ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ДОБАВКА ДЛЯ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ НА ОСНОВЕ КАРБОЦЕПНЫХ КАУЧУКОВ
TECHNOLOGICAL ADDITIVE FOR RUBBER MIXTURES BASED ON CARBON-CHAIN RUBBERS

Изобретение относится к резиновой промышленности, а именно области производства технологических добавок для резиновых смесей на основе карбоцепных каучуков.
Известна технологическая добавка полифункционального действия диспактол, основу которой составляет композиция стеарата цинка с синтетической жирной кислотой, оксиэтилированной жирной кислотой (Ельшевская Е.А, Писаренко Т.И. и др. Диспактолы - новые отечественные технологические добавки полифункционального действия//Каучук и резина. 1993, №5, с.48-51. Использование таких добавок позволяет улучшить переработку резиновых смесей при сохранении или улучшении ряда показателей резин. Однако производство таких добавок требует использования дорогого дефицитного сырья, что снижает возможность их использования в резиновых смесях.
Известен активатор-диспергатор - смесь высших жирных кислот: стеариновой и олеиновой кислот - 50%, а другими компонентами являются пальмитиновая, линолевая и линоленовые кислоты. Это окрашенные жидкости или твердые вещества, Т.пл. 34-59°С, кислотное число 180-230 мг КОН/г. (Справочник резинщика. Материалы резинового производства. М.: Химия, 1971, с.313). Такая смесь обеспечивает активацию процесса вулканизации, улучшает обрабатываемость резиновых смесей, однако степень диспергирования оказывается недостаточной, не рекомендуется использовать в резиновых смесях на основе насыщенных каучуков.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является добавка (SU 1175941 А, 30.08.1985 г.) к резиновой смеси на основе ненасыщенных каучуков, представляющая собой бентонитовую глину, получаемую как отход отбеливания и фильтрации растительных масел бентонитовой глиной, содержащая 60-75% собственно бентонитовой глины и 25-40% растительных масел с перекисным числом веществ, извлекаемых хлороформом, не более 0.75% и кислотным числом не более 4,0 мг КОН. Недостатком данной технологической добавки является ограниченный срок использования ввиду быстрого окисления растительных жиров на поверхности бентонита и, как следствие, увеличение содержания перекисных соединений, негативно влияющих на свойства большинства резиновых смесей и их вулканизатов. Кроме того, указанная добавка имеет ограниченную область применения - для резиновых смесей на основе ненасыщенных каучуков.
Технической задачей является рациональное использование крупнотоннажных углеродно-минеральных отходов масложирового производства, улучшение экологии окружающей среды за счет переработки отходов пищевых производств, улучшение технологических свойств резиновых смесей на основе насыщенных и полярных каучуков, снижение доли или исключение в составе резиновой смеси дефицитного сырья и удешевление резиновой смеси.
Поставленная цель достигается за счет того, что в составе резиновой смеси в качестве технологической добавки в количестве 0,5-15 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука используют сопутствующие продукты масложирового производства:
1 - дезактивированный катализатор гидрирования растительных масел и жиров зольностью 18,0-20,0 мас.% с адсорбированными на их поверхности насыщенными моно-, ди-, триглицеридами (80-82 мас.%) - технологическая добавка КН, которая содержит в своем составе никель и никелевые соли жирных кислот в количестве в пересчете на никель 0,5-0,6%;
2 - продукт, образующийся в результате процесса деметаллизации гидрированного жира зольностью 18,0-20,0 мас.% с адсорбированными на их поверхности насыщенными моно-, ди-, триглицеридами (80-82 мас.%) - технологическая добавка КФ, которая содержит в своем составе никель и никелевые соли жирных кислот в количестве в пересчете на никель 0,05-0,08%.
Таблица 1
Качественный и количественный состав КН и КФ (мас.д.,%)
Компонент
КН
КФ
Триглиицериды
74,04-74,10
74,04-74,10
Моно- и диглицериды
6.79-6,82
6,79-6,82
Жирные кислоты
0,81-0,86
0,81-0,86
Никель и никелевые соли жирных кислот (в пересчете на металл)
0,47-0,57
0,05-0,08
Минеральные компоненты (без никеля)
18,07-18,13
18,54-18,70
Вода и легколетучие компоненты
0,41-0,58
0,41-0,58
Техническим результатом является рациональное использование крупнотоннажных углерод-минеральных отходов масложирового производства и тем самым улучшение экологии окружающей среды, расширение круга технологических добавок резиновых смесей, улучшение технологических свойств резиновых смесей и снижение их себестоимости.
Изготавливали резиновые смеси на основе карбоцепных каучуков, в состав которых вводили технологические добавки КН и КФ. Резиновые смеси готовили на лабораторных вальцах и вулканизовали в гидравлическом прессе при температуре 140-170°С в течение 20-60 мин.
При изготовлении резиновых смесей на основе этиленпропиленовых и хлоропреновых каучуков с предлагаемой технологической добавкой отмечается улучшение их переработки: резиновые смеси не залипают к валкам, улучшается шприцуемость, каландруемость, поверхность смесей.
Примеры 1-5. Изготавливали резиновые смеси на основе этиленпропиленового каучука, в мас.ч.: СКЭПТ - 50-100, сера техническая - 2,0, тиурам Д - 1,5, каптакс - 0,5, стеарин технический - 1,0, белила цинковые - 5,0, технический углерод П324 - 50,0, технологические добавки КН и КФ изменяли в пределах 1-15 мас.ч. Результаты испытаний по примерам 1-5 приведены в табл.2.
Таблица 2
Результаты испытаний резин на основе СКЭПТ-50, содержащих технологические добавки КН и КФ, по примерам 1-5
Наименование показателей
Прототип
Примеры
1
2
3
4
5
Технологическая добавка:
Бентонитовая глина
7,0
-
-
-
-
-
КН
-
1,0
7,0
15,0
-
-
КФ
-
-
-
-
2,0
7,0
Вязкость по Муни при 100°С
82
79
61
55
76
67
Начало вулканизации при 180°С, мин
2,39
2,37
2,34
2,33
2,3
2,32
Оптимум вулканизации при 180°С, мин
12,34
12,26
12,18
10,62
12,17
11,03
Условная прочность прирастяжении, МПа
12,4
13,8
13,5
13,1
14,8
13,7
Дисперсия по прочности
0,35
0,15
0,16
0,16
0,13
0,21
Относительное удлинение при разрыве, %
223
235
250
325
309
316
Твердость по Шору А, усл.ед.
74
73
70
72
71
70
Эластичность по отскоку, %,
30
33
34
35
32
33
Примеры 6-10. Изготавливали резиновые смеси на основе хлоропренового каучука, в мас.ч.: наирит ДП - 100, сера - 0,6, магнезия жженая 4,0-0,6, белила цинковые - 3,0, дитиодиморфолин - 0,7, ДФГ - 1,0, стеарин технический - 0,5, масло мягчитель ПМ - 1, нафтам 2 - 1,1, технический углерод К354 - 30,0, технологическую добавку КН, КФ изменяли в пределах 0,5-15,0 мас.ч. Результаты испытаний по примерам 4-6 приведены в табл.3.
Таблица 3
Результаты испытаний резин на основе хлоропренового каучука, содержащих технологическую добавку КН, КФ, по примерам 6-10
Наименование показателей
Прототип
Примеры
6
7
8
9
10
Технологическая добавка:
Бентонитовая глина
7,0
-
-
-
-
-
КН
-
4,0
7,0
15,0
-
-
КФ
-
-
-
-
2,0
7,0
Вязкость по Муни при 100°С
36
31
30
25
34
32
Оптимум вулканизации при 180°С, мин
7,18
7,26
7,38
7,62
7,17
7,33
Условная прочность при растяжении, МПа
13,7
14,8
14,5
15,1
14,8
15,7
Дисперсия по прочности
0,45
0,25
0,16
0,06
0,23
0,18
Относительное удлинение при разрыве, %
308
315
365
325
379
386
Твердость по Шору А, усл.ед.
65
64
63
62
66
64
Изменение массы после воздействия агрессивных сред в течение 72 ч при 70°С, %
+2,15
+0,94
+0,98
+2,16
+0,43
+0,94
Примеры 11-14. В резиновую смесь по примеру 10 вводили резиновый хлоропреновый порошок в пределах 10-40%.
Таблица 4
Результаты испытаний резин на основе хлоропренового каучука, содержащих технологическую добавку КН, КФ, по примерам 11-14
Наименование показателей
Прототип
Примеры
11
12
13
14
Содержание резинового хлоропренового порошка, %
10
10
15
25
40
Условная прочность при растяжении, МПа
12,07
12,18
13,5
12,9
11,8
Относительное удлинение при разрыве, %
260
305
315
335
359
Твердость, ед. Шор А
66
65
64
63
61
Стойкость в ненапряженном состоянии к воздействию жидких агрессивных сред (масло Новойл-Мотор) в течение 72 ч при 70°С: Изменение массы, %, в пределах
0,32
0,10
0,15
0,17
0,20
Из табл.2-4 видно, что резиновые смеси и их вулканизаты, содержащие в качестве технологической добавки КН, КФ, характеризуются большей однородностью, меньшей вязкостью, то есть лучшей способностью перерабатываться на технологическом оборудовании. Вулканизаты на основе маслобензостойких каучуков имеют меньшее изменение массы после набухания в агрессивных средах. Предлагаемая технологическая добавка позволяет вводить до 30% резинового хлоропренового порошка в резиновые смеси на основе хлоропренового каучука без ухудшения прочностных показателей, снижая содержание углеводорода каучука, не выпускаемого отечественными заводами СК. При введении технологической добавки КН, КФ улучшается переработка резиновых смесей на основе этилен-пролиленовых, хлоропреновых каучуков, снижается залипание их к поверхности валков, улучшается поверхность смесей, переработка на технологическом оборудовании.
Внедрение технологической добавки КН, КФ позволяет рационально использовать крупнотоннажные углерод-минеральные отходы масложирового производства и тем самым улучшить экологическую обстановку окружающей среды, расширяет круг технологических добавок резиновых смесей.