ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ДОБАВКА ДЛЯ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ
PROCESS ADDITIVE FOR RUBBER MIXTURES

7
9
7
15
10
25
10
25
16
21
Изобретение относится к резиновой промышленности, а именно области производства технологических добавок для резиновых смесей. Известны технологические добавки на основе цинковых солей синтетических жирных кислот фракции С-С и оксиэтилированных спиртов фракции С-С со степенью оксиэтилирования 15 /SU 1214687 А, 28.02.1986/, а также диспергаторы на основе цинковых солей жирных кислот фракции С-С и жирных кислот фракции С-С в соотношении 50-60:40-50 или цинковых солей жирных кислот фракции С-С со степенью оксиэтилирования 15-20 в соотношении 50-60:30-40:10-20 /RU 2054016 С1, 10.02.1996/.
Известен также диспергатор на основе цинковых солей ненасыщенных жирных и смоляных кислот таллового масла /20-60 мас.% и 30-65 мас.% соответственно/, причем содержание солей цинка в пересчете на оксид цинка составляет 6-20 мас.%. В состав диспергатора входит до 50 мас.% наполнителей - мела, каолина, воска /PL 108454 А, 1996/. Технологическая добавка на основе стеариновой кислоты и жирных кислот таллового масла содержит оксид цинка в качестве солеобразующего агента в соотношении 1,2-8,6:1 (по массе) и карбонат кальция. При этом композиция может содержать 10-40 мас.% мелкодисперсного наполнителя, а также воск, антиоксидант и др. /US 6147147 А, 14.11.2000/.
Использование таких добавок позволяет улучшить переработку резиновых смесей при сохранении или улучшении ряда показателей резин. Однако такие добавки, как правило, изготавливаются на основе дефицитного сырья нефтяного происхождения, характеризуются высоким содержанием минеральной части, что снижает активирующее и структурирующее их влияние; наличие в составе смоляных кислот может приводить к ухудшению запаха, затрудняющего возможность их использования в резиновых смесях.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является технологическая добавка, представляющая собой продукт реакции отходов производства растительных масел и цинковых белил /Заявка на патент №2007114244/04 (015461), патент 2339657 «Технологическая добавка для резиновой смеси на основе карбоцепного каучука», 2007/. К недостаткам такой композиции в составе резиновой смеси следует отнести недостаточно эффективное влияние ее на снижение вязкости, улучшение реологических свойств резиновой смеси, что затрудняет использование таких добавок, например, в изделиях, изготавливаемых литьевым формованием. Кроме того, выпускаемая форма таких добавок в виде пластичных паст затрудняет их развеску и дозирование в производстве.
Технической задачей является рациональное использование крупнотоннажных углеродно-минеральных отходов производства растительных масел, улучшение экологии окружающей среды за счет переработки отходов пищевых производств, улучшение реологических, технологических свойств резиновых смесей, а также улучшение ее выпускаемой формы для создания возможности механизации и автоматизации процессов развески и дозирования в производстве.
Поставленная цель достигается за счет того, что в резиновой смеси, включающей технологическую добавку, содержащую продукт реакции отходов производства растительных масел - органоминеральных композиций с содержанием минеральной части 11-47 мас.% и цинковых белил в присутствии триэтаноламина, ионола, новым является то, что в ее состав вводят стеарат цинка в количестве 5,0-9,0 мас.% (технологическая добавка ВЦ-20СЦ) и дополнительно технический углерод или кремнекислотный наполнитель 10-20 мас.%.
Поставленная цель достигается за счет того, что в резиновой смеси в качестве технологической добавки в количестве 1-15 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука используют:
1. технологическую добавку, содержащую в качестве компонентов продукт реакции отходов производства растительных масел и цинковых белил в присутствии триэтаноламина, ионола, отличающуюся тем, что в составе добавки используют стеарат цинка в количестве 5,0-20,0 мас.%;
2. добавка по пункту 1, отличающаяся тем, что в составе добавки дополнительно используют технический углерод в количестве 15-25 мас.%;
2
3. добавка по пункту, отличающаяся тем, что в составе добавки дополнительно используют кремнекислотный наполнитель в количестве 15-25 мас.% с адсорбционной поверхностью ниже 120±20 м/г.
2
Сущность изобретения состоит в том, что технологическая добавка состоит из продукта реакции отходов производства растительных масел и цинковых белил в присутствии триэтаноламина, ионола, отличается тем, что в составе добавки используют стеарат цинка в количестве 5,0-20,0 мас.%; дополнительно технический углерод в количестве 15-25 мас.% или кремнекислотный наполнитель в количестве 15-25 мас.% с адсорбционной поверхностью ниже 120±20 м/г.
Техническим результатом является рациональное использование крупнотоннажного углерод-минерального отхода производств растительных масел и тем самым улучшение экологии окружающей среды, расширение на основе ежегодно возобновляемого сырья круга активирующих технологических добавок резиновых смесей, улучшение реологических, технологических свойств резиновых смесей, возможность переработки их методами литья под давлением и снижение ее себестоимости.
Пример 1. В реактор, снабженный рубашкой обогрева, мешалкой и термометром, загружают 100 мас.ч. отходов производства растительных масел, разогревают их до расплавления и при перемешивании вводят 5,0 мас.ч. оксида цинка. Реакцию ведут 60-90 минут, затем прибавляют 3,0 мас.% триэтаноламина, 2,0 мас.% ионола, 20 мас.% стеарата цинка и выливают расплав продукта для кристаллизации. При охлаждении реакционной массы до 50°С в ее состав вводят технический углерод в количестве 15 мас.% и перемешивают до получения непылящего порошка.
Пример 2. В реактор, снабженный рубашкой обогрева, мешалкой и термометром, загружают 100 мас.ч. отходов производства растительных масел, разогревают их до расплавления и при перемешивании вводят 15,0 мас.ч. оксида цинка. Реакцию ведут 60-90 минут, затем прибавляют 3,0 мас.% триэтаноламина, 1,5 мас.% ионола, 22 мас.% стеарата цинка и выливают расплав продукта для кристаллизации. При охлаждении реакционной массы до 50°С в ее состав вводят технический углерод в количестве 25 мас.% и перемешивают до получения непылящего порошка.
2
Пример 3. В реактор, снабженный рубашкой обогрева, мешалкой и термометром, загружают 100 мас.ч. отходов производства растительных масел, разогревают их до расплавления и при перемешивании вводят 20,0 мас.ч. оксида цинка. Реакцию ведут 60-90 минут, затем прибавляют 3,0 мас.% триэтаноламина, 1,2 мас.% ионола, 25 мас.% стеарата цинка и выливают расплав продукта для кристаллизации. При охлаждении реакционной массы до 50°С в ее состав вводят в количестве 15 мас.% и перемешивают до получения непылящего порошка кремнекислотный наполнитель БС-120 в количестве 15 мас.% с адсорбционной поверхностью 120±20 м/г.
2
Пример 4. В реактор, снабженный рубашкой обогрева, мешалкой и термометром, загружают 100 мас.ч. отходов производства растительных масел, разогревают их до расплавления и при перемешивании вводят 30,0 мас.ч. оксида цинка. Реакцию ведут 60-90 минут, затем прибавляют 3,0 мас.% триэтаноламина, 1,0 мас.% ионола, 20 мас.% стеарата цинка и выливают расплав продукта для кристаллизации. При охлаждении реакционной массы до 50°С в ее состав вводят в количестве 15 мас.% и перемешивают до получения непылящего порошка кремнекислотный наполнитель БС-50 в количестве 25 мас.% с адсорбционной поверхностью 45±10 м/г.
Физико-химические показатели технологической добавки ВЦ-20СЦ приведены в табл.1.
Таблица 1
Физико-химические показатели технологической добавки ВЦ-20СЦ
Наименование
Зольность, %
Плотность, кг/м<sup>3</sup>
Массовая доля оксида цинка, %
Внешний вид
Технологичес-кая добавкаВЦ-20СЦ
21,0-67,0
1230-2350
3,0-30,0
Непылящий порошок от светлого до черного цвета
Изготавливали резиновые смеси на основе карбоцепных каучуков, в состав которых вводили технологические добавки ВЦ-20СЦ. Резиновые смеси готовили на лабораторных вальцах и вулканизовали в гидравлическом прессе при температуре 140-170°С в течение 40-60 мин.
Примеры 5-7. Изготавливали резиновые смеси на основе этиленпропиленового каучука, 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 П330 - 50,0, содержание технологической добавки ВЦ-20СЦ изменяли в пределах 1-15 мас.ч. Результаты испытаний по примерам 5-7 приведены в табл.2.
Таблица 2
Результаты испытаний резин на основе СКЭПТ-50, содержащих технологическую добавку ВЦ-20СЦ по примерам 5-7
Наименование показателей
Прототип
Примеры
5
6
7
Технологическая добавка ВЦ-20СЦ
-
1,0
3,0
15,0
Вязкость по Муни при 100°С
61
56
52
45
Минимальный крутящий момент при 180°С
1,77
1,55
1,45
1,34
Начало вулканизации при 180°С, мин
2,26
2,22
1,85
1,93
Оптимум вулканизации при 180°С, мин
12,2
12,0
11,5
11,05
Условная прочность при растяжении, МПа
13,2
13,3
12,9
13,0
Дисперсия по прочности
0,47
0,47
0,43
0,36
Относительное удлинение при разрыве, %
250
240
300
318
Твердость по Шору А, усл.ед.
74
75
73
70
Эластичность по отскоку, %
35
33
35
36
Примеры 8-10. Изготавливали резиновые смеси на основе хлоропренового каучука, 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 ВЦ-20СЦ изменяли в пределах 1,0-15,0 мас.ч. Результаты испытаний по примерам 8-10 приведены в табл.3.
Таблица 3
Результаты испытаний резин на основе хлоропренового каучука, содержащих технологические добавки ВЦ-20СЦ, по примерам 8-10
Наименование показателей
Прототип
Примеры
8
9
10
Технологическая добавка ВЦ-20СЦ
-
2,0
5,0
15,0
Вязкость по Муни при 100°С
36
32
30
29
Минимальный крутящий момент при 180°С
1,12
0,91
0,86
0,82
Оптимум вулканизации при 180°С, мин
7,24
7,22
7,27
7,38
Условная прочность при растяжении, МПа
14,6
14,2
15,0
14,5
Дисперсия по прочности
0,16
0,20
0,14
0,10
Относительное удлинение при разрыве, %
360
320
350
430
Твердость по Шору А, усл. ед.
62
64
62
61
Изменение массы после воздействия агрессивных сред в течение 72 ч при 70°С, %
+1,1
+0,9
+1,2
+2,1
Из табл.2-3 видно, что резиновые смеси и их вулканизаты, содержащие технологическую добавку ВЦ-20СЦ, характеризуются меньшими значениями вязкости, минимального крутящего момента при сохранении вулканизационных характеристик резиновых смесей и физико-механических показателей на уровне прототипа. Технологическая добавка по предлагаемому техническому решению имеет вид непылящего, неслеживающегося при хранении порошка от светлого до черного цвета, легко дозируется, что обеспечивает его автоматическую развеску в подготовительных цехах заводов резиновой промышленности.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет при введении предлагаемой технологической добавки ВЦ-20СЦ на основе цинковых солей жирных кислот растительного происхождения изготавливать резиновые смеси с лучшими реологическими свойствами, что позволяет их перерабатывать, например, литьем под давлением.