РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ НА ОСНОВЕ БУТАДИЕН-МЕТИЛСТИРОЛЬНОГО КАУЧУКА
RUBBER MIXTURE BASED ON BUTADIENE-METHYLSTYRENE RUBBER

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке резиновой смеси на основе бутадиен-метилстирольного каучука, изделия из которой характеризуются повышенной тепло- и огнестойкостью.
Известна резиновая смесь, содержащая бутадиен-стирольный каучук, серу, оксид цинка, карбонад кальция, двуокись кремния и азодикарбонамид в качестве порообразователя (Кошелев Ф.Ф. и др. Общая технология резины. М.: Химия, 1978, с. 492-501).
Недостатком известного технического решения является большая трудоемкость и значительные энергетические затраты при изготовлении изделий из вышеуказанной резиновой смеси, так как процесс вулканизации двухстадиен и требует сложного и травмоопасного производственного оборудования. Кроме того, получаемые изделия имеют неудовлетворяющие требованиям физико-механические свойства.
Известна резиновая смесь на основе бутадиен-метилстирольного каучука, содержащая серу, дибензтиазолдисульфид, дифенилгуанидин, оксид цинка, стеариновую кислоту, технический углерод и альгинат натрия (RU 2428440, МПК C08L 9/06, C08K 3/04, C08K 3/06, C08K 3/22, C08K 5/09, C08K 5/31, C08K 5/47, опубл. 10.09.2011).
Однако данная резиновая смесь не обладает повышенной теплоогнестойкостью.
Известна резиновая смесь (RU 2052472, МПК C08L 9/06, C08K 13/02, C08L 97/00, C08K 3/04, C08K 3/06, C08K 3/22, C08K 5/09, C08K 5/31, C08K 5/47, опубл. 20.01.1996), содержащая бутадиен-метилстирольный каучук, серу, оксид цинка, альтакс, дифенилгуанидин, стеариновую кислоту, технический углерод и хлорированный эпоксилигнин.
Однако данная резиновая смесь не обладает повышенной теплоогнестойкостью.
Известна резиновая смесь (RU 2044006, МПК C08L 9/06, C08L 9/00, C08K 13/02, C08K 3/06, C08K 3/22, C08K 3/34, C08K 3/36, C08K 5/09, C08K 5/3467, C08K 5/44, опубл. 20.09.1995), содержащая бутадиен-метилстирольный каучук, синтетический цис-1,4-полиизопреновый каучук, серу, оксид цинка, N циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид, стеариновую кислоту, молекулярный комплекс резорцина с гексаметилентетрамином, фталевый ангидрид, белую сажу и каолин.
Однако данная резиновая смесь имеет низкие физико-механические показатели и не обладает повышенной теплоогнестойкостью.
Известна резиновая смесь (RU 2145616, МПК C08L 9/00, C08L 9/06, C08K 13/02, C08K 3/04, C08K 3/06, C08K 3/22, C08K 3/26, C08K 3/36, C08K 5/01, C08K 5/09, C08K 5/10, C08K 5/13, C08K 5/18, C08K 5/23, C08K 5/375, опубл. 20.02.2000), содержащая бутадиен-метилстирольный каучук, синтетический цис-1,4-полиизопреновый каучук, серу, оксид цинка, стеариновую кислоту, фенил-β-нафтиламин, наполнитель и модификаторы.
Однако данная резиновая смесь имеет низкие физико-механические показатели и не обладает повышенной теплоогнестойкостью.
Известна резиновая смесь (SU 1728263, МПК C08L 9/06, C08K 13/08, C08K 3/04, C08K 3/06, C08K 3/22, C08K 5/09, C08K 5/47, C08K 11/00, опубл. 23.04.1992), содержащая бутадиен-метилстирольный каучук, серу, ди-(2-бензтиазолил)-дисульфид, окись цинка, стеарин, технический углерод и кубовый остаток ректификации тетрагидрофурфурилового спирта.
Однако данная резиновая смесь имеет низкую теплостойкость и нестойка при термоокислительном старении.
Известна полимерная композиция (US 2005288422, МПК C08K 5/02, C08K 5/3492, C08L 9/02, C08L 9/06, опубл. 29.12.2005) на основе акрилбутадиенстирола, натурального каучука, найтрита, неопрена, винилпиридена, изопрена или их сополимеров или тер-полимеров, содержащая огнезащитную добавку, технический углерод, серу, оксид цинка, цинка меркаптобутилталат, цинка диэтилдитиокарбамат, антиоксидант и микрокристаллический воск.
Однако данная резиновая смесь имеет низкие физико-механические показатели.
Известна полимерная композиция (WO 2012113145, МПК C08K 3/32, C08L 25/06, C08L 25/12, C08L 27/06, C08L 55/02, C08L 61/06, C08L 63/00, C08L 71/12, C08L 9/06, опубл. 24.02.2011) на основе бутадиен-метилстирольного каучука, содержащая кальциевую соль гипофосфита, другие органические и неорганические соединения фосфора.
Однако данная композиция характеризуется низкой экологичностью.
Известна полимерная композиция (US 5773501, МПК C08K 13/02, C08K 3/00, C08K 3/22, C08K 5/00, C08K 5/02, C08K 5/06, C08K 5/109, C08K 5/1515, C08K 5/22, C08L 25/04, C08L 25/12, C08L 55/02, C08L 63/00, C08L 69/00, C08L 9/06, опубл. 30.06.1998) на основе бутадиен-метилстирольного каучука, содержащая галогенсодержащий антипирен и дополнительно триоксид сурьмы.
Однако данная композиция характеризуется низкой экологичностью и низкими значениями физико-механических показателей.
Известна полимерная композиция (WO 2013176868, МПК C08K 5/00, C08K 5/02, C08K 5/5333, C08L 25/04, C08L 27/18, C08L 55/02, C08L 9/06, опубл. 28.11.2013) на основе бутадиен-метилстирольного каучука, содержащая бромированный антипирен, алюминия метилфосфонат и дополнительно антиоксидант, красители.
Однако она не обладает повышенными тепло- и огнезащитными характеристиками.
Наиболее близкой по достижению технического результата является резиновая смесь на основе бутадиен-метилстирольного каучука (RU 2010814, МПК C08L 9/06, C08K 13/02, C08L 27/06, C08L 79/00, C08K 3/22, C08K 5/18, опубл. 15.04.1994), включающая серу (0,5), альтакс (2,5), оксид цинка (5,0), стеариновую кислоту (2,0), технический углерод (40,0) и дополнительно поли-(N-3,5-дитретбутил-4-окситолил)этиленимид (1,0-1,5).
Однако данная резиновая смесь имеет низкие значения относительного удлинения и низкую огнестойкость.
Задачей изобретения является разработка резиновой смеси на основе бутадиен-метилстирольного каучука, вулканизаты которой характеризуются повышенной тепло- и огнестойкостью, при сохранении физико-механических показателей.
Техническим результатом является вулканизат на основе бутадиен-метилстирольного каучука, обладающий повышенной тепло- и огнестойкостью.
Поставленный технический результат достигается тем, что в резиновой смеси на основе бутадиен-метилстирольного каучука, включающей вулканизирующий агент - серу, ускоритель вулканизации - оксид цинка, органический активатор вулканизации - стеариновую кислоту, модифицирующую добавку и наполнитель - технический углерод П-324, в качестве смеси ускорителей вулканизации используют смесь дибензотиазолдисульфида и дифенилгуанидина, а в качестве модифицирующей добавки - предварительно обработанный диэтиленгликолем перлит при следующем соотношении компонентов, масс. ч.: бутадиен-метилстирольный каучук - 100,0; сера - 2,0; оксид цинка - 5,0; стеариновая кислота - 2,0; дибензотиазолдисульфид - 1,5; дифенилгуанидин - 0,3; технический углерод П-324 - 40,0; указанный перлит - 10,0.
В составе резиновой смеси на основе бутадиен-метилстирольного каучука СКМС-30 АРКМ-15 или бутадиен-стирольного каучука СКС-30 АРКМ-15 (ГОСТ 11138-78) в качестве вулканизующего агента использовалась сера (ГОСТ 127.4-93), в качестве активатора ускорителя вулканизации - оксид цинка (ГОСТ 202-84), в качестве активатора вулканизации - стеариновую кислоту (ГОСТ 6484-96), в качестве наполнителя - технический углерод П-324 (ГОСТ 7885-86), в качестве ускорителя вулканизации - дифенилгуанидин (ГОСТ 40-80) и дибензотиазолдисульфид (ГОСТ 7087-75) и перлит (ГОСТ 30566-98), предварительно обработанный диэтиленгликолем.
Заявленное количество предварительно обработанного диэтиленгликолем перлита (10,0) является оптимальным, т.к. с уменьшением его количества снижается огнезащитная эффективность вулканизатов, а увеличение его дозировки нецелесообразно, поскольку не оказывает существенного влияния на комплекс свойств резиновых смесей.
Повышение тепло-, огнезащитных характеристик вулканизатов достигается за счет слоистой структуры частиц перлита, который создает своеобразные микробарьеры в поверхностных слоях материала. Поверхностная обработка перлита гликолем с последующей модификацией позволяет повысить гидрофобность перлита и его каучукофильность.
Пример приготовления резиновой смеси.
Смесь бутадиен-метилстирольного каучука СКМС-30 АРКМ-15, серы, оксида цинка, стеариновой кислоты, технического углерода П324, дибензотиазолдисульфида, дифенилгуанидина и предварительно обработанного диэтиленгликолем перлита готовят на вальцах при температуре валков 65-70°С.
Продолжительность изготовления резиновой смеси 25 минут. Затем проводят ее вулканизацию при температуре 155°С в течение 30 минут.
В таблице 1 приведены составы приготовленных смесей и прототипа.
Физико-механические свойства вулканизата из предлагаемой резиновой смеси определялись в соответствии с ГОСТ 270-75, ГОСТ 267-73 и ГОСТ 263-75, а огнестойкость - по времени затухания образца после вынесения его из пламени горелки.
Стойкость к термоокислительному старению определялась в соответствии с ГОСТ 23785.7-77.
В таблице 2 приведены физико-механические и тепло-огнезащитные показатели, характеризующие свойства вулканизатов, полученных на основе предлагаемой резиновой смеси и прототипа.
Для оценки теплозащитных характеристик определялось время прогрева обратной стороны образца, изготовленного в виде шайбы диаметром 30 мм и толщиной 6 мм, до температуры 100°С.
Нагрев образца проводился открытым пламенем плазматрона (на поверхности создавалась температура 2000°С). Образец закреплялся в штативе под углом 45° к пламени горелки. Для уменьшения стока тепла и уменьшения погрешности опыта образец по краю изолировался асбестом.
Для измерения температуры на необогреваемой поверхности образца использовался пирометр марки С-300.3 «Фотон» и контактная хромель-копелевая термопара регулятора «Овен» ТРМ-1.
Огнестойкость определялась по времени затухания образца после вынесения его из пламени горелки.
Таким образом, вулканизат из резиновой смеси на основе бутадиен-метилстирольного каучука, включающей серу, оксид цинка, стеариновую кислоту, дибензотиазолдисульфид, дифенилгуанидин, технический углерод П324 и предварительно обработанный диэтиленгликолем перлит, обладает повышенной тепло- и огнестойкостью при сохранении высоких физико-механических характеристик.