Патент на изобретение №2355719

(54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству полимерных материалов и композитов с улучшенными эксплуатационными характеристиками, и может быть использовано в резиновой промышленности. Полимерная композиция состоит из бутадиенового каучука, немаслонаполненного бутадиенстирольного каучука, изопренового каучука, белил цинковых, кремнекислоты, кислоты стеариновой, серы полимерной, дифенилгуанидина, тетраметилтиурамсульфида и фуллеренсодержащего технического углерода с дисперсностью 100 мкм в количестве 0,79-2,96 мас.%. Фуллеренсодержащий технический углерод получают электродуговым синтезом на графитовом электроде в атмосфере очищенного гелия. Технический результат состоит в улучшении физико-механических показателей композиции по модулю при растяжении 300%, прочности при разрыве, твердости по Шору, эластичности по отскоку, относительному удлинению, сопротивлению истиранию и повышении качества изделий, выполненных с ее использованием. 1 табл.

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству полимерных материалов и композитов с улучшенными эксплуатационными характеристиками по условному напряжению при растяжении и сопротивлению истиранию, и может быть использовано в резиновой промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является композиция [Влияние минеральных наполнителей на реологические свойства смесей на основе комбинации СКИ/ЭПДК. Игуменова Т.И., Осошник И.А., Шеин B.C. Каучук и резина, 1990, 9, с.34. Совершествование рецептуры велорезин в цветном исполнении Производство СК, шин и РТИ, 1986, 4, с.16-18. Осошник И.А., Игуменова Т.И., Шеин B.C.] для получения полимерного материала на основе изопренового, этиленропилендиенового и бутадиенстирольного каучуков, оксида цинка, алюмосиликата (каолина), кремнекислоты (белой сажи) и оксида титана.

Недостатком этой композиции является невысокая твердость, низкое напряжение при удлинении 300%, недостаточное сопротивление истиранию, что не позволяет использовать полимерный материал в более жестких эксплуатационных условиях, связанных с циклическими нагрузками сдвига.

Техническая задача изобретения – получение полимерной композиции, обладающей улучшенными физико-механическими показателями по модулю при растяжении 300%, прочности при разрыве, твердости по Шору, эластичности по отскоку, относительному удлинению, сопротивлению истиранию, и повышение качества изделий, выполненных с ее использованием.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в полимерной композиции, состоящей из бутадиенового каучука, немаслонаполненного бутадиенстирольного каучука, белил цинковых, кремнекислоты, кислоты стеариновой, серы полимерной, дифенилгуанидина, тетраметилтиурамсульфида, новым является то, что в композицию дополнительно вносят фуллеренсодержащий технический углерод (ФТУ) с дисперсностью 100 мкм в количестве 0,79-2,96 мас.%, полученный электродуговым синтезом на графитовом электроде в атмосфере очищенного гелия, и изопреновый каучук в количестве 39,65-17,76 мас.% при следующем выборе соотношения компонентов, мас.%:

Изопреновый каучук – 39,65-17,76

Бутадиеновый каучук – 15,84-5,92

Немаслонаполненный бутадиенстирольный каучук – 23,77-35,50

Белила цинковые – 3,96-5,92

Кислота стеариновая – 1,58-2,96

Сера полимерная – 1,58-2,37

ФТУ – 0,79-2,96

Кремнекислота – 11,88-23,67

Тетраметилтиурамсульфид – 0,16-1,18

Дифенилгуанидин – 0,79-1,76.

Технический результат заключается в улучшении физико-механических свойств полимерной композиции: модуля при растяжении 300%, прочности при разрыве, твердости по Шору, эластичности по отскоку, относительному удлинению, сопротивлению истиранию.

Способ осуществляется следующим образом

Полимерную композицию готовят при следующем выборе соотношения компонентов, мас.%:

Изопреновый каучук – 39,65-17,76

Бутадиеновый каучук – 15,84-5,92

Немаслонаполненный бутадиенстирольный каучук – 23,77-35,50

Белила цинковые – 3,96-5,92

Кислота стеариновая – 1,58-2,96

Сера полимерная – 1,58-2,37

ФТУ – 0,79-2,96

Кремнекислота – 11,88-23,67

Тетраметилтиурамсульфид -0,16-1,18

Дифенилгуанидин – 0,79-1,76.

Образцы готовят на лабораторных вальцах при температуре валков 65±5°С в течение 20 минут. Порядок введения компонентов следующий:

– вводят изопреновый каучук, бутадиеновый каучук, немаслонаполненный бутадиенстирольный каучук и смешивают на вальцах 2 минуты;

– по истечении 2 минут в смесь каучуков вводят такие ингредиенты, как оксид цинка, стеарин, серу, и смешивают на вальцах в течение 4 минут;

– по истечении 4 минут в смесь вводят ФТУ с дисперсностью 100 мкм в количестве 0,79-2,96 мас.% и смешивают с остальными ингредиентами в течение 10 минут;

– по истечении 10 минут в смесь вводят кремнекислоту и смешивают с другими ингредиентами в течение 2 минут;

– по истечении 2 минут в смесь вводят тетраметилтиурамдисульфид и дифенилгаунидин, смешивают 2 минуты и после срезают смесь с вальцов. Таким образом, цикл смешения составляет 20 минут.

Способ поясняется следующими примерами

Пример 1

Образцы готовят на лабораторных вальцах при температуре валков 65±5°С в течение 20 минут при следующем соотношении компонентов, мас.%: изопреновый каучук – 39,65; бутадиеновый каучук – 15,84; немаслонаполненный бутадиенстирольный каучук – 23,77; белила цинковые – 3,96; кислота стеариновая – 1,58; сера полимерная – 1,58; ФТУ – 0,79; кремнекислота – 11,88; тетраметилтиурамсульфид – 0,16; дифенилгуанидин – 0,79. Порядок введения компонентов следующий:

– вводят изопреновый каучук, бутадиеновый каучук, немаслонаполненный бутадиенстирольный каучук и смешивают на вальцах 2 минуты;

– по истечении 2 минут в смесь каучуков вводят такие ингредиенты, как оксид цинка, стеарин, серу, и смешивают на вальцах в течение 4 минут;

– по истечении 4 минут в смесь вводят ФТУ с дисперсностью 100 мкм в количестве 0,79-2,96 мас.% и смешивают с остальными ингредиентами в течение 10 минут;

– по истечении 10 минут в смесь вводят кремнекислоту и смешивают с другими ингредиентами в течение 2 минут;

– по истечении 2 минут в смесь вводят тетраметилтиурамдисульфид и дифенилгаунидин, смешивают 2 минуты и после срезают смесь с вальцов. Таким образом, цикл смешения составляет 20 минут.

Способ осуществим. Физико-механические свойства композиции представлены в табл.1. Прочностные характеристики увеличиваются незначительно, а истираемость полимерного материала уменьшилась на 71%.

Пример 2

Способ приготовления полимерной композиции аналогичен примеру 1, но композицию готовят при следующем соотношении компонентов, мас.%: изопреновый каучук – 17,76; бутадиеновый каучук – 5,92; немаслонаполненный бутадиенстирольный каучук – 35,50; белила цинковые – 5,92; кислота стеариновая – 2,96; сера полимерная – 2,37; ФТУ – 2,96; кремнекислота – 23,67; тетраметилтиурамсульфид – 1,18; дифенилгуанидин – 1,76.

Способ осуществим.

Физико-механические свойства композиции представлены в табл.1

Как видно из таблицы, физико-механические свойства полимерной композиции меняются при введении ФТУ в количестве 0,79-2,96 мас.% и изопренового каучука в количестве 39,65-17,76 мас.%. Свойства резин на основе тройной комбинации каучуков улучшаются по сравнению с ранее предложенными: истираемость резиновой смеси и относительное удлинение уменьшаются, модуль при растяжении 50%, прочность при разрыве, твердость по Шору и эластичность по отскоку увеличиваются.

При внесении ФТУ с дисперсностью 100 мкм менее 0,79 мас.% и изопренового каучука менее 39,65 мас.% физико-механические свойства полимерной композиции не изменяются.

Внесение ФТУ с дисперсностью 100 мкм более 2,96 мас.% и изопренового каучука более 17,76 мас.% приводит к незначительному улучшению физико-механических свойств полимерной композиции, что экономически невыгодно.

Предложенная полимерная композиция обладает улучшенными физико-механическими свойствами, позволяющими получать изделия высокого качества с ее использованием.

Таблица 1
Сравнительная характеристика предлагаемого полимерного материала и прототипа для каучуков СКИ-3, СКД и СКС-30АРКПН с ФТУ
Наименование характеристик полимерного материала	Прототип	Предлагаемый с ФТУ дисперсностью 100 мкм
0,79 мас.%	2,96 мас.%
1	2
Технические свойства:
Модуль при растяжении 50%, МПа	5,3	7,12	8,72
Прочность при разрыве, МПа	17,5	18,2	20,1
Твердость по Шору, усл. ед.	49	70	71
Эластичность по отскоку, %	52	57	63
Относительное удлинение, %	695	450	400
Сопротивление истиранию, м3/ТДж	141	94	72

Формула изобретения

Полимерная композиция, содержащая бутадиеновый каучук, немаслонаполненный бутадиенстирольный каучук, белила цинковые, кремнекислоту, кислоту стеариновую, серу полимерную, дифенилгуанидин, тетраметилтиурамсульфид, отличающаяся тем, что в композицию дополнительно вводится фуллеренсодержащий технический углерод – ФТУ с дисперсностью 100 мкм в количестве 0,79-2,96 мас.%, полученный электродуговым синтезом на графитовом электроде в атмосфере очищенного гелия, и изопреновый каучук в количестве 17,76-39,65 мас.% при следующем выборе соотношения компонентов, мас.%:

QB4A – Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Воронежская государственная технологическая академия”

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): Общество с ограниченной ответственностью “Рета”

Договор № РД0063044 зарегистрирован 09.04.2010

Извещение опубликовано: 20.05.2010 БИ: 14/2010

* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия