СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РЕЗИНОВОЙ СМЕСИ НА ОСНОВЕ ЭТИЛЕНПРОПИЛЕНДИЕНОВОГО КАУЧУКА
METHOD FOR PREPARATION OF RUBBER MIXTURE BASED ON ETHYLENEPROPYLENEDIENE CAOUTCHOUC

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке способа приготовления резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, изделия из которой характеризуются улучшенными деформационно-прочностными свойствами и могут быть использованы в качестве конвейерных лент, а также прокладочных и уплотнительных материалов, эксплуатирующихся в экстремальных условиях в шинной и резинотехнической промышленности.
Известен способ модификации резин на основе этиленпропиленового каучука, включающий введение в состав резиновой смеси модифицирующей добавки и последующую вулканизацию. В качестве модифицирующей добавки используют предварительно полученную модифицированную резиновую крошку (RU 2455320, МПК C08J 3/20, C08L 23/16, опубл. 10.07.2012).
Однако данный способ требует предварительного измельчения резиновой крошки и не обеспечивает огнестойкость резин.
Описан способ приготовления резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, содержащей 3,4-полиизопрен, вулканизующую группу, наполнитель и пластификатор (RU 2074205, МПК C08L 23/16, опубл. 27.02.1997).
Однако изделия из данной резиновой смеси не обеспечивают высоких показателей прочности при растяжении и не придают огнестойкость резиновой смеси.
Известен способ получения модифицированных резиновых смесей, содержащих шинный регенерат, с использованием продукта регенерации (RU 2431641, МПК C08J 3/20, C08L 17/00, опубл. 20.10.2011).
Однако данный способ требует предварительной обработки резиновой смеси в жестких условиях и не обеспечивает их огнестойкость.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, включающий смешение серы, оксида цинка, стеариновой кислоты, тетраметилтиурамдисульфида, меркаптобензтиазола и технического углерода и модификатора, полученного путем взаимодействия эпоксидной смолы ЭД-20 и кубовых отходов производства анилина (RU 2307840, МПК C08J 3/24, C08L 23/16, С08К 13/02, опубл. 10.10.2007).
Однако данный способ не позволяет повысить огнестойкость резиновой смеси, а для синтеза используемого модификатора требуются большие временные затраты и повышенная температура, что снижает технологичность способа.
Задачей изобретения является разработка технологичного способа получения резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука.
Техническим результатом является вулканизат на основе этиленпропилендиенового каучука, обладающий улучшенными деформационно-прочностными свойствами и огнестойкостью.
Поставленный технический результат достигается в способе получения резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, включающем введение в каучук модификатора, серы, оксида цинка, стеариновой кислоты, тетраметилтиурамдисульфида, меркаптобензтиазола и технического углерода, при этом перед смешением с остальными компонентами смесь каучука, технического углерода и модификатора в течение 60 секунд подвергают микроволновому воздействию с частотой микроволн 2,45 ГГц, в резиновую смесь дополнительно вводят дитиоморфолин, канифоль сосновую и белую сажу, а в качестве модификатора используют фосфорборазотсодержащий олигомер, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: этиленпропилендиеновый каучук - 100,0, сера - 2,0, оксид цинка - 5,0, стеариновая кислота - 1,0, технический углерод - 2,0, тетраметилтиурамдисульфид - 0,75, меркаптобензтиазол - 1,5, фосфорборазотсодержащий олигомер - 5,0, дитиоморфолин - 2,0, канифоль сосновая - 3,0, белая сажа - 30,0.
Сущностью изобретения является предварительная обработка микроволновым воздействием смеси этиленпропилендиенового каучука, технического углерода и модификатора. Микроволновое воздействие с частотой микроволн 2,45 ГГц осуществляют в течение 60 секунд. Микроволновое воздействие способствует разупорядочиванию кристаллических и аморфных участков макромолекул каучука и их последующему формированию в новую, более равномерную структуру. Присутствие в этот период в каучуке модификатора и технического углерода позволяет последним более равномерно распределиться в полимерной матрице, что позволяет улучшить деформационно-прочностные свойства вулканизованной резины на основе описываемой смеси.
Наличие в смеси технического углерода обеспечивает равномерное распределение тепла, образующегося в процессе ее микроволновой обработки.
Кроме этого, введение модификатора позволяет значительно повысить огнестойкость готовых изделий за счет одновременного наличия в его структуре атомов фосфора, бора и азота, обеспечивающих усиление синергического эффекта.
Уменьшение времени микроволнового воздействия не позволяет осуществиться изменениям в структуре каучука (что косвенно подтверждается отсутствием улучшений деформационно-прочностных свойств вулканизатов), увеличение времени воздействия свыше 60 секунд приводит к необратимым процессам частичной деструкции полимера.
Микроволновое воздействие на каучук осуществлялось с помощью микроволновой установки Panasonic NN-GD391S мощностью 950 Вт и частотой микроволн 2,45 ГГц.
В составе резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука СКЭПТ-50 (ТУ 38.103252-92) в качестве вулканизующих агентов использовались сера (ГОСТ 127.4-93), дитиоморфолин (CAS №103-34-4), в качестве активатора вулканизации - оксид цинка (ГОСТ 202-84), в качестве ускорителей вулканизации - 2-меркаптобензотиазол (ГОСТ 739-74) и тетраметилтиурамдисульфид (ГОСТ 740-76), в качестве вторичного активатора вулканизации - стеариновая кислота (ГОСТ 6484-96), в качестве мягчителя - канифоль сосновая (ГОСТ 19113-84), в качестве модифицирующей добавки - фосфорборазотсодержащий олигомер ФЭДА, в качестве наполнителей - технический углерод Π 324 (ГОСТ 7885-86) и белая сажа БС-120 (ГОСТ 18307-78).
Фосфорборазотсодержащий олигомер (ФЭДА) ранее применялся для получения огнезащитных покрытий для стеклопластиков (пат. 2507231 РФ, кл. C09D 127/24, опубл. 20.02.2014), и представляет собой продукт взаимодействия бората метилфосфита, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина, взятых в массовом соотношении 2,5:1:2,5.
Способ приготовления резиновой смеси осуществляется следующим образом.
Пример 1. В микрорезиносмесителе типа «Brabender» проводят предварительное смешение этиленпропилендиенового каучука (100 мас.ч.), модификатора ФЭДА (5,0 мас.ч.) и технического углерода (2,0 мас.ч.) в течение 10-15 мин. Затем полученную полимерную композицию в течение 60 секунд подвергают микроволновому воздействию с частотой микроволн 2,45 ГГц. Далее в смесь вводят серу (2,0 мас.ч.), оксид цинка (5,0 мас.ч.), стеариновую кислоту (1,0 мас.ч.), тетраметилтиурамдисульфид (0,75 мас.ч.), меркаптобензтиазол (1,5 мас.ч.), дитиоморфолин (2,0 мас.ч.), канифоль сосновую (3,0 мас.ч.) и белую сажу (30,0 мас.ч.) и вулканизуют при температуре 165°C в оптимальном режиме. Смешение компонентов резиновой смеси в микрорезиносмесителе проводят при температуре камеры, постепенно повышающейся от 50 до 80-85°C.
Пример 2 (контрольный образец). Аналогичен примеру 1, но отсутствует стадия обработки смеси каучука, модификатора и технического углерода микроволновым излучением.
Физико-механические свойства вулканизованных резин определялись в соответствии с ГОСТ 270-75 и ГОСТ 263-75, скорость линейного горения - в соответствии с ГОСТ 28157-89, и приведены в таблице.
Как видно из таблицы, предлагаемый способ приготовления резиновой смеси обеспечивает высокие значения деформационно-прочностных показателей и огнестойкость вулканизата на ее основе.
Таким образом, разработанный технологичный способ получения резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, содержащей дитиоморфолин, канифоль сосновую и белую сажу, при котором осуществляют предварительную обработку смеси каучука, технического углерода и модификатора в течение 60 секунд микроволнами частотой 2,45 ГГц, а в качестве модификатора используют фосфорборазотсодержащий олигомер, позволяет улучшить деформационно-прочностные свойства и огнестойкость вулканизата на ее основе.