РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ
RUBBER MIXTURE

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к получению резиновых смесей на основе каучуков общего назначения, и может быть использовано при производстве различных резино-технических изделий.
Наиболее близкой по технической сущности является резиновая смесь, содержащая изопреновый каучук, серусодержащий агент вулканизации, оксид цинка, стеарин, сажу, которая дополнительно содержит волластонит, модифицированный органосиланом, при следующем соотношении компонентов в мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. каучука:
изопреновый каучук
100
серусодержащий агент вулканизации
5
оксид цинка
3-5
стеарин
1-2
сажа
10-50
волластонит, модифицированный
органосиланом
5-70
Резиновая смесь дополнительно может содержать пластификатор - парафинонафтеновое масло в количестве 5 мас.ч. и/или стабилизатор в количестве 0,1 мас.ч.,
см. патент RU №2318842, МПК C08L 21/00 (2006.01), С08K 13/02 (2006.01), С08K 3/24 (2006.01), 2008.
Недостатком резин, полученных на основе известной резиновой смеси, является недостаточно высокая условная прочность при разрыве и адгезионная прочность контакта резина-металлокорд.
Задачей изобретения является увеличение условной прочности при разрыве резин и адгезионной прочности контакта резина-металлокорд.
Техническая задача решается тем, что резиновая смесь, содержащая изопреновый каучук, серу, оксид цинка, стеарин, сажу, модифицированный волластонит, она содержит волластонит, модифицированный хлоридом алкилбензилдиметиламмония, при следующем соотношении компонентов в мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. каучука:
изопреновый каучук
100
сера
1-1,5
оксид цинка
3-5
стеарин
1-1,5
сажа
30
волластонит, модифицированный
хлоридом алкилбензилдиметиламмония
2-4
Преимущественное выполнение, когда резиновая смесь дополнительно содержит ускоритель вулканизации альтакс в количестве 0,6 мас.ч. или альтакс в количестве 0,6 мас.ч. и дифенилгуанидин в количестве 3 мас.ч.
Решение технической задачи позволяет увеличить условную прочность при разрыве на 20%, адгезионную прочность контакта резина-металлокорд на 27%.
Характеристика веществ.
3
3
стекл.
Синтетический каучук изопреновый (СКИ-3). ГОСТ 14925-79. Молекулярная масса 500000-1000000 г/моль; плотность 0,91-0,92 г/см (910-920 кг/м). Температура стеклования Т составляет - 70°С.
Алкилбензилдиметиламмоний хлорид (Товарная марка «Катамин АБ») имеет ТУ 6-01-816-75. Средний молекулярный вес 346-376. Массовая доля алкилдиметилбензиламмоний хлорида в водном растворе составляет 49,0-51,0%, рН водного раствора составляет 6,0.
20
3
Сера. ГОСТ 127.4-93. Температура плавления равна 114°С, температура воспламенения равна 261°С. Относительная плотность d составляет 1,96 кг/м.
Технический углерод (ПМ-100). ГОСТ 7885-86.
Стеарин. ГОСТ 6484-96.
3
Оксид цинка (ZnO). ГОСТ 202-84. Белый порошок, плотность 5500 кг/м, температура плавления равна 1880°С, размер частиц 0,11-0,33 мкм, чистота 99,8%. Содержание свинца <0,075%.
3
3
13
13
3
Дополнительно в качестве ускорителя вулканизации может быть использован: альтакс. ГОСТ 7087-75. Светло-кремовый порошок с плотностью 1540 кг/м, температурой плавления 170°С и/или дифенилгуанидин (Брутто формула CHN). ГОСТ 40-80. Молекулярный вес 211. Плотность 1,13 г/см, температура плавления 148°С.
Данные изобретения иллюстрируют примерами конкретного выполнения.
Резиновую смесь готовят путем смешения изопренового каучука, оксида цинка, стеарина, волластонита, модифицированного хлоридом алкилбензилдиметиламмония, сажи, серы в пластикордере «Brabender». Процесс ведут при температуре 70°С в течение 7 минут со скоростью вращения ротора 60 оборотов в минуту. По окончании процесса полученную резиновую смесь дважды пропускают через вальцы.
Пример 1. Резиновую смесь готовят смешением компонентов состава, мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. каучука: изопреновый каучук - 100, оксид цинка - 3, стеарин - 1, волластонит, модифицированный хлоридом алкилбензилдиметиламмония - 2, сажа - 30, сера - 1.
Примеры 2-3. Составы резиновой смеси приведены в таблице.
Пример 4. Резиновую смесь готовят аналогично примеру 2 с введением в состав резиновой смеси ускорителя вулканизации альтакс в количестве 0,6 мас.ч.
Пример 5. Резиновую смесь готовят аналогично примеру 2 с введением в состав резиновой смеси ускорителей вулканизации альтакс в количестве 0,6 мас.ч. и дифенилгуанидин в количестве 3 мас.ч.
Данные по составу резиновой смеси и показатели условной прочности при разрыве и адгезионной прочности контакта резина-металлокорд приведены в таблице.
3
2
3
В качестве исходного волластонита используют волластонит марки Воксил М-100. Плотность 2,9 г/см, твердость 4,5-5,0, рН=8,5, коэффициент преломления 1,631-1636, имеет игольчатую структуру, характеристическое отношение длины к диаметру 30:1-60:5, удельная поверхность 1000-4000 см/г, насыпная масса 1000-1500 г/см. Указанный волластонит подвергают модификации хлоридом алкилбензилдиметиламмония.
2
3
Берут волластонит и хлорид алкилбензилдиметиламмония в массовом соотношении, равном 1:0,2. Готовят 1% водную суспензию волластонита. Затем готовят 30%-ый раствор хлорида алкилбензилдиметиламмония в горячей воде (70°С). Далее к 1% водной суспензии волластонита добавляют 30%-ый раствор хлорида алкилбензилдиметиламмония. Полученную смесь перемешивают в колбе со скоростью вращения вала мешалки 1500-2000 оборотов в минуту в течение 2,5 часов. Полученную суспензию выдерживают 24 часа и подвергают центрифугированию с последующим промыванием пятикратным избытком дистиллированной воды. Сушку ведут в течение 3 часов в термошкафу при температуре 105°С. Волластонит, модифицированный хлоридом алкилбензилдиметиламмония, имеет игольчатую структуру с отношением длины к диаметру 25:1-50:5, с удельной поверхностью 1330-4500 см/г, насыпной плотностью 840-1250 г/см.
Образцы для испытаний на прочностные свойства резин выполнены на вырубном прессе в виде двухсторонних лопаток толщиной 2±0,2 мм. На разрывной машине РМИ-250 в соответствии с ГОСТ 270-75 осуществляют растяжение образца и измеряют нагрузку, при которой происходит его разрыв. Далее проводят расчеты условной прочности при разрыве.
Испытания по определению адгезионной прочности контакта резина-металлокорд (тип металлокорда - 9Л23) проводят на разрывной машине РМИ-250 в соответствии с ГОСТ 14863-69.
Образцы для испытаний выполнены из листа резиновой смеси массой не менее 70 г и толщиной 3-4 мм. Из данного листа вырезают полоски, в соответствии с размерами пресс-формы и закладывают в гнезда нижней ее части, нагретой до температуры вулканизации (151°С). Нити корда закрепляют на металлической планке, укрепленной на шпильках пресс-формы, и направляют через прорези в бортиках формы. Поверхность пресс-формы также накрывают резиновой смесью. Пресс-форму закрывают крышкой и помещают в вулканизационный пресс. После вулканизации заготовку разрезают на образцы, кордные нити освобождают от попавшей на них резины (без повреждения нити). Образец устанавливают в машину РМИ-250 так, чтобы кордная нить вошла в прорезь держателя без трения и перекоса. Измеряют нагрузку, при которой происходит выдергивание кордной нити из резинового блока.
c(90)
90
мин
мин
мак
мин
мак
Вулкаметрический анализ получаемых резиновых смесей проводят на реометре «Monsanto 1500» согласно методике, приведенной в литературе, см. Основные методы физико-химических испытаний эластомеров: учебное пособие / сост. Н.А.Охотина [и др.]; Казан., гос. технол. ун-т. - Казань, 2006. - 156 с. Для проведения анализа берут навески сырой резиновой смеси массой 7 г, вырезают в виде цилиндра диаметром 3-4 см. Реометр прогревают до рабочей температуры 151°С при закрытых плитах. Устанавливают перо самописца на нуль и задают продолжительность вулканизации 30 минут. Оптимальное время вулканизации t мин определяют по шкале времени от начала записи кривой до момента времени, соответствующего достижению значения крутящего момента, определяемого по формуле М=М+0,9·ΔМ, где М - минимальный крутящий момент, ΔМ=М-М, где М - максимальный крутящий момент.
Полученные данные по условной прочности при разрыве, адгезионной прочности контакта резина-металлокорд, вязкости по Муни и оптимальному времени вулканизации сведены в таблицу.
Результаты проведенных исследований показали, что заявляемая резиновая смесь с использованием в своем составе волластонита, модифицированного хлоридом алкилбензидиметиламмония, позволяет увеличить условную прочность при разрыве резин на 20% и адгезионную прочность контакта резина-металлокорд на 27% при сохранении вязкости по Муни и оптимального времени вулканизации на уровне прототипа.
Таблица
Состав резиновой смеси, мас.ч.
Прототип
По заявляемому объекту
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Пример 5
Изопреновый каучук
100
100
100
100
100
100
Сера
1
1
1,25
1,5
1,25
1,25
Оксид цинка
5
3
5
5
5
5
Стеарин
1
1
1,25
1,5
1,25
1,25
Сажа
30
30
30
30
30
30
Альтакс
0,6
-
-
-
0,6
0,6
Дифенилгуанидин
3
-
-
-
-
3
Волластонит, модифицированный хлоридом алкилбензилдиметиламмония
-
2
3
4
3
3
Волластонит, модифицированный органосиланом
10
-
-
-
-
-
Свойства резин
Условная прочность при разрыве, кгс/см<sup>2</sup>
195
224
236
231
232
235
Адгезионная прочность контакта резина-металлокорд (9Л23), Н
13,0
14,0
16,5
16,0
16,0
16,2
Вязкость по Муни
13,5
14,0
13,5
13,0
13,5
13,5
Оптимальное время вулканизации, мин
15
20
20
20
15
10