Патент на изобретение №2213751
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
(57) Реферат: Изобретение относится к производству цветных, в частности белых, высоконаполненных полимерных композиций и может быть применено в производстве изделий и материалов с высокой твердостью и адгезией к металлической подложке – эбонитов, резинометаллических изделий, полимерной основы для абразивных порошков различных типов. Композиция содержит, мас.%: натуральный каучук – 14-30, бутадиеновый каучук – 1,0-1,84, немаслонаполненный каучук – 1,0-16,6, белила цинковые – 1-13, кремнекислота – 4,5-25,00, кислота стеариновая – 0,3-3,0, сера полимерная – 1,1-11,39, дифенилгуанидин – 0,1-3,0, тетраметилтиурамдисульфид – 0,01-1,00, ангидрид фталевый – 0,03-0,20, пигмент – 0,18-2,5, порошок абразивный – 2,0-41,95. Технический результат – увеличение эксплуатационного срока службы за счет повышения твердости до 98  3 у.е. по Шору и адгезии до 3,3 МПа к металлической подложке. 1 табл.
Изобретение относится к производству цветных (белых) высонаполненных полимерных композиций, обладающих высокой твердостью и адгезией к металлической подложке после вулканизации, и может применяться в производстве эбонитов, резинометаллических изделий, полимерной основы для абразивных порошков различных типов или другого вида специальных материалов в химической промышленности, машиностроении, в том числе в производстве медицинского оборудования и инструментов.
5 у.е. по Шору, достигаемой введением смолы БСК-45 АКН.
Недостатком данной полимерной композиции является необходимая операция при клеивания ее лейконатом и дальнейшая ее совулканизация с металлом-подложкой, что в значительной степени усложняет и удорожает технологический процесс.
Также известен ближайший аналог (Пугач И. Г. Вулканизация резиновых смесей с использованием оксидов металлов различного типа и качества. Дисс. на соиск. уч. степ. к.т.н., ВГТА, 1998 – с. 155) на основе комбинации бутадиенового и нитрильного каучуков. Композиция содержит в своем составе группу минеральных наполнителей и абразивные порошки, мас.%:Каучук синтетический бутадиеновый СКД ЛС1,2 – 19,03 Каучук синтетический нитрильный СКН-26 АМПЧ – 19,03 Каучук синтетический бутадиеновый СКДЛ 250 – 4,23 Сера техническая – 2,11 Тетраметилтиурамдисульфид – 0,63 Магния оксид – 2,11 Кислота стеариновая – 0,85 Мел ММО – 2,11 Белила цинковые – 8,46 Белила титановые – 2,11 Кремнекислота – 5,50 Порошок абразивный – 33,83 Итого: – 100,00 Эта композиция нашла применение в производстве изделий медицинского назначения (шлифовальные головки для обработки стоматологических пломбировочных материалов). Рецептура этой полимерной композиции обеспечивает адгезию к металлической подложке после вулканизации без использования лейконата. Недостатками ближайшего аналога являются твердость изделия, не превышающая 85 5 у. е. по Шору, адгезия к металлической подложке менее 2 Мпа (20 кГс/см2), что не отвечает условиям шлифования на современном стоматологическом оборудовании, а именно при высоких скоростях обработки пломбировочных материалов. Использование синтетического нитрильного каучука СКН-26 АМПЧ не обеспечивает достаточного сопротивления сдвиговым деформациям изделия во время шлифования и сокращает срок эксплуатации из-за быстрого разрушения тонких кромок. Кроме того, присутствие оксида магния в качестве активатора вулканизации приводит к увеличению технологических потерь. Использование мела способствует увеличению удельного веса изделия и появлению радиального биения при высоких скоростях шлифования.
Технический результат – увеличение эксплуатационного срока службы за счет повышения твердости до 983 у. е. по Шору и адгезии до 3,3 Мпа (33 кГс/см2) к металлической подложке.
Это достигается использованием тройной комбинации каучуков: натурального изопренового каучука светлых сортов RSS, SVR, SMR и др.; светлых сортов немаслонаполненного бутадиенстирольного каучука (СКС-30 АРК, СКС-30 АРКПН) и бутадиенового каучука (СКД-2). Кроме того, в смесь введены полимерная сера, дифенилгуанидин, фталевый ангидрид, пигмент.
Заявляемая композиция имеет в своем составе следующие компоненты: мас.%:Натуральный каучук – 14.00-30.00 Бутадиеновый каучук – 1.00-11.84 Немаслонаполненный бутадиенстирольный каучук – 1.00-16.60 Белила цинковые – 3.00-15.00 Белила титановые – 1.00-13.00 Кремнекислота – 4.50-25.00 Кислота стеариновая – 0.30-3.00 Сера полимерная – 1.10-11.39 Дифенилгуанидин – 0.10-3.00 Тетраметилтиурамдисульфид – 0.01-1.00 Ангидрид фталевый – 0.03-0.20 Пигмент – 0.18-2.50 Порошок абразивный – 2.00-41.95 Итого: – 100.00% Применение натурального каучука обеспечивает повышенное значение адгезии полимерной композиции, ее основные технологические свойства при изготовлении. Использование немаслонаполненного бутадиенстирольного и бутадиенового каучуков способствует повышению износocтойкости изделия при сдвиговых нагрузках и возможность введения необходимого количества минеральных наполнителей. Содержание фталевого ангидрида, полимерной серы, дифенилгуанидина обеспечивает повышенную твердость полимерной композиции. Оптимальная дозировка титановых белил обеспечивает возможность в сочетании с пигментами получить широкий спектр цветовых тонов полимерной композиции. Цинковые белила обеспечивают вулканизационные свойства композиции и незначительно отличаются от ближайшего аналога по процентному содержанию. Технология получения полимерной композиции заключается в смешивании ингредиентов на вальцах, подпрессовывании и вулканизации готовых изделий на вулканизационном прессе. ПРИМЕР 1. Смесь: 14.00% натурального каучука; 11.84% СКД; 16.60% СКС-30 АРКПН; 3.00% цинковых белил; 1.00% титановых белил; 4.50% кремнекислоты Аэросил 300; 0.30% стеариновой кислоты; 1.10% серы полимерной; 3.00% дифенилгуанидина; 0.01% тетраметилтиурамдисульфида; 0.20% ангидрида фталевого; 2.50% пигмента; 41..95% электрокорунда М-28 смешивают при температуре 70oС в течение 15 мин на вальцах ЛБ 320 и прессуют с дальнейшей вулканизацией на вулканизационном прессе усилием 100 тс при температуре 170oС в течение 25 мин в виде шайбы толщиной 4 мм. Полученная в примере 1 полимерная композиция обладает сравнительно невысокой твердостью 85-88 у.е. по Шору и очень низким значением адгезии к металлу 0.5  0.6 МПа (56 кГс/см), что сопровождается очень низкой скоростью вулканизации, композиция имеет интенсивную окраску, которая оставляет следы на шлифуемой поверхности. В сыром виде эта композиция плохо смешивается, “шубит”, т.е. провисает на вальцах, имеет рваную кромку. Из-за сильного разогрева смеси требуется дополнительное время для охлаждения маточной смеси перед вводом вулканизующих компонентов во избежание преждевременной подвулканизации.
ПРИМЕР 2. Смесь: 14.70% натурального каучука; 11.02% СКД; 11.02% СКС-30 АРКПН; 7.35% цинковых белил; 12.87% титановых белил; 23.90% кремнекислоты Аэросил 300; 2.20% стеариновой кислоты; 5.50% серы полимерной; 1.84% дифенилгуанидина; 0.55% тетераметилтиурамдисульфида 0.15% ангидрида фталевого; 0.81% пигмента; 8.09% электрокорунда М-28 изготавливают по технологии, описанной в примере 1.
В результате резко повышаются значения твердости до 93 у.е. по Шору и адгезии до 2.5 МПа(25 кГс/см2), улучшаются все технологические параметры (вальцуемость, оптимум вулканизации).
ПРИМЕР 3. Смесь: 18.39% натурального каучука; 3.68% СКД; 14.70% СКС-30 АРК; 11.02% белил цинковых; 7.35% белил титановых; 16.54% кремнекислоты БС-120; 1.11% кислоты стеариновой; 7.35% серы технической; 0.81% дифенилгуанидина; 0.11% тетраметилтиурамдисульфида; 0.18% ангидрида фталевого; 0.37% пигмента; 18.39% электрокорунда 8 смешивают по технологии, приведенной в примере 1.
После реализации примера 3 наблюдается динамика дальнейшего увеличения твердости по Шору до 95 у.е., что является достаточным условием качества полимерной композиции для ее применения в качестве полимерной основы головок эластичных шлифовальных, адгезия возрастает до уровня 2.8 МПа (28 кГс/см2), что также является минимально достаточным для эксплуатации изделий при высоких скоростях шлифования. Недостатков по технологичности, указанных в примере 1, смесь также не имеет.
ПРИМЕР 4. Смесь: 29.41% натурального каучука; 1.84% СКД; 5.50% СКМС-30 АРК; 9.19% белил цинковых; 3.69% белил титановых; 9.19% кремнекислоты Аэросил 100; 0.74% стеариновой кислоты; 9.19% серы полимерной; 0.55% дифенилгуанидина; 0.07% тетраметилтиурамдисульфида; 0.11% ангидрида фталевого; 1.11% пигмента; 29.41% алмазов технических фракции 80/63 смешивают по технологии, приведенной в примере 1.
Полученная композиция обладает максимальными значениями твердости по Шору: 98-99 у.е., адгезии к металлу 3.3 МПа (33 кГс/см) и не обладает недостатками, указанными в примере 1. Приведенный состав рецепта полимерной композиции является оптимальным.
ПРИМЕР 5. Смесь: 30.00% натурального каучука; 1.00% СКД; 1.00% СКС-30 АРКПН; 15.00% белил цинковых; 13.00% белил титановых; 25.00% кремнекислоты Аэросил 300; 0.30% стеариновой кислоты; 11.39% серы полимерной; 0.10% дифенилгуанидина; 1.00% тетраметилтиурамдисульфида; 0.03% ангидрида фталевого; 0.18% пигмента; 2.00% электрокорунда М-28 также приготавливают по технологии, приведенной в примере 1.
Вулканизованным изделиям, приготовленным из композиции примера 5, присущи следующие недостатки: при высоком уровне адгезии получено среднее значение твердости по Шору в сочетании с очень хрупкими краями изделия, что приводит к быстрому износу образца при шлифовании; недопрессование изделия в необходимую форму из-за слишком высокой скорости вулканизации; в сыром виде полимерная композиция прилипает к поверхности валкового оборудования, образуются воздушные пузыри, что приводит к нестабильному весу готового изделия и, как следствие, к повышенному биению изделия при высоких скоростях шлифования.
Результаты испытаний в примерах 1-5 приведены в таблице.
Из приведенных примеров видно, что максимальными значениями твердости и адгезии обладает полимерная композиция, полученная в примере 4, которая может быть успешно использована в производстве, композиция 3 также имеет вполне неплохой результат и может использоваться для изделий с большей эластичностью, композиция 2 вполне пригодна для изделий, работающих под небольшой нагрузкой, вследствие того, что прочность связи с металлической подложкой несколько ниже; остальные композиции не обладают совокупностью положительных качеств и практически неприменимы.
Формула изобретения Полимерная композиция, содержащая бутадиеновый каучук, цинковые и титановые белила, кремнекислоту, стеариновую кислоту, тетраметилтиурамдисульфид и абразивный порошок, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит натуральный и немаслонаполненный бутадиенстирольный каучуки светлых марок, дифенилгуанидин, пигмент, ангидрид фталевый, серу полимерную при следующем соотношении компонентов, мас.%: Натуральный каучук – 14 – 30 Бутадиеновый каучук – 1,00 – 11,84 Немаслонаполненный бутадиенстирольный каучук – 1,00 – 16,60 Белила цинковые – 3 – 15 Белила титановые – 1 – 13 Кремнекислота – 4,50 – 25,00 Кислота стеариновая – 0,30 – 3,00 Сера полимерная – 1,10 – 11,39 Дифенилгуанидин – 0,10 – 3,00 Тетраметилтиурамдисульфид – 0,01 – 1,00 Ангидрид фталевый – 0,03 – 0,20 Пигмент – 0,18 – 2,50 Порошок абразивный – 2,00 – 41,95 РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 21.06.2005
Извещение опубликовано: 10.06.2006 БИ: 16/2006
|
||||||||||||||||||||||||||
