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

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке способа приготовления резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, изделия из которой характеризуются улучшенными деформационно-прочностными свойствами и могут быть использованы в качестве уплотнителей в строительстве, а также в качестве покрытий в шинной и резинотехнической промышленности.
Из области техники известно применение воздействия СВЧ полем на различные полимерные композиции, в частности на силиконовые композиции для сокращения времени изготовления и повышения микробиологической чистоты при изготовлении спортивных зубных шин (Пат. РФ 2291881, МПК C08J 3/28, A61C 9/00, опубл. 20.01.2007).
Однако данный способ не позволяет повысить деформационно-прочностные свойства и огнестойкость готовых изделий.
Известен способ приготовления резиновой смеси, при котором карбоцепной каучук смешивают с модифицирующей добавкой органическим порообразователем до введения вулканизующей группы, пластификатора, противостарителя и технического углерода (RU 2094442, МПК C08J 3/22, C08L 9/00, опубл. 27.10.1997).
Однако данный способ требует дополнительно обработки гидролизного полиуретана, входящего в состав смеси, порообразователями при повышенных температурах и не придает огнестойкость резиновой смеси.
Известен способ, при котором резиновую смесь на основе хлоропренового каучука, включающую оксид магния, оксид цинка, стеариновую кислоту, предварительно полученный модификатор и технический углерод, готовят на вальцах при нагревании (RU 2307132, МПК C08J 11/00, C08J 3/28, опубл. 27.09.2007).
Однако данный способ требует дополнительного введения модификатора, который предварительно получают при повышенной температуре в течение длительного времени и не повышает огнестойкость резиновой смеси.
Известен способ получения резиновой смеси смешением хлоропренового каучука с сажей с последующим разбавлением полученной композиции бутадиенстирольным термоэластопластом и введением компонентов резиновой смеси (Авторское свидетельство СССР №979399, кл. C08J 3/22, опубл. 07.12.1982).
Однако данный способ не придает огнестойкость резиновой смеси.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, при котором перед введением в каучук смеси наирита КРНТ, дифенилгуанидина, предварительно полученного модификатора, оксида магния и оксида цинка, каучук распаривают в течение 60 минут при температуре 100°C (RU 2279448, МПК C08J 3/20, C09J 111/00, C08L 11/00, опубл. 10.07.2006).
Однако синтез вводимого в смесь модификатора требует больших временных затрат и повышенной температуры, что снижает технологичность способа. Кроме этого способ не позволяет повысить огнестойкость резиновой смеси.
Задачей изобретения является разработка технологичного способа получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука.
Техническим результатом является вулканизат на основе хлоропренового каучука, обладающий улучшенными деформационно-прочностными свойствами и огнестойкостью.
Поставленный технический результат достигается в способе получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, включающем распарку каучука при температуре 100°C в течение 1 ч, последовательное введение модификатора, оксида цинка и оксида магния, при этом в резиновую смесь дополнительно вводят стеариновую кислоту и технический углерод, перед смешением с остальными компонентами смесь распаренного каучука, технического углерода и модификатора в течение 20 секунд подвергают микроволновому воздействию с частотой микроволн 2,45 ГГц, а в качестве модификатора используют фосфорборазотсодержащий олигомер, при следующем соотношении компонентов резиновой смеси, мас. ч.: хлоропреновый каучук - 100, оксид цинка - 5, оксид магния - 7, фосфорборазотсодержащий олигомер - 3, стеариновая кислота - 0,5, технический углерод - 0,5.
Сущностью изобретения является предварительная обработка микроволновым воздействием смеси хлоропренового каучука, технического углерода и модификатора. Микроволновое воздействие с частотой микроволн 2,45 ГГц осуществляют в течение 20 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. Кроме того, наличие в смеси технического углерода обеспечивает равномерное распределение тепла, образующегося в процессе ее микроволновой обработки.
Образованная равномерная структура каучука и равномерное распределение в нем модификатора ускоряет его взаимодействие с каучуком, что позволяет улучшить деформационно-прочностные свойства вулканизованной резины на основе описываемой смеси. 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 20 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 хлоропренового каучука марки Байпрен (CAS №9010-98-4) в качестве вулканизующих агентов использовались оксид магния (ГОСТ 4526-75), оксид цинка (ГОСТ 202-84), в качестве активатора вулканизации - стеариновая кислота (ГОСТ 6484-96), в качестве модифицирующей добавки - фосфорборазотсодержащий олигомер ФЭДА, в качестве наполнителя - технический углерод Π 803 (ГОСТ 7885-86).
Фосфорборазотсодержащий олигомер (ФЭДА) ранее применялся для получения огнезащитных покрытий для стеклопластиков (Пат. 2507231 РФ, кл. C09D 127/24, опубл. 20.02.2014), представляет собой продукт взаимодействия бората метилфосфита, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина в массовом соотношении 2,5:1:2,5.
Способ приготовления резиновой смеси осуществляется следующим образом.
Пример 1. Закристаллизованный хлоропреновый каучук (100 мас. ч.) предварительно распаривают в течение 1 часа при температуре 100°C, охлаждают до 50-60°C и затем смешивают с техническим углеродом (0,5 мас. ч.) и модификатором (3 мас. ч.) в течение 10-15 мин. Далее смесь распаренного каучука, технического углерода и модификатора в течение 20 секунд подвергают микроволновому воздействию с частотой микроволн 2,45 ГГц, после чего последовательно вводят оксид цинка (5 мас. ч.), оксид магния (7 мас. ч.) и стеариновую кислоту (0,5 мас. ч.). Резиновую смесь готовят в микрорезиносмесителе типа «Brabender» при температуре камеры, постепенно повышающейся в процессе смешения от 40 до 70-75°C. Продолжительность смешения 20 минут. Затем проводят вулканизацию резиновой смеси при температуре 145°C в течение 25 минут.
Пример 2 (контрольный образец). Аналогичен примеру 1, но отсутствует стадия обработки смеси распаренного каучука, технического углерода и модификатора микроволновым излучением.
Физико-механические свойства полученных вулканизованных резин определялись в соответствии с ГОСТ 270-75 и ГОСТ 263-75, на стойкость к горению по ОСТ 1 90094-79 и приведены в таблице.
Как видно из таблицы, предлагаемый способ приготовления резиновой смеси обеспечивает высокие деформационно-прочностные показатели и огнестойкость вулканизата на ее основе.
Таким образом, разработанный технологичный способ получения резиновой смеси на основе хлоропренового каучука, при котором смесь каучука, технического углерода и модификатора - фосфорборазотсодержащего олигомера предварительно подвергают 20-секундному микроволновому воздействию с частотой микроволн 2,45 ГГц, позволяет улучшить деформационно-прочностные свойства и огнестойкость вулканизата на ее основе.