ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
POLYMER COMPOSITION

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству полимерных материалов и композитов с улучшенными эксплуатационными характеристиками по условному напряжению при растяжении и сопротивлению истиранию, и может быть использовано в резиновой промышленности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является композиция [Влияние минеральных наполнителей на реологические свойства смесей на основе комбинации СКИ/ЭПДК. Игуменова Т.И., Осошник И.А., Шеин B.C. Каучук и резина, 1990, №9, с.34. Совершествование рецептуры велорезин в цветном исполнении Производство СК, шин и РТИ, 1986, №4, с.16-18. Осошник И.А., Игуменова Т.И., Шеин B.C.] для получения полимерного материала на основе изопренового, этиленропилендиенового и бутадиенстирольного каучуков, оксида цинка, алюмосиликата (каолина), кремнекислоты (белой сажи) и оксида титана.
Недостатком этой композиции является невысокая твердость, низкое напряжение при удлинении 300%, недостаточное сопротивление истиранию, что не позволяет использовать полимерный материал в более жестких эксплуатационных условиях, связанных с циклическими нагрузками сдвига.
Техническая задача изобретения - получение полимерной композиции, обладающей улучшенными физико-механическими показателями по модулю при растяжении 300%, прочности при разрыве, твердости по Шору, эластичности по отскоку, относительному удлинению, сопротивлению истиранию, и повышение качества изделий, выполненных с ее использованием.
Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в полимерной композиции, состоящей из бутадиенового каучука, немаслонаполненного бутадиенстирольного каучука, белил цинковых, кремнекислоты, кислоты стеариновой, серы полимерной, дифенилгуанидина, тетраметилтиурамсульфида, новым является то, что в композицию дополнительно вносят фуллеренсодержащий технический углерод (ФТУ) с дисперсностью 100 мкм в количестве 0,79-2,96 мас.%, полученный электродуговым синтезом на графитовом электроде в атмосфере очищенного гелия, и изопреновый каучук в количестве 39,65-17,76 мас.% при следующем выборе соотношения компонентов, мас.%:
Изопреновый каучук - 39,65-17,76
Бутадиеновый каучук - 15,84-5,92
Немаслонаполненный бутадиенстирольный каучук - 23,77-35,50
Белила цинковые - 3,96-5,92
Кислота стеариновая - 1,58-2,96
Сера полимерная - 1,58-2,37
ФТУ - 0,79-2,96
Кремнекислота - 11,88-23,67
Тетраметилтиурамсульфид - 0,16-1,18
Дифенилгуанидин - 0,79-1,76.
Технический результат заключается в улучшении физико-механических свойств полимерной композиции: модуля при растяжении 300%, прочности при разрыве, твердости по Шору, эластичности по отскоку, относительному удлинению, сопротивлению истиранию.
Способ осуществляется следующим образом
Полимерную композицию готовят при следующем выборе соотношения компонентов, мас.%:
Изопреновый каучук - 39,65-17,76
Бутадиеновый каучук - 15,84-5,92
Немаслонаполненный бутадиенстирольный каучук - 23,77-35,50
Белила цинковые - 3,96-5,92
Кислота стеариновая - 1,58-2,96
Сера полимерная - 1,58-2,37
ФТУ - 0,79-2,96
Кремнекислота - 11,88-23,67
Тетраметилтиурамсульфид -0,16-1,18
Дифенилгуанидин - 0,79-1,76.
Образцы готовят на лабораторных вальцах  при температуре валков 65±5°С в течение 20 минут. Порядок введения компонентов следующий:
- вводят изопреновый каучук, бутадиеновый каучук, немаслонаполненный бутадиенстирольный каучук и смешивают на вальцах 2 минуты;
- по истечении 2 минут в смесь каучуков вводят такие ингредиенты, как оксид цинка, стеарин, серу, и смешивают на вальцах в течение 4 минут;
- по истечении 4 минут в смесь вводят ФТУ с дисперсностью 100 мкм в количестве 0,79-2,96 мас.% и смешивают с остальными ингредиентами в течение 10 минут;
- по истечении 10 минут в смесь вводят кремнекислоту и смешивают с другими ингредиентами в течение 2 минут;
- по истечении 2 минут в смесь вводят тетраметилтиурамдисульфид и дифенилгаунидин, смешивают 2 минуты и после срезают смесь с вальцов. Таким образом, цикл смешения составляет 20 минут.
Способ поясняется следующими примерами
Пример №1
Образцы готовят на лабораторных вальцах  при температуре валков 65±5°С в течение 20 минут при следующем соотношении компонентов, мас.%: изопреновый каучук - 39,65; бутадиеновый каучук - 15,84; немаслонаполненный бутадиенстирольный каучук - 23,77; белила цинковые - 3,96; кислота стеариновая - 1,58; сера полимерная - 1,58; ФТУ - 0,79; кремнекислота - 11,88; тетраметилтиурамсульфид - 0,16; дифенилгуанидин - 0,79. Порядок введения компонентов следующий:
- вводят изопреновый каучук, бутадиеновый каучук, немаслонаполненный бутадиенстирольный каучук и смешивают на вальцах 2 минуты;
- по истечении 2 минут в смесь каучуков вводят такие ингредиенты, как оксид цинка, стеарин, серу, и смешивают на вальцах в течение 4 минут;
- по истечении 4 минут в смесь вводят ФТУ с дисперсностью 100 мкм в количестве 0,79-2,96 мас.% и смешивают с остальными ингредиентами в течение 10 минут;
- по истечении 10 минут в смесь вводят кремнекислоту и смешивают с другими ингредиентами в течение 2 минут;
- по истечении 2 минут в смесь вводят тетраметилтиурамдисульфид и дифенилгаунидин, смешивают 2 минуты и после срезают смесь с вальцов. Таким образом, цикл смешения составляет 20 минут.
Способ осуществим. Физико-механические свойства композиции представлены в табл.1. Прочностные характеристики увеличиваются незначительно, а истираемость полимерного материала уменьшилась на 71%.
Пример №2
Способ приготовления полимерной композиции аналогичен примеру 1, но композицию готовят при следующем соотношении компонентов, мас.%: изопреновый каучук - 17,76; бутадиеновый каучук - 5,92; немаслонаполненный бутадиенстирольный каучук - 35,50; белила цинковые - 5,92; кислота стеариновая - 2,96; сера полимерная - 2,37; ФТУ - 2,96; кремнекислота - 23,67; тетраметилтиурамсульфид - 1,18; дифенилгуанидин - 1,76.
Способ осуществим.
Физико-механические свойства композиции представлены в табл.1
Как видно из таблицы, физико-механические свойства полимерной композиции меняются при введении ФТУ в количестве 0,79-2,96 мас.% и изопренового каучука в количестве 39,65-17,76 мас.%. Свойства резин на основе тройной комбинации каучуков улучшаются по сравнению с ранее предложенными: истираемость резиновой смеси и относительное удлинение уменьшаются, модуль при растяжении 50%, прочность при разрыве, твердость по Шору и эластичность по отскоку увеличиваются.
При внесении ФТУ с дисперсностью 100 мкм менее 0,79 мас.% и изопренового каучука менее 39,65 мас.% физико-механические свойства полимерной композиции не изменяются.
Внесение ФТУ с дисперсностью 100 мкм более 2,96 мас.% и изопренового каучука более 17,76 мас.% приводит к незначительному улучшению физико-механических свойств полимерной композиции, что экономически невыгодно.
Предложенная полимерная композиция обладает улучшенными физико-механическими свойствами, позволяющими получать изделия высокого качества с ее использованием.
Таблица 1
Сравнительная характеристика предлагаемого полимерного материала и прототипа для каучуков СКИ-3, СКД и СКС-30АРКПН с ФТУ
Наименование характеристик полимерного материала
Прототип
Предлагаемый с ФТУ дисперсностью 100 мкм
0,79 мас.%
2,96 мас.%
1
2
Технические свойства:
Модуль при растяжении 50%, МПа
5,3
7,12
8,72
Прочность при разрыве, МПа
17,5
18,2
20,1
Твердость по Шору, усл. ед.
49
70
71
Эластичность по отскоку, %
52
57
63
Относительное удлинение, %
695
450
400
Сопротивление истиранию, м<sup>3</sup>/ТДж
141
94
72