модификатор резиновых смесей на основе полиизопренового каучука

Формула изобретения

Применение нефтеполимерной смолы, полученной радикальной сополимеризацией пипериленовой фракции, стирола и жидкой фракции пиролиза углеводородов состава C₅ C₁₀, или C₈ C₁₀, или C₉ C₁₀ при массовом соотношении реагентов 1 0,8 2,5 5 15 1 не более 3,5 3 5 1 0,7 3,5 3 4 соответственно, инициированной гидропероксидом алкилбензола в качестве модификатора резиновых смесей на основе полиизопренового каучука.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к модификации резин и касается применения нефтеполимерной смолы в качестве модификатора резин на основе полиизопренового каучука.

Необходимость расширения ассортимента радиальных шин, эксплуатируемых при повышенных нагрузках и скоростях движения, требует совершенствования комплекса технических характеристик резин, обеспечивающих высокую прочность и надежность связи резин с металлом. От надежности адгезионной связи резина-металл зависит работоспособность радиальных шин, одним из путей ее повышения является совершенствование модифицирующей системы резиновых смесей.

Известен кобальтсодержащий модификатор Манобонц 680 C фирмы Mouchem Ltd (Англия), вводимый в резиновые смеси на основе полиизопренового каучука для улучшения адгезии резин к металлу [1]

Недостатком этого модификатора является невысокая адгезия резин к металлу, например к латунированному металлокорду марки 9Л 15/27 374H при 20^oC и после термостарения (100^oC, 72 г) адгезия составляет 344 H. Кроме того, Манобонд 680 C дорогостоящий импортируемый продукт.

Известно применение адгезионно-активного модификатора - метацидрезорциновой смолы (АМР) [2] получаемой на базе полигексаметиленгуанидингидрохлорида и резорцина для резиновых смесей на основе полиизопренового каучука [Солодкий В.Н. и др. Каучук и резина. 1991. N 3. С. 17-19] являющийся наиболее близким техническим решением.

Недостатком данного модификатора является невысокая адгезия резин к металлу, например к латунированному металлокорду марки 9Л 15/27 при 20^oC составляет 386 H и после теплового старения (100^oC, 72 ч) 298 H. Кроме того, метацид и резорцин дорогостоящие дефицитные синтетические реагенты.

Технической задачей данного изобретения является повышение прочности связи резин к металлу.

Техническая задача решается применением нефтеполимерной смолы, полученной радикальной сополимеризацией пипериленовой фракции, стирола и жидкой фракции пиролиза углеводородов состава C₅-C₁₀ (a) или C₈-C₁₀ (б), или C₉-C₁₀ (в), при массовом соотношении реагентов 1:0,8-2,5:5-15 (а), 1:0-3,5:3-5 (б), 1:0,7-3,5:3-4 (в) соответственно, инициированной гидропероксидом алкилбензола, в качестве модификатора резиновых смесей на основе полиизопренового каучука, что позволяет увеличить адгезию резин к металлу в 1,22-1,375 раза.

Получение нефтеполимерной смолы, ее состав известны [см. Лонщакова Т.И. Лиакумович А. Г. Молодцов С.С. Лакокрасочные материалы и их применение. - 1986. N 5. С. 6-8] Смола использовалась ранее в качестве пленкообразователя [Мнацаканов С. С. и др. Лакокрасочные материалы и их применение. 1984. N 3. С. 10] в технологии лакокрасочных материалов [Н.И. Левит и др. Лакокрасочные материалы и их применение. 1984. N 5. С. 61-62; Лонщакова Т.И. Лиакумович А. Г.//Лакокрасочные материалы и их применение. 1989. N 1. С. 91-93]

Массовые соотношения реагентов, при которых получают образцы 1-8 нефтеполимерной смолы, и ее мономерный состав приведены в таблице 1.

Получение нефтеполимерной смолы (образец 9).

В металлическую ампулу объемом 300 мл загружают 35 г пипериленовой фракции с содержанием основного компонента 91% 52,5 г стирола, 35 г дициклопентадиена (массовое соотношение реагентов 1:1,5:1) и 6 г гидроперекиси изопропилбензола. Ампулу герметично закрывают, содержимое перемешивают и медленно нагревают до 120- 125^oC, после чего дают выдержку в течение 14-15 ч при 125-130^oC. По окончании реакции ампулу охлаждают, из реакционной смеси сначала при атмосферном давлении, затем в вакууме отгоняют непрореагировавшие углеводороды до содержания летучих (при 120^oC термостатирования) не более 2-2,5% мас. Получают 57 г (47,9%) смолы светло-желтого цвета, 1320, иодное число 140 г I₂/100 г.

Получение нефтеполимерной смолы (образец 10). Получают аналогично образцу 9 при массовом соотношении реагентов 1:1:2. Выход смолы 43,6% 1220, иодной число 162 г I₂/100 г.

Свойства нефтеполимерной смолы приведены в таблице 2.

Состав резиновых смесей с применением в качестве модификатора нефтеполимерной смолы приведен в таблице 3.

Характеристика реагентов, используемых в процессе приготовления резиновых смесей на основе полиизопренового каучука.

Полиизопреновый каучук, ТУ 14925-79.

Стеариновая кислота, ГОСТ 127-76 Е.

Сера техническая, СТ СЭВ 1417-78.

Оксид цинка, ГОСТ 202-84.

Канифоль, ТУ 19113-84.

N-фенил-N"-циклогексил-п-фенилендиамин (4010 NA), серо-фиолетовый порошок, т. пл. 103-107^oC, d²₄⁰ 1,19.

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД), ТУ 16338-85 Е.

Минеральный наполнитель БС-120, ТУ 18307-78.

Масло ПН-6Ш, МРТУ 134-64.

N-оксодиэтилен-2-бензтиазолилсульфенамид (сульфенамид M), бледно-желтый порошок, т. пл. 87^oC, d 1,87.

N-нитрозодифениламин, коричневый кристаллический порошок, т. застывания не ниже 64^oC, d 1,24-1,27.

РУ-1, ВТУ ГАПУ-168-67.

Технический углерод П-234, ТУ-7885-86Е.

Нефтенат кобальта чешуйки, т.пл. 125^oC, содержание кобальта 9,5% содержание летучих при 105^oC 0,9%

Резиновые смеси готовят в резиносмесителе закрытого типа Брабендер PLV-151 в 2 стадии. Коэффициент заполнения смесительной камеры составляет 0,75. Процесс проводят в воздушной среде при температуре на 1-й стадии 353-363 К, на 2-й стадии 343-353 К (см. табл. 4).

После выгрузки из камеры материал листуют на вальцах (продолжительность до 20 минут, зазор между валками 1,510^-3 м) при температуре 298-342 К.

Свойства резин оценивают по отечественным и зарубежным методикам и стандартам: прочность связи с металлокордом по ГОСТ-14863-69, условное напряжение при удлинении (МПа), условная прочность при растяжении (МПа), относительное удлинение (%), остаточное удлинение (%) по ГОСТ 270-75, сопротивление раздиру (кН/м) по ГОСТ 261-79; динамическая выносливость (тысяч циклов) по ГОСТ 261-79. Режим старения образцов 100^oC, 76 ч.

Для исследования использован латунированный металлокорд марки 9Л 15/27, (1х3)0,15+60,265, ГОСТ 14311-85.

Физико-механические показатели резин приведены в таблице 5.

Как видно из приведенных результатов, преимуществом предлагаемого модификатора резины на основе полиизопренового каучука является:

высокая адгезия резины к металлокорду 476-531 Н (до старения), 358-460 H (после старения), т. е. увеличение по сравнению с контрольным образцом в 1,1-1,24 раза и 1,11-1,42 раза соответственно, увеличение по сравнению с прототипом до старения в 1,22-1,375 раза после старения в 1,2-1,54 раза, остальные показатели на уровне контрольного образца;

применение в качестве модификатора нефтеполимерной смолы, синтез которой основан на использовании доступного промышленного сырья побочных продуктов нефтехимического производства;

пипериленовой фракции и жидких фракций пиролиза углеводородов;

предлагаемый модификатор нетоксичен [Лонщакова Т.И. Лиакумович А.Г. Лакокрасочные материалы и их применение. 1985. N 5. С. 6-8]

технология получения предлагаемого модификатора отработана в опытно-промышленных условиях;

возможность исключить из рецептуры резиновой смеси дефицитный нафтенат кобальта и снизить содержание дефицитного РУ-1 и таким образом уменьшить количество образующихся в результате его разложения легколетучих азотсодержащих продуктов.

Источники информации принятые во внимание.

1. Писаренко Т.И. и др. Каучук и резина, 1993, 5, 44-47 с.

2. Гоголев А.А. и др. Каучук и резина. 1994, 2, с. 32-35.