнения и прототипом.
Таким образом, комплексный противостаритель для резин с повышенной стойкостью к абразивному износу, состоящий из порошкообразного носителя - коллоидной кремнекислоты и жидкого сплава противостарителей, содержащего N-(1,3-диметилбутил)-N-фенил-n-фенилендиамин, ε-капролактам, фталевый ангидрид, оксид цинка и салициловую кислоту, при соотношении сплава и коллоидной кремнекислоты, равном 45-55 : 55-45 мас. ч., соответственно, при заявленном соотношении ингредиентов, обеспечивает повышение устойчивости резин к абразивному износу.

Claims (2)

  1. Комплексный противостаритель для резин с повышенной стойкостью к абразивному износу, состоящий из порошкообразного носителя - коллоидной кремнекислоты и жидкого сплава противостарителей, содержащего производное n-фенилендиамина, ε-капролактам, оксид цинка и салициловую кислоту, при соотношении сплава и коллоидной кремнекислоты, равном 45-55 : 55-45 мас. ч. соответственно, отличающийся тем, что противостаритель дополнительно содержит фталевый ангидрид, а в качестве производного n-фенилендиамина содержит N-(1,3-диметилбутил)-N-фенил-n-фенилендиамин, при следующем соотношении ингредиентов жидкого сплава, мас. %:
  2. салициловая кислота 8,7 фталевый ангидрид 2,0 оксид цинка 29,5 ε-капролактам 29,9 N-(1,3-диметилбутил)-N-фенил-n-фенилендиамин 29,9
RU2017135748A 2017-10-05 2017-10-05 Комплексный противостаритель для резин с повышенной стойкостью к абразивному износу RU2656489C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017135748A RU2656489C1 (ru) 2017-10-05 2017-10-05 Комплексный противостаритель для резин с повышенной стойкостью к абразивному износу

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017135748A RU2656489C1 (ru) 2017-10-05 2017-10-05 Комплексный противостаритель для резин с повышенной стойкостью к абразивному износу

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2656489C1 true RU2656489C1 (ru) 2018-06-05

Family

ID=62560324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017135748A RU2656489C1 (ru) 2017-10-05 2017-10-05 Комплексный противостаритель для резин с повышенной стойкостью к абразивному износу

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2656489C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3666716A (en) * 1966-04-07 1972-05-30 Uniroyal Inc Derivatives of diphenylamine and the phenylnaphthylamines as antioxidants and as synergists with dialkyl 3,3{40 -thiodipropionates
US20110203712A1 (en) * 2006-11-09 2011-08-25 Michelin Recherche Et Technique S.A. Rubber Composition for Tires Incorporating a Novel Antioxidant System
JP2012017440A (ja) * 2010-07-09 2012-01-26 Bridgestone Corp ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤ
WO2013089214A1 (ja) * 2011-12-16 2013-06-20 住友化学株式会社 ゴム用老化防止剤
RU2531200C1 (ru) * 2013-03-28 2014-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Комплексный противостаритель для резин
RU2559469C1 (ru) * 2014-01-09 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Комплексный противостаритель для резин

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3666716A (en) * 1966-04-07 1972-05-30 Uniroyal Inc Derivatives of diphenylamine and the phenylnaphthylamines as antioxidants and as synergists with dialkyl 3,3{40 -thiodipropionates
US20110203712A1 (en) * 2006-11-09 2011-08-25 Michelin Recherche Et Technique S.A. Rubber Composition for Tires Incorporating a Novel Antioxidant System
JP2012017440A (ja) * 2010-07-09 2012-01-26 Bridgestone Corp ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤ
WO2013089214A1 (ja) * 2011-12-16 2013-06-20 住友化学株式会社 ゴム用老化防止剤
RU2531200C1 (ru) * 2013-03-28 2014-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Комплексный противостаритель для резин
RU2559469C1 (ru) * 2014-01-09 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Комплексный противостаритель для резин

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3012290B1 (en) Tire rubber composition and pneumatic tire
KR102668378B1 (ko) 노화방지 및 내피로 효능을 갖는 화합물 및 상기 화합물을 포함하는 조성물
TWI476238B (zh) 經處理之填料,包含其之組成物及所製得之物件
TW201520280A (zh) 經處理的塡料、包含該塡料的組成物及由該塡料製造的物件(二)
CN102574420B (zh) 具有可控的抗表面缺陷形成的轮胎
DE112013001702T5 (de) Kautschukzusammensetzung und Luftreifen, der diese verwendet
TW201544542A (zh) 橡膠組成物、輪胎、胺化合物及老化防止劑
US4309318A (en) Tread compositions for tires having low rolling resistance
RU2656489C1 (ru) Комплексный противостаритель для резин с повышенной стойкостью к абразивному износу
CN104530414B (zh) 一种橡胶制品用白炭黑分散剂的制备及其应用
RU2443730C1 (ru) Вулканизуемая резиновая смесь
RU2559469C1 (ru) Комплексный противостаритель для резин
KR100285147B1 (ko) 내마모성이개량된공기타이어
RU2620058C1 (ru) Комплексный противостаритель для резин
JP4416043B2 (ja) 天然ゴムマスターバッチの製造方法
WO2017025180A1 (en) Hydrocarbon wax composition, method for the production thereof and use thereof as additive in rubber
EP3207090B1 (en) Improved rubber compositions and uses thereof
DE112017005185B4 (de) Pneumatischer Reifen
JPH1017848A (ja) ポリオレフイン系樹脂に対する透明化剤、その製造方法及び透明性が改良されたポリオレフイン系樹脂組成物
US2189417A (en) Antioxidant
KR20030092374A (ko) 고속 타이어용 언더트레드 고무조성물
EP3634939B1 (en) Methods of making compounds having antidegradant and antifatigue efficacy
WO2007130262A1 (en) Antiozonant blends
JPH11293035A (ja) タイヤ用ゴム組成物
JPH111576A (ja) ゴム組成物およびそれをトレッドゴムに用いた重荷重用空気入りタイヤ

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201006