SU770119A1 - Вулканизуема резинова смесь на основе карбоцепного каучука - Google Patents

Abstract

ВУЛКАНИЗУЕМАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ НА ОСНОВЕ КАРБОЦЕПНОГО КАУЧУКА, включак ца  активную печную сажу в виде агрегатов сросшихс  сферических частиц диаметром 110-600 А, отличающа с  тем, что, с целью повышени  износостойкости и прочности полученных на ее основе вулканизатов , сажа имеетстепень с эастани  частиц в агрегате 0,030 ,09 при следующем соотношении компонентов , мас.ч. Каучук100 Активна  печна  сажа.40-100о (Л

Description

ТШ

СО

-.t JSii

- ntmif 1 Изобретение относитс  к вулканизуемым , реэиновьЕи смес м на основе карбоцепных каучуков   может быть использовано в тинной реэино-технической и других каучукоперерабатываюпщх отрасл х промьппенности. Известны вулканизуемые резиновы г смеси на основе карбоцепных каучуков и газовой канальной сажи lj . Вулканизаты смесей обладают высоким прочностньми свойствами, но имеют неудовлетворительную износостойкост Кроме того, газова  канальна  сажа  вл етс  дорогим и дефицитным продуктом , так как производитс  малоэфективным морально устаревшим способом . Известны также вулканизуема  резинова  смесь на основе карбоцеп- ных каучуков или их комбинаций и активной печной сажи, состо щей из агрегатовсросшихс  сферических частиц диаметром 110-600 А с числом частиц в агрегате от 20 жл 600 и степенью г& срастани  0,1 и более 2 Указанна  смесь наиболее близка за  л емой и вз та за прототип. Однако вулканизаты этой смеси не удовлетво р ют все возрастающим требовани м шинной и резинотехнической промьш ленности по износостойкости и прочностным свойствам. Цель изобретени  - повышение изн состойкости и прочностных свойств вулканизатов смеси. Цель достигаетс  тем, что в изве стной вулканизуемой резиновой смеси активна  печна  сажа имеет степень срастани  частиц в агрегате 0,030 ,09 при следующем соотношении компонентов , мае.ч.: каучук 100,0; активна  печна  сажа 40-100. И основе предлагаемого изобретени  лежит установленный неожиданный эффект, заключающийс  в том, что износостойкость и прочностные свойства вулканизатов резиной смеси зависит от степени срастани  частиц в агрегатах сажи при равных значени х ее дисперсности, структурности и химии поверхности. Иными словами, свойства резин зависит от того, какую степень открытости имеет агре raj по отношению к макромолекулам полимерной среды. Существующие методики определени открытости агрегата сажи основаны на статической св зи формы плоского 92 изображени  агрегата на .электронной микрофотографии с объемом пустот в агрегате. Они предусматривают определенную взаимосв зь между известными физико-химическими свойствами сажи и величинами ее агрегатов,выражающуюс  системой двух уравнений. г-рнг 3k|i t2k|i ГШ-г|зУп - 2рГ л .n(V3kf5 + 2icft ; 1 где М - показатель абсорбции дибутил- фталата, определ емый по ГОСТ 7885-77; . м удельна  внешн   (доступна  дл  взаимодействи  с полимером ) поверхность, учитывающа  потерю части площади на контакты, которые определ етс  по адсорбции цетилтримпетиламмонийбромида (ЦТАБ) по ТУ 3811562-77; Р -. удельна  поверхность, определ ема  с помощью электронного микроскопа; - среднее число контактов дл  одной частицы; f - средн   степень срастанид частиц в агрегате; h - среднее число частиц в агрегате , определ емое по методике Медалина. Степень срастани  частиц в агрегате определ етс  решением системы двух уравнений с двум  неизвестными в отношении. Сажа, примен юща с  в предлагаемой вулканизуемой резиновой смеси, имеет степень срастани  частиц в агрегате в пределах 0,03-0,09. , Агрегаты со степенью срастани  частиц ниже 0,03 имеют очень низкую механическую прочность, разрушаютс  при гранул ции и смешении с каучуком , что затрудн ет процесс диспергировани  такой сажи и ухудшает прочностные свойства резки. При повышении степени срастани  агрегатов выше 0,09 уменьшаетс  открытость их поверхности дл  полимера, что характерно дл  всех существующих типов печной сажи (ПМ-ЗОВ, ПМ-50, ПМ-75, ПМ-ЮО, ПМ-1Х)ОВ и др. ), уступающих саже в .предлагаемой смеси по усиливающим свойствам. В качестве каучука в предлагаемой вулканизуемой резиновой смеси могут быть использованы натуральный и синтетическийкаучуки - изопреновый , бутадиеновый, сополимеры бутадиена со стиролом или акрилонитрилом , бутилкаучук, а также различные двойные и тройные комбинации каучуков,.Содержание активной печной сажи с уменьшенной степенью срастани  частиц колеблетс  от 30 до too мае.ч. на 100 мае.ч. каучука , в зависимости от назначени  смеси и дисперсности сажи. В резиновой смеси дл  каркаса шины оно составл ет 30-50 мае.ч. иа 100 мае каучуков, так как при меньшем количестве сажи не обеепечиваете  требуема  прочноеть резин, а при более выеоких количествах резко енижаютс  динамические свойства резин. Б рези новой смеси дл  протектора пшны е целью повьшени  изноеоетойкоети резин примен ют высокодисперензто сажу е размером чаетиц 110-ЗООА и количеетво сажи увеличивают до 60-70 мае.ч. на 100 мае.ч. каучука При количествах еажи выше или ниже указанной нормы износостойкость резин падает. В резиновой смеси дл  некоторыхрезинотехничееких изделий примен ют еажу средней дисперсности (с размером частиц 400-600А) и содержание еажи довод т до 100 мае.ч на 100 мае.ч. каучука. Кроме каучука и еажи, в состав вулканизуемой резиновой смеси вход т ускорители и активаторы вулкани зации (альтакс, еульфенамиды, окись цинка и др.)„ сера, плаетифи194 кагоры (масло ПН-бШ, дибутилфталат и др.), наполнители, противоетарители и другие целевых добавки. Приготовление вулканизуемой резиновой смеси осуществл ют на обычном смесительном оборудовании (вальцы, резиносмесители ) по известным режимам. Пример 1. На лабораторных вальцах при температуре валков 50+ +6 С готов т вулканизуемую резиновую смесь следующего состава, мае.ч.: бутадиен-метилстирольный каучук СКМС-ЗОАРК-100, стеарин-1, окись цинка-5, альтакс-2, еера-2 и сажа П-225М- 40. Сажа П-225Мполучена из смеси антраценового масла с термогозойлем в соотношении 90:10 по усовершенствованной технологии печного процесса, имеет д 1аметр частиц 215А, удельную поверхность по ЦТАБ 99 , абсорбцию дибутилфталата 99 мл/100 г, среднее число контактов дл  одной частицы 2,73 и етепекь ерастани  частиц в агрегате 0,080. Одновременно готов т контрольную резиновую смесь с таким же количеством серийной печной сажи ПМ-ШО, котора  имеет диаметр частиц 221А, удельную поверхность по ЦТАБ 98 , абсорбцию дибутилфтала 102.ьш/100 г, среднее число контактов дл  одной частицы 3,16 и степень срастани  частицы в агрегату 0,11. Образцы дл  испытани  вулканиз тот в процессе при температуре 143 С в течение 80 мин. Результаты испытаний опытной.и контрольной резиновых смесей и их вул (санизатов приведены в табл. 1.

-

vO

1 40

см

LO

о ш

 

0)

о

(U

г о

CS

1Л

(О

ю f- о

s о

5

«ч

1О

ш

n

Э

1

О

«J

до Н о

о m О И S

S &

3-S и

cijHiO

жЕГО о) со

0)Ж S

О.Л р,

м« с 7 Пример 2. Вулканизуемую резиновую смесь готов т по примеру 1, но примен ют печную сажу П-136М в количестве 50 вес.ч. на 100 вес. каучука марки П-136 М. Сажа П-136М имеет диаметр частиц 158А, удельну поверхность по ЦТАБ 119 , абсо цию дибутилфталата 114 мл/100 г, среднее число контактов дл  одной частицы 2,70 и степень срастани  частиц в агрегате 0,065. В контрол ной смеси примен ют известную печную сажу марки ПМ-120В с диаметром чаЬтиц 162А, удельной поверхностью по ЦТАБ 124 , абсорбцией дибутилфталата 118 мл/100 г, средним ч лом контактов дл  одной частицы 4,15 и степенью срастани  частиц в агрегате 0,13. Результаты испыта ни  смесей и их вулканизаторв прив дены в табл. 1. Пример 3. Вулканизуемую ре зиновую смесь готов т по примеру 1 но примен ют печную сажу маоки 11-226 М в количестве 50 вес.ч. на 100 Bec.tj. каучука. Сажа П-226М имеет диаметр частиц 220А,удельную поверхность по ЦТАБ 100 , абсорбцию дибутилфталата 102 мл/100 г среднее число контактов дл  одной частицы 2,15 и среднюю степень срас тани  частиц в агрегате 0,03. В контрольной смеси примен ют известную печную сажу марки ПМ-1ООВ (ТУ 3811516-71) с диаметром частиц 218А, удельной поверхностью по ЦТАБ 101 , абсорбцией дибутилфталата 112 мл/100 г, средним число контактов дл  одной частицы 3,68 и средней степенью срастани  частиц в агрегате 0,124. Результаты испытаний смесей и их вулканизатов приведены в табл. 1. Цример 4.В лабораторном резиносмесителе при загрузке каучука 1900 г готов т вулканизуемую резиновую смесь дл  протектора шины следующего состава, вес.ч.: изопреновый каучук СКИ-3-20, цисполибутадиен СКД-40, бутадинен-ме198 тилстирольный каучук СКМС-ЗОАРКМ-27-40 . олеинова  кислота-2, канифоль- 1 , спецбитум-2, масло ПН-6111-15, окись цинка-3, сульфенамид Ц-0,8, противостаритель 4010NA-1- сантофлекс AW-1, сера - 1,6 и активна  печна  сажа ПМ-105-65. Сажа ПМ-105 имеет диаметр частиц 206А, удельную поверхность по ЦТАБ 102 , абсорбцию дибутилфталата 103 мл/100 г, среднее число контактов дл  одной частицы 2,90 и средннио степень срастани  частиц в агрегате 0,09. В контрольной смеси такого же состава примен ют печную сажу ПМ-ЮО, физикохимическа  характеристика которой указана в примере 1. Результаты испытани  смесей и их вулканизатов приведены в табл. 1. . Пример 5. На лабораторных вальцах готов т вулканизуемую резиновую смесь следующего состава, вес.ч. бутадиен-метилстирольный каучук СКМС-ЗОАРК-100, стеарин-2, окись цинка - 5, альтакс-2, масло ПН-бШ 10 , сера-2 и активна  печна  сажа П-506М - 100. Сажа П-506М имеет диаметр частиц 480А, удельную поверхность по ЦТАБ 52 , абсорбцию дибутилфталата 101 мл/100 г, среднее число контактов дл  одной частицы 2,44 и среднюю степень срастани  частиц в агрегате 0,06. В контрольной смеси такого же состава примен ют известную печную сажу ПМ-50 с диаметром частиц 470А, удельной поверхностью по ЦТАБ 52 , абсорбцией дибутилфталата 101 мл/100 г, средним числом контактов дл  одной частицы 3,35 и средней степенью срастани  частиц в агрегате 0,109. Результаты испытани  смесей и их вулканизатов приведены в табл. 1. Таким образом вулканизаты предлагаемой резиновой смеси превосход т известные резины по напр жению,при 300% удлинени  на 4-7%, по прочности на 6-9% и по износостойкости на 4-10%.

Claims (1)

1. ВУЛКАНИЗУЕМАЯ РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ НА ОСНОВЕ КАРБОЦЕПНОГО КАУЧУКА, включающая активную печную сажу в виде агрегатов сросшихся сферических частиц диаметром 110-600 А, отличающаяся тем, что, с целью повышения износостойкости и прочности полученных на ее основе вулканизатов, сажа имеет степень срастания частиц в агрегате 0,030,09 при следующем соотношении компонентов, мае. ч.¹:

   Каучук 100

   Активная печная сажа 40-100 о ω