АРАМИДНЫЕ ЧАСТИЦЫ, СОДЕРЖАЩИЕ ПЕРОКСИДНЫЙ ИНИЦИАТОР РАДИКАЛО-ЦЕПНОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ
ARAMID PARTICLES CONTAINING PEROXIDE RADICAL CHAIN POLYMERISATION INITIATOR

Изобретение относится к арамидным частицам, содержащим пероксидный инициатор радикало-цепной полимеризации, композиции эластомера, содержащей арамидные частицы, изделиям с тонким слоем резины и резинотехническим изделиям, содержащим арамидные частицы, и к способу вулканизации резиновой смеси.
Адгезионные системы для каучуков и других эластомеров в общем смысле известны. WO 95/22576 относится, например, к адгезионной системе, предназначенной для использования с каучуками, синтетическими эластомерами и другими ненасыщенными полимерами. Представленная в данном документе система раскрывает адгезионную систему, содержащую изоцианатное соединение, полиненасыщенный полимер и пластификатор. К указанной адгезионной системе для выполнения других функций могут быть также добавлены другие вещества, для способствования связыванию с каучуком и другими полимерами может быть добавлен, например, инициатор свободно-радикальной полимеризации или генератор. Инициатор свободно-радикальной полимеризации или генератор будет взаимодействовать с другими компонентами адгезионной системы указанного изобретения или изоцианатом, или концевыми, или боковыми группами любого полиненасыщенного полимера. Добавленное количество свободно-радикального инициатора не раскрыто, но специалисту в данной области известно, что добавление для такой цели включает только небольшие количества свободно-радикального инициатора. В патентах США № 3484333 и № 3674542 раскрыты, например, составы для проклейки стекловолокон. Стекловолокна используются в качестве армирующих материалов для эластомеров и пластиков. Проклейка содержит эластомер и гидролизуемый силан. Согласно формуле изобретения проклейка может содержать вулканизующее вещество, генерирующее свободные радикалы, такое как пероксид, в количестве от 1 до 6 мас.% в расчете на твердые частицы ненасыщенного сополимера, что соответствует только от 0,1 до 0,6 мас.% в расчете на массу волокон. В примере 15 патента США № 3484333 стекловолоконную ткань обрабатывают проклейкой, содержащей 95 частей толуола, 4 части сополимера бутадиена и стирола, 1 часть силана, 0,08 частей дикумилпероксида и 0,08 частей 2,5-диметил-2,5-ди(трет-бутил)пероксигексана. Принимая общий привес состава для проклейки 300 мас.% по отношению к стекловолокну, проклеенное стекловолокно содержит в жгуте после сушки 0,4 мас.% пероксида.
Указанные количества пероксида являются общепринятыми, как ясно также следует, например, из патента США № 5319003, в котором раскрыта термоотверждающаяся смесь для покрытия непрерывного волокна. Термоотверждающаяся смесь содержит ненасыщенный сложный полиэфир или полимер сложных виниловых эфиров, стирол и полимер, снимающий напряжение. Термоотверждающаяся смесь может дополнительно содержать катализатор отверждения, такой как органический пероксид водорода. Количество использованного пероксида будет обычно составлять от примерно 0,1 до 4 масс. частей и предпочтительно от 1 до 2 масс. частей инициатора на 100 масс. частей смеси смолы и полимера, снимающего напряжение. В таблице 1 количество пероксида составляет, например, 0,28 мас.%, что соответствует 0,4 мас.% в расчете на массу стекловолокна. В патенте США № 6191286 подобным образом используют состав для проклейки, содержащий ненасыщенный имидосилан и смолистую среду, при этом состав для проклейки может включать инициатор свободно-радикальной полимеризации, такой как органический пероксид водорода. Состав для проклейки подают на неорганический твердый материал в количестве от примерно 0,01 мас.% до примерно 10 мас.% и предпочтительно от 0,1 до 0,5 мас.% в расчете на массу неорганического твердого материала. В примере 3 стекловолокно сначала погружают в 0,5 мас.% раствор силана и сушат и затем погружают в раствор толуола, содержащий 0,15 мас.% дикумилпероксида. Принимая общий привес состава для проклейки 300 мас.% по отношению к стекловолокну, стекловолокно содержит после сушки 0,45 мас.% пероксида.
Таким образом, органические пероксиды использовались в составах для проклейки волокон с целью улучшения адгезии, однако использованные при этом количества не превышали 0,5 мас.% относительно массы жгута из волокон.
В настоящее время найдено, что добавление пероксидов к арамидным частицам может быть использовано для снижения эффекта Payne и гистерезиса (тангенс дельта) каучука или других эластомерных изделий, не говоря уже об их известной способности повышать адгезию. Указанный эффект может быть обнаружен, однако, только при использовании пероксидов в количествах, которые являются большими величинами, чем количества, использованные до настоящего времени.
Настоящее изобретение относится к арамидным частицам, содержащим пероксидный инициатор радикало-цепной полимеризации, при этом частицы содержат 3-40 мас.% пероксидного инициатора радикало-цепной полимеризации в расчете на массу арамидных частиц. Частицы более предпочтительно содержат от 6 до 30 мас.% пероксида.
Пероксид может представлять собой любое соединение, которое содержит, по меньшей мере, одну пероксидную группу. Подходящие пероксиды включают органические моно- или биспероксиды. Пероксиды могут быть технически чистыми или смешаны с неорганическим носителем, таким как глина или диоксид кремния, полимерным носителем, таким как ТЭПК (EPDM), или с комбинациями указанных носителей. Пероксиды могут быть, кроме того, разбавлены растворителем или маслом, таким как парафиновое масло. Пероксиды могут быть, кроме того, диспергированы в силиконовом масле.
Примеры подходящих пероксидов включают циклический пероксид, диацилпероксид, диалкилпероксид, гидропероксид, перкарбонат, пердикарбонат, пероксиэфир, пероксид кетона, производные пероксида кетона, неорганический пероксид, пероксикеталь, смешанный пероксид и смеси любых двух или более указанных пероксидов. Пероксид более предпочтительно выбран из диалкилпероксикеталя, диалкилпероксида, ди(алкилперокси)алкилена, ди(алкилперокси)аралкилена, алкилацилпероксида, алкилгидропероксида или их смеси, такой как смесь дикумилпероксида, ди(трет-бутил)пероксида, ди(трет-бутилпероксиизопропил)бензола, трет-бутилперокси-3,5,5-триметилгексаноата, 2,5-диметил-2,5-ди(трет-бутилперокси)гексана, кумилгидропероксида, 1,1-(трет-бутилперокси)циклогексана и 1,1-(трет-бутилперокси)-3,3,5-триметилциклогексана. Пероксид наиболее предпочтительно представляет собой 1,1-(трет-бутилперокси)циклогексан или 1,1-(трет-бутилперокси)-3,3,5-триметилциклогексан.
В соответствии с другим аспектом изобретение относится к композиции эластомера, содержащей арамидные частицы, согласно п.7 формулы изобретения, в особенности к резиновой смеси, которая является продуктом реакции вулканизации эластомера, такого как каучук, вулканизующего агента и частиц в соответствии с изобретением. Частицы изобретения снижают гистерезис и эффект Payne и уменьшают разогрев резиновой смеси. Раскрыты также способ вулканизации, заявленный в п.11 формулы изобретения, который осуществляют в присутствии частиц, и применение указанных частиц в данном способе вулканизации эластомеров, в особенности каучуков. Вулканизующий агент может быть любым пероксидом или серой. Сера может быть заменена донором серы.
Настоящее изобретение относится также к способу вулканизации, который заявлен в п.11 формулы изобретения, осуществляемому в присутствии частиц, и к применению указанных частиц в вулканизации каучуков. Изобретение также включает в себя эластомер, в особенности резиновые изделия, которые содержат, по меньшей мере, эластомер (в особенности каучук), который вулканизован, предпочтительно вулканизованный серой или пероксидом, в присутствии указанных частиц.
Настоящее изобретение относится к эластомеру, в особенности к каучуку, имеющему превосходное поведение гистерезиса и уменьшенный разогрев, при этом не оказывается значительное неблагоприятное влияние на остальные свойства по сравнению с подобными системами вулканизации, содержащими серу или пероксид и не содержащими указанные частицы. Свойства эластомера, в особенности резиновой смеси, не зависят, кроме того, от времени между смешиванием и вулканизацией в течение, по меньшей мере, 28 дней.
Данное изобретение относится также к композиции эластомера, содержащей
(а) 100 масс. частей, по меньшей мере, одного натурального или синтетического эластомера, в частности каучука;
(b1) от 0,1 до 25 масс. частей серы и/или донора серы; или
(b2) от 0,1 до 20 масс. частей пероксида; и
(с) от 0,1 до 20 масс. частей вышеуказанных частиц.
Предпочтительные количества серы, соответственно донора серы, составляют от 1 до 20 масс. частей, более предпочтительно от 1 до 15 частей.
Предпочтительные количества пероксида для вулканизации составляют от 1 до 20 масс. частей, более предпочтительно от 1 до 15 частей.
Предпочтительные количества вышеуказанных частиц находятся в диапазоне от 0,5 до 10 масс. частей, более предпочтительно в диапазоне от 1 до 10 масс. частей.
Настоящее изобретение применимо ко всем природным и синтетическим эластомерам, в особенности к каучукам. Примеры каучуков включают, но без ограничения, природный каучук, бутадиенстирольный каучук, бутадиеновый каучук, изопреновый каучук, акрилонитрилбутадиеновый каучук, хлоропреновый каучук, изопренизобутиленовый каучук, бромированный изопренизобутиленовый каучук, хлорированный изопренизобутиленовый каучук, тройные сополимеры этилена-пропилена-диена, а также комбинации двух или более указанных каучуков и комбинации одного или более из указанных каучуков с другими каучуками и/или термопластичными соединениями.
Когда применяют серную вулканизацию, необходимый уровень серы во время процесса вулканизации обеспечивается серой, необязательно вместе с донорами серы, или только донорами серы. Примеры серы, которая может быть использована в процессе вулканизации, включают различные типы серы, такие как порошкообразная сера, осажденная сера и нерастворимая сера. Примеры доноров серы включают, но без ограничения, тетраметилтиурамдисульфид, тетраэтилтиурамдисульфид, тетрабутилтиурамдисульфид, дипентаметилентиурамгексасульфид, дипентаметилентиурамтетрасульфид, дитиодиморфолин и их смеси.
Вместо или в дополнение к сере могут быть использованы доноры серы. Термин «сера» в данном описании включает также доноры серы и смесь серы и донора(ов) серы. Количество серы, использованной в процессе вулканизации при употреблении доноров серы, означает количество серы, которое передается донором серы.
Настоящее изобретение, в частности, относится к вулканизованному серой эластомеру, который заявлен в пункте 7 формулы изобретения, в частности, к резиновой смеси, содержащей продукт реакции вулканизации: (а) 100 масс. частей, по меньшей мере, одного природного или синтетического эластомера, в особенности каучука; (b) от 0,1 до 25 масс. частей серы и/или донора серы, обеспечивающего от 0,1 до 25 масс. частей серы; и (с) от 0,1 до 20 масс. частей частиц изобретения. Термин «частица» означает любое трехмерное изделие из арамида, исключая, таким образом, растворы, эмульсии и подобные системы из арамида. Частица предпочтительно представляет собой порошок, измельченное волокно, штапельное волокно или изготовленные из них гранулы.
Частица настоящего изобретения основана на арамидных полимерах. Примеры таких полимеров включают пара-арамид и мета-арамид, а также комбинации из двух или более указанных полимеров. Частица наиболее предпочтительно является поли-пара-фенилентерефталамидным волокном, которое коммерчески доступно под торговым названием Twaron, или сополимером пара-фенилена/3,4'-оксидифенилентерефталамида, который коммерчески доступен под торговым названием Technora.
Количество серы, смешиваемой с эластомером, в частности с каучуком, в расчете на 100 частей эластомера, в частности каучука, обычно составляет от 0,1 до 25 масс. частей и более предпочтительно от 0,2 до 8 масс. частей. Количество частицы, смешиваемой с эластомером, в частности с каучуком, в расчете на 100 частей эластомера, в частности каучука, составляет от 0,1 до 20 масс. частей и предпочтительно от 0,2 до 15,0 масс. частей и более предпочтительно от 0,5 до 10 масс. частей, наиболее предпочтительно оно находится в диапазоне от 1 до 10 масс. частей. Вулканизующий агент и частица изобретения могут быть добавлены к эластомеру, в частности каучуку, в виде предварительно приготовленной смеси или одновременно, или отдельно, и они могут быть добавлены отдельно или вместе с другим эластомером, в частности с каучуком, а также в особенности с ингредиентами резиновой смеси. Обычно также желательно иметь в эластомере, в особенности в резиновой смеси, ускоритель вулканизации каучука. Могут быть использованы общеизвестные ускорители вулканизации. Предпочтительные ускорители вулканизации включают меркаптобензотиазол, 2,2'-меркаптобензотиазолдисульфид, сульфенамидные ускорители, включающие N-циклогексил-2-бензотиазолсульфенамид, N-трет-бутил-2-бензотиазолсульфенамид, N,N-дициклогексил-2-бензотиазолсульфенамид и 2-(морфолинотио)бензотиазол; ускорители, являющиеся производными тиофосфорной кислоты, тиурамы, дитиокарбаматы, дифенилгуанидин, диортотолилгуанидин, дитиокарбамилсульфенамиды, ксантаты, триазиновые ускорители и их смеси.
При применении ускорителя вулканизации его используют в количествах от 0,1 до 8 масс. частей в расчете на 100 масс. частей эластомера, в особенности резиновой смеси. Количество ускорителя вулканизации более предпочтительно составляет от 0,3 до 4,0 масс. частей в расчете на 100 масс. частей эластомера.
Способ вулканизации может быть также осуществлен с использование бессерных соединений, таких как пероксиды или комбинация оксидов металлов и этилентиомочевины. Способ бессерной вулканизации предпочтительно осуществляют с использованием пероксидов. Примеры пероксидов, которые могут быть использованы в способе вулканизации, включают различные типы диалкил-, алкиларалкил-, диаралкил-, алкилкеталя и диароилпероксида и их смеси. Пероксиды могут быть или моно-, или биспероксидами. Примеры таких пероксидов включают дикумилпероксид, ди(трет-бутил)пероксид, трет-бутилкумилпероксид, 2,5-диметил-2,5-ди(трет-бутилперокси)гексан, 2,5-диметил-2,5-ди(трет-бутилперокси)гексин-3, бутил 4,4-ди(трет-бутилперокси)валерат и ди(трет-бутилпероксиизопропил)бензол. Пероксиды могут быть технически чистыми или могут быть смешаны с неорганическим носителем, таким как глина или диоксид кремния, полимерным носителем, таким как ТЭПК, или с комбинацией указанных носителей. Пероксиды могут быть диспергированы в силиконовом масле.
Способ вулканизации может быть также осуществлен в присутствии полимеризуемого полифункционального мономера.
Количество пероксида, смешиваемого с эластомером, в особенности с каучуком, в расчете на 100 частей эластомера, в особенности каучука, обычно составляет от 1 до 20 масс. частей и более предпочтительно от 2 до 12 масс. частей. Количество частицы по изобретению, предпочтительно обработанной пероксидом армидной частицы или гранулы, смешиваемой с эластомером, в особенности с каучуком, в расчете на 100 частей эластомера, в особенности каучука, составляет от 0,1 до 20 масс. частей и предпочтительно от 0,2 до 15 масс. частей и более предпочтительно от 0,5 до 10 масс. частей и наиболее предпочтительно от 1 до 10 масс. частей. Указанные ингредиенты могут быть использованы в виде предварительно приготовленной смеси или добавлены одновременно или отдельно, и они могут быть добавлены отдельно или вместе с другим эластомером, а также в особенности с ингредиентами резиновой смеси.
Как в способе серной вулканизации, так и в способе пероксидной вулканизации может быть также использован другой традиционный эластомер, в особенности добавки каучука, в их обычных количествах. В эластомер, в особенности резиновую смесь, может быть включен, например, упрочняющий наполнитель, такой как углеродная сажа, кремнекислотные усилители, такие как диоксид кремния и глина, мел или другие минеральные наполнители, а также смеси наполнителей. Могут быть включены в общеизвестных количествах другие добавки, такие как переработанные масла, вещества для повышения клейкости, воски, антиоксиданты, антиозонанты, пигменты, смолы, пластификаторы, вещества для улучшения технологических свойств, фактис, компандирующие средства и активаторы, такие как стеариновая кислота и оксид цинка. Добавки каучука, которые могут быть использованы, хорошо известны специалистам в данной области и их обширный список может быть найден в учебниках, как например в W. Hofmann, «Rubber Technology Handbook, Chapter 4, Rubber Chemicals and Additives, pp 217-353, Hanser Publishers, Munich 1989.
В резиновую смесь в общеизвестных количествах могут быть также включены замедлители подвулканизации, такие как фталевый ангидрид, ангидрид пиромеллитовой кислоты, триангидрид бензолгексакарбоновой кислоты, 4-метилфталевый ангидрид, ангидрид тримеллитовой кислоты, 4-хлорфталевый ангидрид, N-циклогексилтиофталимид, салициловая кислота, бензойная кислота, малеиновый ангидрид и N-нитрозодифениламин. И наконец, в специальных применениях может быть также желательным включение усилителей адгезии стального корда, таких как кобальтовые соли и дитиосульфаты, в общеизвестных количествах.
Способ осуществляют при температуре 110-220°С в течение времени до 24 часов. Более предпочтительно способ осуществляют при температуре 120-190°С в течение времени до 8 часов в присутствии частиц изобретения в количестве от 0,1 до 20 масс. частей, более предпочтительно использование 0,5-1,0 масс. частей, наиболее предпочтительно использование 1-10 масс. частей частиц изобретения, в особенности содержащих порошок, измельченное волокно, штапельное волокно или изготовленные из них гранулы. Во время процесса вулканизации могут также присутствовать добавки к эластомеру, в особенности вышеупомянутая резиновая смесь. В более предпочтительном варианте способ вулканизации осуществляют при температуре 120-190°С в течение 8 часов или менее в присутствии, по меньшей мере, одного ускорителя вулканизации в количестве от 0,1 до 8 масс. частей в расчете на 100 масс. частей эластомера, в особенности каучука.
Изобретение включает также производственные изделия, такие как изделия с тонким слоем резины, шины, протекторы, подканавочные слои шин, ремни или шланги, которые содержат каучук, вулканизованный серой или пероксидом в присутствии частицы настоящего изобретения. Изделия с тонким слоем резины представляют собой продукты, произведенные из «снятого» латекса. «Снятой» латекс получают в виде побочного продукта во время приготовления латексного концентрата. Он имеет содержание сухого каучука только от 3 до 7% и очень низкое содержание загрязнений.
Далее изобретение пояснено следующими примерами, которые не следует истолковывать как ограничивающие изобретение каким-либо образом.
Экспериментальные методы
В следующих примерах осуществляли приготовление резиновой смеси, вулканизацию и испытание в соответствии со стандартными методами, за исключением случаев, когда оговорено иным образом: основные соединения смешивали в закрытом резиносмесителе типа смесителя Бенбери емкостью 1,6 л марки Farrel Bridge™ BR (предварительный нагрев при 50°С, скорость вращения ротора 77 об./мин, время смешивания - 5 мин при полном охлаждении).
К соединениям в двухвалковой мельнице Schwabenthan Polymix™ емкостью 150 л (фрикция 1:1,22, температура 70°С, 3 мин) добавляли вулканизующие ингредиенты. Определяли степень отверждения с использованием вибрационного реометра Монсанто™ MDR 2000E (дуга 0,5°) в соответствии с ISO 6502/1999. Определяли дельта S в виде степени сшивания вычитанием самого низкого крутящего момента (ML) из самого высокого крутящего момента (MH).
Листы и образцы для испытаний вулканизовали прямым прессованием в прессе марки Fontyne™ TP-400.
Осуществляли измерения предела прочности при растяжении с использованием динамометра марки Zwick™ 1445 (ISO-2 «упругие гантели», механические свойства при растяжении в соответствии с ASTM D 412-87, сопротивление раздиру в соответствии с ASTM D624-86).
Определяли истирание с использованием прибора Цвика для испытания на абразивный износ в виде потерь объема на 40 м пробега (DIN 53516).
Измеряли твердость (IRHD) в соответствии с ISO 48:1994.
Определяли разогрев резиновой смеси при деформировании и остаточную деформацию при сжатии после динамической нагрузки с использованием флексометра Гудрича™ (нагрузка 1 МПа, удар 0,445 см, частота 30 Гц, начальная температура 100°С, продолжительность работы - 120 мин или до разрыва; ASTM D 623-78. Проводили динамические механические анализы, определяли, например, модуль потерь и касательный модуль упругости с использованием динамического механического анализатора марки Eplexor™ (динамическая деформация 2%, частота 10 Гц, температура 60°С; ASTM D 2231).
Эффект Payne является специфической особенностью напряжение-деформация каучука, в особенности резиновых смесей, содержащих наполнители, такие как углеродная сажа. Измерение осуществляли в условиях циклической нагрузки и ясно показывали в виде зависимости вязкоупругого модуля накопления на амплитуде приложенной деформации. Измерение проводили при 100°С и частоте 20 циклов/мин с использованием анализатора переработки каучука (АПК) (RPA).
Пример 1
Поли-пара-фенилентерефталамид, являющийся коммерчески доступным под торговым названием Twaron, использовали в порошковой форме (Twaron 5011) и в виде 6 мм волокна короткой резки Twaron 1000 без покрытия. Trigonox 29-С75 коммерчески доступен от фирмы Akzo Nobel Polymer Chemicals. Trigonox 29 представляет собой 75 мас.% раствор 1,1-бис(трет-бутилперокси)-3,5,5-триметилциклогексана в уайт-спирите. Дикумилпероксид с концентрацией 99% коммерчески доступен от фирмы Aldrich. Luperox 331М80 коммерчески доступен от фирмы Arkema. Luperox 331M80 представляет собой 80 мас.% раствор 1,1-бис(трет-бутилперокси)циклогексана в уайт-спирите.
К примерно 25 г порошка Twaron 5011 добавляли раствор пероксида в ацетоне. Количество ацетона равнялось удвоенному суммарному количеству арамида и пероксида. Раствор полностью абсорбировался порошком. Растворителям: ацетону и, в случае Trigonox 29-C75, уайт-спиритам, - давали возможность испаряться до достижения постоянной массы порошка. Подобно обрабатывали волокна короткой резки Twaron 1000. В таблице 1 суммированы полученные смеси.
Таблица 1
<b>Обработки арамида</b>
Арамид:пероксид
мас.%: мас.%
мас.% активного кислорода
Обозначение композиции
Twaron 1000:DCP
74,9:25,1
1,49
Т1
Twaron 1000:Тх 29
90,8:9,2
1,05
Т2
Twaron 5011:DCP
77,3:22,7
1,50
Т3
Twaron 1000: Тх 29
86,7:13,3
1,41
Т4
Twaron 5011: Тх 29
86,4:13,6
1,48
Т5
DCP является дикумилпероксидом; Tx 29 является Trigonox 29-C75
Использованный ускоритель представлял собой N-циклогексил-2-бензотиазолсульфенамид (CBS). В таблице 2 представлены подробные составы.
Таблица 2
<b>Составы резиновых смесей, включающие арамидные частицы</b>
Эксперимент →
А
В
1
2
3
4
5
Ингредиенты ↓
NR SVR 10
80
80
80
80
80
80
80
Europene BR 40
20
20
20
20
20
20
20
Black N-326
55
53
53
53
53
53
53
Оксид цинка
5
5
5
5
5
5
5
Стеариновая кислота
2
2
2
2
2
2
2
Ароматическое масло
8
8
8
8
8
8
8
Противостаритель 6PPD
2
2
2
2
2
2
2
Антиоксидант TMQ
1
1
1
1
1
1
1
Sunolite 240
2
2
2
2
2
2
2
Ускоритель CBS
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
Сера
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
Т1
0
0
3
0
0
0
0
Т2
0
0
0
3
0
0
0
Т3
0
0
0
0
30
0
0
Т4
0
0
0
0
0
3
0
Т5
0
0
0
0
0
0
3
NR является натуральным каучуком; BR является полибутадиеном; 6PPD является N-1,3-диметилбутил-N'-фенил-пара-фенилендиамином; TMQ представляет собой полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолиновый антиоксидант; Sunolite 240 является микрокристаллическим воском; CBS является N-циклогексилбензотиазилсульфенамидом.
Вулканизованные каучуки, перечисленные в таблице 2, испытывали в соответствии со стандартами ASTM/ISO, раскрытыми в разделе «Экспериментальные методы». А и В являются контрольными экспериментами (только каучук) и 1-5 являются экспериментами в соответствии с изобретением. Результаты даны в таблицах 3-5.
.Таблица 3
<b>Влияние смесей при 100</b>°<b>С на технологические свойства (вязкость по вискозиметру Муни)</b>
Эксперимент→
А
В
1
2
3
4
5
ML (1+4), MU
42,8
43,1
40,2
37,2
40,9
37,7
39,0
Данные таблицы 3 показывают, что обработанные пероксидом арамидные частицы в соответствии с изобретением (смесь 1-5) показывают низкую вязкость, которая очевидна из значений ML (1+4).
Таблица 4
<b>Влияние смесей при 150°С на крутящий момент дельта</b>
Эксперимент→
А
В
1
2
3
4
5
Delta S, Нм
1,59
1,51
1,58
1,60
1,53
1,55
1,52
Данные в таблице 4 показывают, что частицы в соответствии с изобретением (1-5) не влияют на степень сшивания, что доказывается значениями дельта S.
Таблица 5
<b>Оценка обработанных пероксидом арамидных частиц в эффекте Payne</b>
Эксперимент→
А
В
1
2
3
4
5
Δ(G'<sub>0,7</sub>-G'<sub>20</sub>) (кПа)
161
159
101
113
94
78
88
Δ(G'<sub>0,7</sub>-G'<sub>90</sub>) (кПа)
207
205
150
155
141
122
131
Из данных, представленных в таблице 5, ясно, что частицы изобретения оказывают незначительное влияние на эффект Payne.
Пример 2
Сополимер пара-фенилена и 3,4'-оксидифенилентерефталамида, являющийся коммерчески доступным под торговым названием Technora, использовали в порошковой форме. Поли(метафениленизофталамид) коммерчески доступен под торговым названием Teijinconex, и его использовали как в виде порошка, так и в виде волокна короткой резки. Trigonox29-C75 коммерчески доступен от фирмы Akzo Nobel Polymer Chemicals. Trigonox 29-C75 представляет собой 75 мас.% раствор 1,1-бис(трет-бутилперокси)-3,5,5-триметилциклогексана в уайт-спирите. Luperox 331M80 коммерчески доступен от фирмы Arkema. Luperox 331М 80 представляет собой 80 мас.% раствор 1,1-бис(трет-бутилперокси)циклогексана в уайт-спирите.
К примерно 25 г порошка Teijinconex добавляли раствор пероксида в ацетоне. Количество ацетона равнялось удвоенному суммарному количеству арамида и пероксида. Раствор полностью абсорбировался порошком. Растворителям: как ацетону, так и уайт-спириту, - давали возможность испаряться до достижения постоянной массы порошка. Волокна короткой резки Teijinconex и порошок Technora обрабатывали подобно. В таблице 6 суммированы полученные смеси.
Таблица 6
<b>Обработки арамида</b>
Арамид:пероксид
мас.%: мас.%
мас.% активного кислорода
Обозначение композиции
Порошок Teijinconex: Tx 29
85,3:14,7
0,95
Т6
Порошок Teijinconex: Lx 331
83,4:16,6
0,97
Т7
Волокно Teijinconex: Tx 29
92,1:7,9
0,84
Т8
Порошок Technora: Tx 29
90,5:9,5
1,0
Т9
Lx 331 является Luperox 331М 80; Tx 29 является Trigonox 29-C75.
Использованный ускоритель представлял собой N-циклогексил-2-бензотиазолсульфенамид (CSB). В таблице 7 представлены подробные составы.
Таблица 7
<b>Составы резиновых смесей, включающие арамидные частицы</b>
Эксперимент→
C
D
6
7
8
9
Ингредиенты ↓
NR SVR 10
80
80
80
80
80
80
Europrene BR 40
20
20
20
20
20
20
Black N-326
55
53
53
53
53
53
Оксид цинка
5
5
5
5
5
5
Стеариновая кислота
3
3
3
3
3
3
Ароматическое масло
8
8
8
8
8
8
Противостаритель 6PPD
2
2
2
2
2
2
Антиоксидант TMQ
1
1
1
1
1
1
Sunolite 240
2
2
2
2
2
2
Ускоритель CBS
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
Сера
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
Т6
0
0
2
0
0
0
Т7
0
0
0
2
0
0
Т8
0
0
0
0
2
0
Т9
0
0
0
0
0
2
NR является натуральным каучуком; BR является полибутадиеном; 6PPD является N-1,3-диметилбутил-N'-фенил-п-фенилендиамином; TMQ представляет собой полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолиновый антиоксидант; Sunolite 240 является микрокристаллическим воском; CBS является N-циклогексилбензотиазилсульфенамидом.
Вулканизованные каучуки, перечисленные в таблице 7, испытывали в соответствии со стандартами ASTM/ISO, раскрытыми в разделе «Экспериментальные методы». С и D являются контрольными экспериментами (только каучук) и 6-9 являются экспериментами в соответствии с изобретением. Результаты даны в таблицах 8-10.
Таблица 8
<b>Влияние смесей при 100</b>°<b>С на технологические свойства (вязкость по вискозиметру Муни)</b>
Эксперимент→
C
D
6
7
8
9
ML (1+4), MU
45,5
42,6
42.6
44,5
40,9
39,1
Данные таблицы 8 показывают, что обработанные пероксидом арамидные частицы в соответствии с изобретением (смесь 6-9) показывают низкую вязкость, которая очевидна из значений ML (1+4).
Таблица 9
<b>Влияние смесей при 150°С на крутящий момент дельта</b>
Эксперимент→
C
D
6
7
8
9
Delta S, Нм
1,59
1,49
1,47
1,49
1,55
1,49
Данные в таблице 9 показывают, что частицы в соответствии с изобретением (6-9) не влияют на степень сшивания, что доказывается значениями дельта S.
Таблица 10
<b>Оценка обработанных пероксидом арамидных частиц в эффекте Payne</b>
Эксперимент→
C
D
6
7
8
9
Δ(G'<sub>0,7</sub>-G'<sub>20</sub>) (кПа)
162
132
95
92
102
92
Δ(G'<sub>0,7</sub>-G'<sub>90</sub>) (кПа)
211
178
143
142
149
134
Тангенс δ
0,152
0,143
0,118
0,111
0,117
0,126
Из данных, представленных в таблице 10, ясно, что частицы изобретения оказывают незначительное влияние на эффект Payne и уменьшают гистерезис (тангенс δ).
Пример 3 (основан на WO 95/22576)
Поли(пара-фенилентерефталамид), являющийся коммерчески доступным под торговым названием Twaron, использовали в виде 6 мм волокна короткой резки Twaron 1000 без покрытия. Дикумилпероксид с концентрацией 99% коммерчески доступен от фирмы Aldrich. Толуол-2,4-диизоцианат (TDI) доступен от фирмы Aldrich. Полибутадиендиакрилат коммерчески доступен под торговым названием SR 307 от фирмы Sartomer. Бис(2-этилгексилмалеат) доступен от фирмы Aldrich.
Приготавливали раствор требуемых количеств толуол-2,4-диизоцианата, полибутадиендиакрилата, бис(2-этилгексилмалеата) и дикумилпероксида в 75 мл ацетона. Суммарное количество толуол-2,4-диизоцианата, полибутадиендиакрилата и бис(2-этилгексил)малеата составляло 12 мас.% от количества волокна. Массовое соотношение толуол-2,4-диизоцианата, полибутадиендиакрилата и бис(2-этилгексил)малеата 4:1:15. Указанный раствор добавляли к примерно 25 г волокна короткой резки Twaron 1000. Раствор полностью абсорбировался волокном короткой резки. Ацетону давали возможность испаряться до достижения постоянной массы волокна. Результаты суммировали в таблице 11.
Таблица 11
мас.% арамида
мас.% дикумилпероксида в расчете на количество арамида
Активный кислород в расчете на волокно(мас.%)
Обозначение композиции
За пределами заявленного диапазона
89,6
0
0
Т10
89,6
0
0
Т11
89,2
0,34
0,02
Т12
89,0
0,68
0,04
Т13
88,5
1
0,06
Т14
В пределах заявленного диапазона
85,9
3,4
0,2
Т15
83,2
6,6
0,4
Т16
75,0
17
1,0
Т17
74,1
17
1,0
Т18
66,4
25
1,5
Т19
Использованный ускоритель представлял собой N- циклогексил-2-бензотиазолсульфенамид (CBS). В таблице 12 представлены подробные составы.
Таблица 12
<b>Составы резиновых смесей, включающие арамидные частицы</b>
Эксперимент →
E
F
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Ингредиенты ↓
NR SVR 10
80
80
80
80
80
80
80
80
80
80
80
80
Europrene BR 40
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
Black N-326
55
53
53
53
53
53
53
53
53
53
53
53
Оксид цинка
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
Стеариновая кислота
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Ароматическое масло
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
Противостаритель 6PPD
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Антиоксидант TMQ
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Sunolite 240
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Ускоритель CBS
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
Сера
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
Т10
0
0
3
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Т11
0
0
0
3
0
0
0
0
0
0
0
0
Т12
0
0
0
0
3
0
0
0
0
0
0
0
Т13
0
0
0
0
0
3
0
0
0
0
0
0
Т14
0
0
0
0
0
0
3
0
0
0
0
0
Т15
0
0
0
0
0
0
0
3
0
0
0
0
Т16
0
0
0
0
0
0
0
0
3
0
0
0
Т17
0
0
0
0
0
0
0
0
0
3
0
0
Т18
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
3
0
Т19
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
3
NR является натуральным каучуком; BR является полибутадиеном; 6PPD является N-1,3-диметилбутил-N'-фенил-п-фенилендиамином; TMQ представляет собой полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолиновый антиоксидант; Sunolite 240 является микрокристаллическим воском; CBS является N-циклогексилбензотиазилсульфенамидом.
Вулканизованные каучуки, перечисленные в таблице 12, испытывали в соответствии со стандартами ASTM/ISO, раскрытыми в разделе «Экспериментальные методы». E и F являются контрольными экспериментами (только каучук) и 10-15 являются экспериментами в соответствии с изобретением. Результаты даны в таблицах 14-17.
Таблица 13
<b>Влияние смесей при 100</b>°<b>С на технологические свойства (вязкость по вискозиметру Муни)</b>
Эксперимент→
E
F
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
ML (1+4), MU
42,8
43,3
41,2
41,2
41,6
39,2
41,5
41,0
40
37,4
39,7
38,7
Данные таблицы 13 показывают, что обработанные пероксидом арамидные частицы в соответствии с изобретением (смесь 16-19) показывают низкую вязкость, которая очевидна из значений ML (1+4).
Таблица 14
<b>Влияние смесей при 150°С на крутящий момент дельта</b>
Эксперимент→
E
F
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Дельта S, Нм
1,55
1,54
1,61
1,66
1,66
1,67
1,66
1,60
1,63
1,56
1,56
1,53
Данные в таблице 14 показывают, что частицы в соответствии с изобретением (16-19) не влияют на степень сшивания, что доказывается значениями дельта S.
Таблица 15
<b>Оценка частиц в эффекте Payne относительно эксперимента</b>
Эксперимент→
E
F
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
ОтносительноΔ(G'<sub>0,7</sub>-G'<sub>90</sub>) (кПа)
1,02
1
1,26
1,15
1,15
113
1,04
1,14
0,89
0,76
0,65
0,60
Из данных, представленных в таблице 15, ясно, что частицы изобретения (смесь 16-19) имеют более низкий эффект Payne, чем частицы, имеющие пониженное содержание дикумилпероксида (смесь 10-15).
Таблица 16
<b>Оценка частиц в гистерезисе относительно эксперимента F</b>
Эксперимент→
E
F
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Относительныйтангенс δ
1,08
1
1,05
1,05
1,07
1,06
1,0
0,98
0,88
0,78
0,74
0,70
Из данных, представленных в таблице 16, ясно, что добавление частиц изобретения (смесь 16-19) к каучуку приводит к более низким значениям тангенса δ и, вследствие этого, к более низкому гистерезису, по сравнению с частицами, имеющими пониженное содержание дикумилпероксида (смесь 10-15).
При концентрации дикумилпероксида 0,34 мас.% относительно массы арамида наблюдалось слегка отрицательное влияние обработанного пероксидом арамидного волокна в резиновых смесях. При удвоенном и утроенном количествах все еще не обнаруживалось улучшение тангенса δ вулканизованного каучука. При концентрации дикумилпероксида в волокне примерно 3 мас.% наблюдалось небольшое положительное влияние на тангенс дельта. Дальнейшее повышение концентрации пероксида приводит к дополнительному уменьшению тангенса δ вулканизованного каучука.