ПРОМОТОР АДГЕЗИИ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНОГО МИНЕРАЛА ШУНГИТА ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ РЕЗИН К АРМИРУЮЩИМ МЕТАЛЛИЧЕСКИМ МАТЕРИАЛАМ
ADHESION PROMOTER BASED ON NATURAL SCHUNGITE MINERAL FOR ATTACHING RUBBER TO REINFORCING METAL MATERIALS

Изобретение относится к области резинотехнической промышленности, к области производства армированных металлическими материалами резинотехнических изделий, а именно к промотору адгезии на основе природного минерала шунгита для крепления резин к армирующим металлическим материалам, и может быть использовано при производстве резинометаллокордных шин.
Известен промотор адгезии резины к металлу, выполненный в виде тонкодисперсного порошка (см. патент РФ №2261257, МПК 7 C08L 9/00, C08K 3/22, 2005 г.).
Однако известный промотор адгезии резины к металлу при своем использовании обладает следующими недостатками:
- в недостаточной степени обеспечивает стойкость эластомерных материалов на основе каучука к термоокислительному старению,
- недостаточно обеспечивает повышение прочности связи эластомерных материалов на основе каучука с латунированным металлокордом (160-180 H при 23°С и 130-150 H при 100°С),
- недостаточно обеспечивает повышение предела прочности при растяжении эластомерных материалов на основе каучука типа СКИ-3 (22,3 МПа),
- недостаточно обеспечивает повышение сопротивления раздиру эластомерных материалов на основе каучука типа СКИ-3 (113-114 кН/м).
Задачей изобретения является создание промотора адгезии на основе природного минерала шунгита для крепления резин к армирующим металлическим материалам.
Техническим результатом является обеспечение повышения стойкости эластомерных материалов на основе каучука к термоокислительному старению, обеспечение повышения прочности связи эластомерных материалов на основе каучука с латунированным металлокордом, обеспечение повышения предела прочности при растяжении эластомерных материалов на основе каучука типа СКИ-3, обеспечение повышения сопротивления раздиру эластомерных материалов на основе каучука типа СКИ-3.
2
Технический результат достигается тем, что предложен промотор адгезии на основе природного минерала шунгита для крепления резин к армирующим металлическим материалам, выполненный в виде тонкодисперсного порошка, при этом в качестве тонкодисперсного порошка используют порошок природного минерала шунгита карельского месторождения с размером частиц от 0,15 мкм до 40 мкм и с удельной поверхностью от 18 до 42 м/г, при этом в процессе совместного перемешивания указанного порошкового шунгита с солями кобальта и/или цинка на внешней поверхности частиц шунгита осаждаются катионы кобальта и/или цинка в количестве от 1,0 до 12,0 масс. %, причем в качестве соли кобальта используют сульфат кобальта, а в качестве соли цинка - сульфат цинка. При этом содержание на внешней поверхности порошковых частиц природного минерального шунгита катионов цинка в их смеси с катионами кобальта выбрано от 18 до 62 масс. %. При этом используют природный минерал шунгит карельского месторождения следующего состава, масс. %:
оксид титана (TiO<sub>2</sub>)
0,15-0,25
оксид алюминия (Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)
3,88-4,12
оксид железа (FeO)
2,25-2,75
оксид магния (MgO)
1,15-1,25
оксид кальция (СаО)
0,25-0,35
оксид натрия (Na<sub>2</sub>O)
0,18-0,22
оксид калия (K<sub>2</sub>O)
1,4-1,6
cepa (S)
1,15-1,25
вода кристаллическая
3,5-4,5
углерод
26-36
оксид кремния (SiO<sub>2</sub>)
остальное до 100%
Среди существенных признаков, характеризующих предложенный промотор адгезии на основе природного минерала шунгита для крепления резин к армирующим металлическим материалам, отличительными являются:
2
- использование тонкодисперсного порошка природного минерала шунгита карельского месторождения с размером частиц от 0,15 мкм до 40 мкм и с удельной поверхностью от 18 до 42 м/г,
- осаждение в процессе совместного перемешивания указанного порошкового шунгита с солями кобальта и/или цинка на внешней поверхности частиц шунгита катионов кобальта и/или цинка в количестве от 1,0 до 12,0 масс. %, при этом в качестве соли кобальта используют сульфат кобальта, а в качестве соли цинка - сульфат цинка.
- использование в качестве соли кобальта - сульфата кобальта, а в качестве соли цинка - сульфата цинка,
- выбор содержания на внешней поверхности порошковых частиц природного минерала шунгита катионов цинка в их смеси с катионами кобальта от 18 до 62 масс. %,
- использование природного минерала шунгита карельского месторождения следующего состава, масс. %:
оксид титана (TiO<sub>2</sub>)
0,15-0,25
оксид алюминия (Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)
3,88-4,12
оксид железа (FeO)
2,25-2,75
оксид магния (MgO)
1,15-1,25
оксид кальция (СаО)
0,25-0,35
оксид натрия (Na<sub>2</sub>O)
0,18-0,22
оксид калия (K<sub>2</sub>O)
1,4-1,6
cepa (S)
1,15-1,25
вода кристаллическая
3,5-4,5
углерод
26-36
оксид кремния (SiO<sub>2</sub>)
остальное до 100%
Технология изготовления предложенного промотора не требует использования специфического технологического оборудования. При этом в качестве среды в процессе совместного перемешивания указанного порошкового шунгита с солями кобальта и/или цинка использовались водные растворы сульфатов кобальта и цинка.
Экспериментальные исследования предложенного промотора адгезии на основе природного минерала шунгита для крепления резин к армирующим металлическим материалам показали его высокую эффективность. Предложенный промотор адгезии на основе природного минерала шунгита для крепления резин к армирующим металлическим материалам при своем использовании обеспечивает повышение стойкости эластомерных материалов на основе каучука к термоокислительному старению на 16-18%, обеспечивает повышение прочности связи эластомерных материалов на основе каучука типа СКИ-3 с латунированным металлокордом до 244-389 Н при 23°С и 206-292 Н при 100°С, обеспечивает повышение предела прочности при растяжении эластомерных материалов на основе каучука типа СКИ-3 до 24-28 МПа, обеспечивает повышение сопротивления раздиру эластомерных материалов на основе каучука типа СКИ-3 до 115-121 кН/м.
Реализация предложенного промотора адгезии на основе природного минерала шунгита для крепления резин к армирующим металлическим материалам иллюстрируется приведенными в таблице 1 практическими примерами при использовании эластомерных материалов на основе каучука типа СКИ-3. При этом в таблице 1 представлены составы предложенного промотора и их свойства при использовании порошковых частиц природного минерала шунгита карельского месторождения следующих составов:
2
2
3
2
2
2
2
- шунгит №1 содержал оксид титана (TiO) 0,15 мас. %, оксид алюминия (AlO) 4,12 мас. %, оксид железа (FeO) 2,25 мас. %, оксид магния (MgO) 1,20 мас. %, оксид кальция (СаО) 0,25 мас. %, оксид натрия (NaO) 0,22 мас. %, оксид калия (KO) 1,4 мас. %, серу (S) 1,20 мас. %, воду кристаллическую 3,5 мас. %, углерод 36 мас. % и оксид кремния (SiO) остальное до 100%. При этом использовался тонкодисперсный порошок природного минерала шунгита карельского месторождения с размером частиц 0,15 мкм с удельной поверхностью 42 м/г;
2
2
3
2
2
2
2
- шунгит №2 содержал оксид титана (TiO) 0,25 мас. %, оксид алюминия (AlO) 3,88 мас. %, оксид железа (FeO) 2,55 мас. %, оксид магния (MgO) 1,15 мас. %, оксид кальция (СаО) 0,35 мас. %, оксид натрия (NaO) 0,20 мас. %, оксид калия (KO) 1,5 мас. %, серу (S) 1,15 мас. %, воду кристаллическую 4,5 мас. %, углерод 30 мас. % и оксид кремния (SiO) остальное до 100%. При этом использовался тонкодисперсный порошок природного минерала шунгита карельского месторождения с размером частиц 9 мкм с удельной поверхностью 29 м/г;
2
2
3
2
2
2
2
- шунгит №3 содержал оксид титана (TiO) 0,20 мас. %, оксид алюминия (AlO) 4,01 мас. %, оксид железа (FeO) 2,75 мас. %, оксид магния (MgO) 1,25 мас. %, оксид кальция (СаО) 0,30 мас. %, оксид натрия (NaO) 0,18 мас. %, оксид калия (KO) 1,6 мас. %, серу (S) 1,25 мас. %, воду кристаллическую 4,0 мас. %, углерод 26 мас. % и оксид кремния (SiO) остальное до 100%. При этом использовался тонкодисперсный порошок природного минерала шунгита карельского месторождения с размером частиц 40 мкм с удельной поверхностью 18 м/г.