ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
POLYMER COMPOSITION

Изобретение относится к составам полимерной композиции, в частности к резиновым смесям для изготовления протекторов покрышек, и может быть использовано в шинной промышленности.
Известна резиновая смесь на основе ненасыщенных каучуков (см. а.с. №1008215, опубл. 30.03.83), включающая 1,5-15,0 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука волокно, модифицированное в соотношении 1:1 низкомолекулярным бутадиен-нитрильным каучуком с содержанием акрилонитрильных звеньев 10-18% и карбоксильных групп 2,5-3,5% и молекулярной массой 2000-10000.
Недостатком известной резиновой смеси является повышенная температура хрупкости, не позволяющая использовать резиновую смесь в широком интервале температур.
Известна также резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука (см. а.с. №966097, опубл. 15.10.82 г.), содержащая метафенилендималеимид и поливинилспиртовое волокно с длиной волокна 4-10 мм при следующем соотношении компонентов, мас.ч: каучук - 100, олигоэфиракрилат ТМГ-3 - 5-20, метафенилендималеимид - 0,5-10,0, поливинилспиртовое волокно - 20-50, перекись - 2-3.
Недостатком этой резиновой смеси является низкая прочность при раздире, что не дает возможность использовать ее в ответственных деталях изделий.
Наиболее близкой по совокупности технических признаков и достигаемому техническому результату - прототипом - является резиновая смесь (см. патент RU №2309962, опубл. бюл. №31 от 10.11.2007 г.), содержащая в мас.ч. бутадиен-нитрильный каучук - 80,0, гидрированный бутадиен-нитрильный каучук - 20,0, серу - 3,5, сульфенамид М - 0,5, альтакс - 0,5, стеариновая кислота - 1,0, канифоль - 2,0, дибутоксиэтиладипинат - 11,0, белая сажа - 5,0, белила цинковые - 4,0, диафен ФП - 2,0, технический углерод П-245 - 50,0, модификатор РУ-2 - 2,0, арамидное или полиамидное волокно - 10,0.
Недостатками известного прототипа являются также повышенная температура хрупкости, низкое относительное удлинение при растяжении и недостаточная эластичность, что не позволяет ее применять в изделиях, где требуется высокая динамическая выносливость при эксплуатации в широком интервале температур, например в протекторах пневматических шин.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, техническим результатом которого будет повышение физико-механических показателей: относительное удлинение при растяжении, эластичность по отскоку и температура хрупкости.
Указанный технический результат достигается за счет того, что полимерная композиция, содержащая компоненты, имеет новое, неизвестное ранее соотношение компонентов, мас.ч.:
каучук СКД - 20-30
каучук СКИ-3 - 70-80
технический углерод N339 - 50-55
окись цинка 4,0-5,0
кислота олеиновая - 1,5-2,0
сера - 1,5-2,2
смола углеводородная «Пикар» - 2,0-3,0
масло ПН-6 ш - 10,0-15,0
воск Омск-10 - 1,5-2,0
ацетонанил Н - 1,5-2,0
сульфенамид Ц - 1,0-1,5
сантогард PVI - 0,1-0,15
диафен ФП - 1,0-1,5
отрезки отходов пропитанного гибридного корда
длиной 3,0-15,0 мм - 1,5-20,0.
При этом:
- сульфенамид Ц (N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид) - эффективный ускоритель с замедленным действием в начальной стадии вулканизации, кремовый или желто-белый порошок:
3
р=1.3 г/см; температура плавления 103°С;
- сантогард PVI (N-циклогексилтиофталимид) - является универсальным замедлителем подвулканизации;
- ацетонанил Н (полимеризованный 2,2,4-триметил1,2-дегидрохинолин) - продукт конденсации ацетона с анилином, противостаритель - защищает от теплового старения и озонного растрескивания;
- воск Омск-10 - коричневый микрокристаллический продукт переработки туймазинской нефти, смесь церезина и масла с преобладанием углеводородов, не образующих комплексы с карбамидом (по этим ингредиентам см. «Справочник резинщика» М.: Химия, 1971 г.);
5
- углеводородная смола «Пикар» - производное непредельной фракции С и малеинового ангидрида (см. Каучук и резина, 2006, №2, с.21), молотый и чешуированный или гранулированный продукт от желтого до темно-коричневого цвета - повыситель клейкости в резиновых смесях (изготовитель ООО «Фосфорос» г.Казань).
Промышленная применимость заявляемого изобретения заключается в том, что если в известном прототипе используется капроновый или арамидный корд, то по заявке предлагается гибридный корд с арамидными нитями по основе и по утку - двухкомпонентные нити, например хлопкополиамидные и/или хлопкополиэфирные.
Высококристаллическая ориентированная структура армидного корда по прототипу не дает возможности обеспечить достаточную пропитку и достичь необходимой адгезии.
Гибридный корд с таким утком за счет пропитки в две стадии позволяет этого добиться.
По предлагаемому изобретению используется гибридный корд, который производят трех типов:
- нити СВМ, имеющие высокую разрывную нагрузку;
- нити Армос, сохраняющие высокую прочность;
- нити Русар, характеризующиеся высокой относительной прочностью (изготовитель ОАО «Каменскволокно», см. Материалы для шинного производства и резиновых технических изделий. Изд-во ГОУ ВПО «РосЗИТЛП» филиал в г.Омске, 2003 г. стр.163-164).
1-й пропиточный состав:
Наименование ингредиентов
мас.%
Деминерализованная вода
84
5% водный раствор едкого натра
2
5% раствор диоктилсульфосукцината натрия
2
Капролактам
10
Диглицидиловый эфир глицерина
2
2-й пропиточный состав:
Наименование ингредиентов
мас.%
Деминерализованная вода
52,4
25% водный раствор аммиака
1,0
75% водный раствор новолачной
резорцинформальдегидной смолы
3,7
40% бутадиенстирол-2-винил-
-пиридиновый латекс
41,0
37% формалин
1,9
Пропитанный 1-м составом гибридный корд сначала высушивают 2 мин при 150°С, затем подвергают термической обработке 1 мин при 240°С.
Гибридный корд, пропитанный 2-м составом, высушивают в тех же условиях, затем подвергают термообработке 1,5 мин при 235°С.
Пропитанный гибридный корд идет на дальнейшую обработку и изготовление деталей, полуфабрикатов и изделий.
При этом образуются в зависимости от технологии изготовления отходы различной длины и ширины.
Затем известным способом нарезаются из отходов пропитанного гибридного корда отрезки длиной 3,0-15,0, которые вводятся в резиновую смесь для беговой части протектора - 10-15 мм, боковины - 7-10 мм, подканавочного слоя - 3-7 мм, обеспечивая высокую адгезию между резиной и отрезками пропитанного гибридного корда и тем самым повышенные физико-механические показатели.
Таблица 1
Составы известной и предлагаемой полимерной композиций
Компоненты
Содержание компонентов на 100 мас.ч. каучука; мас.ч
Известная
1
2
3
Каучук бутадиен-нитрильный БНКС 40 АМ
80,0
-
-
-
Каучук бутадиен-нитрильный гидрированный БНКВ 30
20,0
-
-
-
Каучук СКД
-
20,0
25,0
30,0
Каучук СКИ-3
-
80,0
75,0
70,0
Сера
3,5
1,5
1,7
2,0
Окись цинка
4,0
4,0
4,5
5,0
Сульфенамид М
0,5
-
-
-
Сульфенамид Ц
-
1,0
1,2
1,5
Альтакс
0,5
-
-
-
Кислота стеариновая
1,0
-
-
-
Кислота олеиновая
-
1,5
1,7
2,0
Канифоль
2,0
-
-
-
Дибутоксиэтиладининат
11,0
-
-
-
Белая сажа БС-120
5,0
-
-
-
Диафен ФП
2,0
1,0
1,3
1,5
Модификатор РУ-Д
2,0
-
-
-
Технический углерод П-803
20,0
-
-
-
Технический углерод П-245
50,0
-
-
-
Технический углерод N339
-
50,0
53,0
55,0
Смола углеводородная «Пикар
-
2,0
2,5
3,0
Масло ПН-6 ш
-
10,0
12,0
15,0
Воск Омск-10М-1
-
2,0
1,7
1,5
Ацетонанил Н
-
1,5
1,7
2,0
Сантогард PVI
-
0,1
0,12
0,15
Арамидное волокно
10,0
Отрезки отходов гибридного пропитанного корда длиной 3-15 мм
1,5дл. 10-15-мм
10,0дл. 7-10 мм
20,0дл. 3-7 мм
Совокупность существенных признаков по предлагаемому изобретению позволяет получить качественное повышение физико-механических показателей: относительное удлинение при растяжении и эластичность по отскоку.
Новизна изобретения заключается в использовании отрезков отходов пропитанного гибридного корда в протекторной резиновой смеси.
Образующиеся в производстве полимерных изделий отходы пропитанного гибридного корда (ТУ 2281-031-16710413-2007) режутся на отрезки длиной 3,0-15,0 мм и затем вводятся в процессе резиносмешения в полимерную композицию для беговой части протектора длиной 10-15 мм - 1,5-20,0 мас.ч, для боковины протектора длиной 7-10 мм - 1,5-17,0 мас.ч, подканавочного слоя протектора длиной 3-7 мм - 1,5-15,0 мас.ч.
Изготовление полимерной композиции проводится в две стадии в резиносмесителе: на первой стадии с объемом смесительной камеры 270 л и числом оборотов роторов - 40 об/мин в течение 3 мин, на второй стадии с объемом смесительной камеры 250 л и числом оборотов ротора - 30 об/мин в течение 2 минут.
Таблица 2
Изготовление полимерной композиции 1 стадия
№№
Последовательность операций
Время, мин
1
Загрузить: каучуки, олеиновую кислоту, окись цинка, масло ПН-6 ш, диафен ФП, технический углерод N339, смолу углеводородную «Пикар»
0
2
Загрузить: воск Омск-10М-1, ацетонанил Н
1,5
3
Загрузить: отрезки отходов пропитанного гибридного корда
2,5
4
Выгрузить: полимерную композицию
3,0
Температура резиносмесителя
22±5°С
Температура резиновой смеси при выгрузке
80±5°С
Число оборотов ротора
40 об/мин
После резиносмесителя смесь 1-й стадии обрабатывают на грануляторе и пневмотранспортом отправляют на резиносмеситель 2-й стадии.
Таблица 3
Изготовление полимерной композиции 2 стадия
№№
Последовательность операций
Время, мин
1
Загрузить: маточную смесь 1-й стадии
0
2
Загрузить: серу, сульфенамид Ц, сантогард PVI
1,5
3
Выгрузить: полимерную композицию
2,0
Температура резиносмесителя
20±3°С
Температура смеси при выгрузке
70±5°С
Число оборотов ротора
30 об/мин
Свойства предлагаемой полимерной композиции в сравнении с прототипом представлены в таблице 4.
Таблица 4
Свойства резиновой смеси по известному и предлагаемому составам
№№ п/п
Наименование показателя
Известная полимерная композиция
Предлагаемая полимерная композиция
1
2
3
1
Условная прочность при растяжении, МПа
19
19,0
19,0
19,0
2
Относительное удлинение, %
50
520
500
490
3
Сопротивление раздиру, кН/м
97
97
100
110
4
Эластичность по отскоку, %
26
47
47
45
5
Температура хрупкости, °С
-40
-60
-62
-65
Анализ данных, приведенных в таблице 4, показывает, что предлагаемая по изобретению полимерная композиция имеет значительно лучшие результаты по показателям: относительное удлинение, температура хрупкости и эластичность.
Предлагаемая по изобретению полимерная композиция позволяет использовать ее в протекторе, боковине и подканавочном слое шин в широком интервале температур.
Введение отрезков отходов пропитанного гибридного корда в протекторную резиновую смесь обеспечивает при эксплуатации шин повышение стойкости к порезам, появлению окатышей и выкрашиванию резины, оказывает влияние на гистерезис и теплообразование в шине и дает следующее улучшение свойств: повышается долговечность шины, снижается сопротивление качению, что приведет к значительному снижению расхода топлива.