Озоностойкая эластомерная композиция на основе бутадиен-стирольного каучука
OZONE-STABLE ELASTOMER COMPOSITION BASED ON BUTADIENE-STYRENE RUBBER

Изобретение относится к области создания эластомерных композиций на основе бутадиен-стирольного каучука, которые можно использовать для изготовления резинотехнических изделий, обладающих стойкостью к действию износа, в шинной промышленности и других отраслях, где необходима озоностойкость.
Известна резиновая смесь, которая может быть использована при изготовлении резиновых износостойких изделий конструкционного назначения, работающих в условиях интенсивного изнашивания, низких температур и агрессивных сред. Маслобензостойкая резиновая смесь, содержит масс. ч.: 30-50 бутадиен-нитрильный каучук, 1,0-2,0 серу, 1,5-2,5 сульфенамид Ц, 1,5-2,0 стеарин, 53-60 технический углерод П324, 3,0-4,0 оксид цинка, 20-40 синтетический каучук изопреновый, 20-40 синтетический каучук метилстирольный, 16-17 регенерат РШТ, 1,0-1,5 тиурам Д, 4,0-5,0 каолин, 6,0-8,0 битум нефтяной, 1,5-2,0 нафтам-2, 4,0-6,0 масло И-8А, 0,4-0,6 N-нитрозодифениламин, и технологические добавки - 0-2,5 диспрактол КС и смесь дифенилкарбонатной и диметилкарбонатной смол - 0-3,33 ДФК-1 [Пат. RU 2507221; МПК C08L 9/00, C08L 9/02, C08L 9/06, C08L 17/00, C08K 3/04, C08K 3/06, C08K 3/22, C08K 5/09, C08K 5/18, C08K 5/40, C08K 5/44; 20.02.2014].
Недостатком вулканизованных резин, полученных по данной резиновой смеси является низкая озоностойкость, что обусловлено большим содержанием остаточных С=С связей в макромолекулах бутадиен-нитрильного, изопренового и метилстирольного каучуков. Кроме того, из-за наличия в заявленных рецептурах изопренового и метилстирольного каучуков не обеспечивается необходимый уровень масло-бензостойкости.
Наиболее близким по совокупности признаков является техническое решение, согласно которому полимерная композиция на основе ненасыщенного каучука, включает серу, ускоритель вулканизации, окись цинка, наполнители, пластификаторы и бутиловый регенерат. С целью повышения озоностойкости и улучшения внешнего вида резин бутиловый регенерат предварительно модифицирован 5-20% от массы регенерата насыщенным олефиновым полимером: поливинилхлоридом или полиэтиленом. Макромолекулы указанных олефинов полностью насыщены и не содержат кратных С=С связей. Согласно изобретению полимерная композиция включает, мас. ч.: ненасыщенный каучук - 100, серный вулканизующий агент - 1,0-2,5, ускорительную группу - 1,5-4,0, окись цинка – 3,0-20,0 наполнитель - 50-100, пластификаторы - 3,0-20, модифицированный бутиловый регенерат - 5,0-20,0 [Пат. SU 874731; МПК C08L 9/00, В29Н 19/00; 23.10.81].
Вулканизаты по заявленным рецептурам не обладают высоким уровнем озоностойкости, а высокая температура плавления поливинилхлорида или полиэтилена не позволяет проводить модификацию регенерата на вальцах.
Задачей изобретения является разработка недорогого озоностойкого эластомерного материала на основе бутадиен-стирольного и изопренового каучука, способного длительно эксплуатироваться в условиях плоско-напряженного состояния и воздействия высоких концентраций озона.
Техническим результатом предлагаемого решения является повышение озоностойкости резин на основе бутадиен-стирольного каучука.
Технический результат достигается за счет использования озоностойкой эластомерной композиции на основе бутадиен-стирольного каучука, включающей изопреновый каучук, ускоритель вулканизации, окись цинка, стеариновую кислоту, технический углерод и модифицированный регенерат, при этом регенерат модифицирован сополимером этилена с винилацетатом с содержанием звеньев винилацетата 26-30% в массовом соотношении регенерат : модификатор равном 2:3, при следующем соотношении компонентов композиции, мас. ч.:
Бутадиен-стирольный каучук
50-100
Изопреновый каучук СКИ-3
0-50
Модифицированный регенерат
50
Технический углерод
40-60
Оксид цинка
5
Стеариновая кислота
1
Тиурам Д
3.
Сущность изобретения заключается в том, что по предлагаемому техническому решению в рецептурах эластомерных композиций, перед введением, регенерат модифицируется высокомолекулярным термопластичным сополимером этилена с винилацетатом (СЭВА), содержащим 26-30% звеньев винилацетата. Насыщенность основной цепи макромолекулы указанного сополимера, а также наличие термопластичной фазы СЭВА в вулканизованном материале в сочетании с заявляемым составом эластомерной композиции обеспечивает достижение заявляемого технического результата.
Для получения эластомерной композиции используют следующие ингредиенты:
- бутадиен-стирольный каучук со средним содержанием звеньев стирола 26-30% (СКМС-30 АРКМ-15) - ГОСТ 11138-78 Каучуки синтетические бутадиен-метилстирольный СКМС-30РКМ-15 и бутадиен-стирольный СКС-30АРКМ-15;
- изопреновый каучук (СКИ-3) - ГОСТ 14925-79 Каучук синтетический цис-изопреновый;
- сополимер этилена с винилацетатом (СЭВА) с содержанием звеньев винилацетата 26-30% - ТУ 6-05-1636-97;
- стеариновая кислота - ГОСТ 9419-78 Реактивы. Кислота стеариновая. Технические условия;
- оксид цинка - ГОСТ 202-84 Белила цинковые. Технические условия;
- технический углерод П-803 - ГОСТ 7885-86 Углерод технический для производства резины, П-324 - ГОСТ 7885-86 Углерод технический для производства резины;
- тиурам Д - ГОСТ 740-76. Тиурам Д. Технические условия;
- регенерат - резиновая крошка, полученная озонным разрушением автомобильных шин, с дальнейшим фракционированием (менее 3 мм) и пропусканием через девулканизатор.
Перед введением в резиновые смеси, регенерат автомобильных шин модифицируют на лабораторных вальцах ЛБ 320/150/150: на первой стадии регенерат пластицируют в течение 2 минут, затем вводят сополимер этилена с винилацетатом с содержанием звеньев винилацетата 26-30% в массовом соотношении регенерат : модификатор равном 2:3 соответственно.
Эластомерные композиции изготавливают на лабораторных вальцах ЛБ 320/150/150 в соответствии с ГОСТ Р 54554-2011 Смеси резиновые стандартные. Материалы, оборудование, методы смешения и приготовления вулканизованных пластин.
Рецептуры озоностойких эластомерных композиций на основе бутадиен-стирольного каучука представлены в таблице 1.
Изучение вулканометрических характеристик резиновых смесей проводили по ГОСТ Р 54547-2011 Смеси резиновые. Определение вулканизационных характеристик с использованием безроторных реометров.
Физико-механические свойства эластомерных композиций определяли по ГОСТ 270-75 Резина. Метод определения упруго-прочностных свойств при растяжении, а показатель сопротивления раздиру - в соответствии с ГОСТ 262-93. Твердость резин определяли по ГОСТ 263-75 Метод определения твердости по Шору А.
Определение озоностойкости вулканизатов по заявляемым композициям и по прототипу проводили по методике, описанной в статье [«ТОМ-3000» - автоматизированный испытательный комплекс для определения озоностойкости резин / Тужиков О.О., Ольшанский О.В., Медников С.В., Байерляен Р., Байерляен X. / Каучук и резина. 2009, №2. С. 35-38.] при помощи установки ТОМ-3000 [Патент RU 2320972, МПК G01N 3/12, G01N 3/18, 27.03.2008].
Результаты испытаний вулканизатов по заявленным озоностойким композициям представлены в таблице 2.
Из данных таблицы 2 следует, что предлагаемые резиновые смеси, в сравнении с прототипом, обладают большей стойкостью к действию озона.
Требуемый уровень озоностойкости достигается при использовании модифицированного резинового регенерата посредством СЭВА, взятых в массовых соотношениях 2:3.
Таким образом, озоностойкая эластомерная композиция на основе бутадиен-стирольного каучука, включающая изопреновый каучук, ускоритель вулканизации, окись цинка, стеариновую кислоту, технический углерод и регенерат, модифицированный сополимером этилена с винилацетатом с содержанием звеньев винилацетата 26-30% в массовом соотношении регенерат : модификатор равном 2:3, при заявленном соотношении компонентов композиции, обладает повышенной озоностойкостью.