Патент на изобретение №2307850

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2307850 (13) C1
(51) МПК

C08L23/16 (2006.01)
C08K13/02 (2006.01)

C08K3/04 (2006.01)
C08K3/06 (2006.01)
C08K3/22 (2006.01)
C08K5/09 (2006.01)
C08K5/40 (2006.01)
C08K5/47 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 18.11.2010 – прекратил действие, но может быть восстановлен

(21), (22) Заявка: 2006120138/04, 08.06.2006

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

08.06.2006

(46) Опубликовано: 10.10.2007

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
КОШЕЛЕВ Ф.Ф. и др. Общая технология резины. – М., Химия, 1978, с.90. SU 1452816 A1, 23.01.1989. SU 765301 A1, 23.09.1980. RU 2250916 С1, 27.04.2005. ЕР 0736640 A1, 09.10.1996.

Адрес для переписки:

400131, г.Волгоград, пр. Ленина, 28, ВолгГТУ, Отдел интеллектуальной собственности

(72) Автор(ы):

Каблов Виктор Федорович (RU),
Бондаренко Сергей Николаевич (RU),
Кейбал Наталья Александровна (RU),
Карпова Наталья Владимировна (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU)

(54) РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ НА ОСНОВЕ ЭТИЛЕНПРОПИЛЕНДИЕНОВОГО КАУЧУКА

(57) Реферат:

Изобретение относится к резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука марки СКЭПТ-40. Резиновая смесь включает серу, оксид цинка, стеариновую кислоту, тетраметилтиурамдисульфид, меркаптобензтиазол, наполнитель – технический углерод П-514 и дополнительно модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия при 150°С 1,66-3,34 мас.ч. эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и 0,83-1,67 мас.ч. кубовых отходов производства анилина, с содержанием анилина 15-18 мас.ч. в соотношении компонентов 2:1 соответственно. Технический результат изобретения характеризуется повышенной адгезией резины к металлу с использованием хлоропреновых клеев марок 88СА и 88НТ и улучшенными физико-механическими показателями, утилизацией отхода нефтехимического производства – анилина. 5 табл.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке резиновой смеси на основе этиленпропиленового каучука, резина из которой характеризуется повышенной адгезией к металлу.

Известна резиновая смесь, включающая этиленпропилендиеновый каучук, наполнитель, пластификатор и адгезивную добавку, в качестве которой используется продукт термического разложения этиленпропиленового или этиленпропилендиенового каучука (Авторское свидетельство СССР №765307, кл. С08L 23/16; Опубл. 23.09.80).

Однако данная резиновая смесь обладает хорошей адгезией к стеклоткани.

Известна вулканизующаяся резиновая смесь на основе ненасыщенного каучука (СКЭПТ), содержащая адгезионную добавку – металлоорганическое соединение формулы (органический лиганд)-никель (-анион) (Патент №572207, кл. С08L 9/00; Опубл. 05.09.77).

Однако данная резиновая смесь предназначена для крепления к металлу в сыром виде с последующей вулканизацией.

Известна резиновая смесь на основе этиленпропиленового каучука, включающая активатор вулканизации, органическую перекись, наполнитель и олигодиенизопренуретанакрилат, которая дополнительно содержит метилфенилдиметоксилан (Авторское свидетельство СССР №711066, кл. С08L 23/16; Опубл. 25.01.80).

Однако данная резиновая смесь предназначена для крепления к металлу в сыром виде с последующей вулканизацией и дополнительной промазкой клеем “Лейконат”.

Известна вулканизуемая резиновая смесь на основе этиленпропиленового сополимера с гидроксильными группами, включающая вулканизующий агент и катализатор вулканизации, в качестве вулканизующего агента содержит эпоксидную смолу и ангидрид дикарбововой кислоты, в качестве катализатора содержит диалкилдиацильное соединение олова или третичный амин (Авторское свидетельство СССР №798136, кл. С08L 23/16; Опубл. 23.01.81).

Однако данная резиновая смесь после вулканизации отличается низкими адгезионными показателями при креплении резины к металлу.

Наиболее близким является резиновая смесь на основе этиленпропилендиенового каучука СКЭПТ-30, включающая серу, тетраметилтиурамдисульфид, меркаптобензтиазол, оксид цинка, стеариновую кислоту и технический углерод ПМ-75 (Кошелев Ф.ф. и др. Общая технология резины. М.: Химия, – 1978, с.90).

Однако данная резиновая смесь после вулканизации отличается низкими адгезионными показателями при креплении резины к металлу (достигаемая прочность при равномерном отрыве не превышает 0,9 МПа).

Задача: разработка резиновой смеси на основе этиленпропилеидиенового каучука, которая характеризуется повышенной адгезией к металлу.

Техническим результатом является разработка резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, которая характеризуется повышенной адгезией к металлу с использованием хлоропреновых клеев марок 88СА и 88НТ, улучшенными физико-механическими показателями, утилизация отхода нефтехимического производства (анилина).

Поставленный технический результат достигается тем, что резиновая смесь на основе этиленпропилендиенового каучука марки СКЭПТ-40, включающая серу, оксид цинка, стеариновую кислоту, тетраметилтиурамдисульфид, меркаптобензтиазол и наполнитель технический углерод, причем в качестве наполнителя смесь содержит технический углерод марки П-514, и дополнительно модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия при 150°С 1,66-3,34 мас.ч. эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и 0,83-1,67 масел, кубовых отходов производства анилина, с содержанием анилина 15-18 мас.ч. в массовом соотношении 2:1 соответственно, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: этиленпропилендиеновый каучук марки СКЭПТ-40 – 100,0, сера – 2,0, оксид цинка – 5,0, стеариновая кислота – 1,0, тетраметилтиурамдисульфид – 1,5-1,0, меркаптобензтиазол – 0,5-1,0, технический углерод П-514 – 100,0-70,0, модификатор 2,5-5,0.

Этиленпропилендиеновый каучук СКЭПТ-40 (ТУ 38.103252-92).

Сера – вулканизующий агент (ГОСТ 127.4-93).

Оксид цинка – активатор ускорителя вулканизации (ГОСТ 202-84).

Стеариновая кислота – активатор вулканизации (ГОСТ 6484-96).

Технический углерод П-514 – наполнитель (ГОСТ 7885-86).

Тетраметилтиурамдисульфид (тиурам Д) – ускоритель вулканизации (ГОСТ 740-76).

Меркаптобензтиазол (калтакс) – ускоритель вулканизации (ТУ 113-00-05761631-23-91).

Установлено, что причиной повышения адгезионных показателей вулканизатов является увеличение содержания полярных функциональных групп за счет введения в состав резиновой смеси предлагаемого модификатора.

При использовании в качестве модификатора эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и кубовых отходов производства анилина (КПА) в массовом соотношении 2:1 повышаются адгезиониые свойства вулканизатов на основе предлагаемой резиновой смеси, а физико-механические свойства при этом остаются на прежнем уровне. При изменении соотношения компонентов модификатора он становится вязким, что затрудняет его введение в резиновую смесь, при этом снижаются адгезионные свойства вулканизатов на основе резиновой смеси.

Модификатор получают прямым взаимодействием эпоксидной диановой смолы ЭД-20 с кубовыми отходами производства анилина (КПА) в массовом соотношении 2:1, при 150°С в течение 5 часов. Модификатор представляет собой хрупкие гранулы неправильной формы и является дешевым веществом, так как КПА являются отходами, образующимися при производстве анилина (ТР производства анилина ЗАО “Оргсинтез” г.Волжский, стадия выделения товарного анилина). КПА представляют собой (мас.ч.): анилин – 15-18, циклогексиламин – 0-10, толуидин – 2-4, гидрооксид натрия – 1-3, дифениламин – 3-20, метафенилдиамии – 1-3, о-, n-аминофенол – 1-6, высокомолекулярные смолистые вещества – 6-45.

Пример приготовления резиновой смеси.

Резиновую смесь (смесь этиленпропилендиенового каучука СКЭПТ-40, серы, оксида цинка, стеариновой кислоты, технического углерода П-514, тетраметилтиурамдисульфида, меркаптобензтиазола и указанного модификатора) готовят на вальцах при температуре валков б5-70°С. Продолжительность смешения 25 минут. Затем проводят вулканизацию резиновой смеси при температуре 160°С в течение 30 минут.

Получают резиновые смеси 1-6, составы которых приведены в таблице 1.

В таблице 2 приведены физико-механические показатели вулканизатов на основе предлагаемых резиновых смесей и по прототипу.

Предлагаемые вулканизаты исследовались на адгезионную прочность при сдвиге, достигаемую при выдерживании под грузом 2 кг, при комнатной температуре (20°С) в течение 24 часов.

Технология склеивания образцов следующая. Одноразовое нанесение клея на подготовленную поверхность, сушка клеевой пленки при комнатной температуре (20°С) в течение 1-2 минут, после чего производилось плотное прижатие склеиваемых поверхностей.

Состав модификатора приведен в таблице 3.

Адгезию при сдвиге определяли на разрывной машине МРС-250 (ГОСТ 16971-71).

В таблице 4 приведены прочностные показатели вулканизатов на основе предлагаемых резиновых смесей и по прототипу при склеивании их друг с другом хлоропреновыми клеями марок 88НТ и 88СА. Данные представлены в таблице 4, из которой видно, что наилучшие результаты получены при использовании состава композиций 2 и 3. Так, прочность при сдвиге при склеивании вулканизованной резины по прототипу клеем 88НТ составляет 0,68 МПа, при склеивании вулканизованной резины по рецепту композиции 3 составляет 1,13 МПа.

Заявленные пределы модификатора – 2,5-5,0 обусловлены тем, что при увеличении или уменьшении указанных дозировок адгезионная прочность при склеивании вулканизатов друг с другом снижается, таким образом, они являются оптимальными.

В дальнейших исследованиях использовалась композиции 2 и 3.

Также были проведены испытания клеевого крепления вулканизатов на основе композиций 2, 3 и по прототипу к стали (Ст3) (таблица 5). Адгезию определяли методом отрыва. Прочность при равномерном отрыве определяли на измерителе адгезии ПСО МГ4 (ТУ 4271-005-12585810-01).

Из таблицы 5 видно, что вулканизаты на основе композиции 2 и 3 обеспечивают увеличение прочностных свойств клеевых соединений по сравнению с прототипом. Прочность при отрыве клеевого шва при креплении вулканизованной резины по прототипу к стали клеем 88СА составляет 0,9 МПа, а при креплении вулканизованной резины по рецепту композиции 3 к стали (Ст3) составляет 1,35 МПа.

Таблица 1
Компоненты смеси Содержание компонентов смеси в композициях, мас.ч.
прототип 1 2 3 4 5 6
Этиленпропилендиеновый каучук СКЭПТ-30 100,0
Этиленпропилендиеновый каучук СКЭПТ-40 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
Сера 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
Оксид цинка 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0
Стеариновая кислота 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
Технический углерод ПМ-75 100,0
Технический углерод П-514 100,0 100,0 100,0 70,0 70,0 70,0
Тетраметилтиурамдисульфид 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,0
Меркадтобензтиазол 0,5 0,5 1,0 1,0 1,0 1,0 0,5
Модификатор 5,0 2,5 5,0 2,5 5,0 5,0

Таблица 2
Наименование показателей Результаты испытаний композиций
прототип 1 2 3 4 5 6
Условная прочность, МПа 18,0 18,1 19,3 20,3 19,7 18,1 18,0
Относительное удлинение, % 140 170 150 140 230 210 230
Твердость, ед. Шор А 92 91 92 93 84 83 85
Температурный предел хрупкости, °С соответствует
Сопротивление раздиру, кгс/см 46 65 54 50 66 70 60

Таблица 3
Компоненты модификатора Содержание компонентов модификатора для резин
1 2 3 4 5 6
Эпоксидная диановая смола ЭД-20 3,34 1,66 3,34 1,66 3,34 3,34
Кубовые отходы производства анилина с содержанием анилина 15-18 мас.ч. 1,67 0,83 1,67 0,83 1,67 1,67

Таблица 4
Марка клея Показатель для композиции
Прототип 1 2 3 4 5 6
Прочность при сдвиге, МПа
88НТ 0,68 1,04 1,10 1,13 0,85 0,87 0,75
88СА 1,20 1,61 1,63 1,79 1,45 1,25 1,30

Таблица 5
Марка клея Показатель для композиции
Прототип Предлагаемая композиция 2 Предлагаемая композиция 3
Прочность при равномерном отрыве, МПа
88СА 0,90 1,28 1,35

Технико-экономический эффект, полученный от применения предлагаемой резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, заключается в том, что его применение позволяет значительно повысить прочность крепления изделий из вулканизованной резины на основе этиленпропилендиенового каучука и при их креплении к металлической поверхности, улучшить физико-механические свойства вулканизатов. Кроме того, его применение позволяет использовать побочный продукт (отход) нефтехимического производства (анилина).

Формула изобретения

Резиновая смесь на основе этиленпропилендиенового каучука марки СКЭПТ-40, включающая серу, оксид цинка, стеариновую кислоту, тетраметилтиурамдисульфид, меркаптобензтиазол и наполнитель – технический углерод, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя смесь содержит технический углерод П-514 и дополнительно модификатор, предварительно полученный в результате взаимодействия при 150°С 1,66-3,34 мас.ч. эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и 0,83-1,67 мас.ч. кубовых отходов производства анилина с содержанием анилина 15-18 мас.ч. в массовом соотношении 2:1 соответственно, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Этиленпропилендиеновый каучук марки СКЭПТ-40 100,0

Сера 2,0

Оксид цинка 5,0

Стеариновая кислота 1,0

Технический углерод П-514 70,0-100,0

Тетраметилтиурамдисульфид 1,0-1,5

Меркаптобензтиазол 0,5-1,0

Модификатор 2,5-5,0


MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 09.06.2008

Извещение опубликовано: 20.06.2010 БИ: 17/2010


Categories: BD_2307000-2307999