резиновая смесь на основе этиленпропилендиенового каучука

Формула изобретения

Резиновая смесь на основе этиленпропилендиенового каучука, включающая серу, каптакс, тиурам, стеариновую кислоту, оксид цинка, технический углерод, отличающаяся тем, что смесь дополнительно содержит модификатор адгезии - основную соль метилфосфита кальция формулы

при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

этиленпропилендиеновый каучук СКЭПТ-40	100,0
сера	2,0
каптакс	0,5
тиурам	1,5
стеариновая кислота	1,0
оксид цинка	5,0
технический углерод ПМ 75	50,0
указанный модификатор адгезии	1,0-5,0

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к резиновой промышленности и касается разработки состава резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука с повышенной адгезионной прочностью, которая может найти применение при изготовлении композиционных материалов.

Известна резиновая смесь, включающая этиленпропилендиеновый каучук, наполнитель, пластификатор и адгезионную добавку, с целью повышения адгезионной способности, в качестве адгезивной добавки смесь содержит продукт термического разложения этиленпропиленового или этиленпропилендиенового каучука с мол. в. продукта 400-3000 (Авт.св. СССР №765307, кл. С08L 23/16, опубл. 23.09.80).

Данная резиновая смесь обладает хорошей адгезией к стеклоткани.

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

При использовании в качестве модификатора адгезии металлорганических соединений получают вулканизованные резиновые смеси с необходимой адгезионной прочностью к металлу, однако данные соединения имеют сложную структуру, и существуют определенные трудности в технологии синтеза, а именно сложное аппаратурное оформление и условия синтеза.

Наиболее близкой к заявленному изобретению по технической сущности является резиновая смесь на основе этиленпропилендиенового каучука, включающая серу, каптакс, тиурам, стеариновую кислоту, оксид цинка, технический углерод (Справочник резинщика. Материалы резинового производства. / Под ред. Захарченко П.И. и др. - М.: Химия, 1971 - с.110).

К причине, препятствующей достижению технического результата, относится недостаточная адгезия к металлам.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, которая характеризуется повышенной адгезией к металлу.

При осуществлении предлагаемого изобретения достигается следующий технический результат: повышается качество крепления резин к металлической поверхности при изготовлении композиционных материалов.

Указанный технический результат достигается тем, что резиновая смесь на основе этиленпропилендиенового каучука, включающая серу, каптакс, тиурам, стеариновую кислоту, оксид цинка, технический углерод, дополнительно содержит в качестве модификатора адгезии основную соль метилфосфита кальция формулы

при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Этиленпропилендиеновый каучук СКЭПТ-40	100,0
Сера	2,0
Каптакс	0,5
Тиурам	1,5
Стеариновая кислота	1,0
Оксид цинка	5,0
Технический углерод ПМ 75	50,0
Указанный модификатор адгезии	1,0-5,0

Сущность изобретения заключается в том, что основная соль метилфосфита кальция, введенная в состав резиновой смеси, взаимодействуя с активатором, ускорителем вулканизации, а также с двойной связью каучука, приводит к образованию сложных комплексных соединений, реакционная способность которых много выше соединений, образованных ускорителем вулканизации и активатором в его отсутствии. Изменение процессов, протекающих при структурировании эластомерной матрицы, приводит к образованию матрицы с регулярной структурой, с меньшей дефектностью, что и обуславливает повышение адгезионной прочности к металлу.

Основную соль метилфосфита кальция получают при взаимодействии диметилфосфита и гидроксида кальция при повышенной температуре.

Пример синтеза основной соли метилфосфита кальция. В одногорлую колбу, снабженную насадкой с термометром и прямым холодильником, загружают 7,4 г (0,1 моль) гидроксида кальция и 11,0 г (0,1 моль) диметилфосфита. Нагревают реакционную массу при температуре 150-160°С в течение 5 часов до полной отгонки метилового спирта. Порошкообразный продукт извлекают из колбы, растирают в ступке и экстрагируют ацетоном в аппарате Сокслета в течение четырех часов, а затем сушат при температуре 100°С при атмосферном давлении до постоянного веса. Получают 14,3 г основной соли метилфосфита кальция. Выход 96,9%.

Структура полученной соли подтверждена данными элементного анализа и ИК-спектральных исследований. Найдено: С 7,87; Н 3,28; Р 20,39. Вычислено: С 7,87; Н 3,28; Р 20,39. CH₅O ₄PCa. Мол. масса вычислено 152. ИК-спектры солей сняты в вазелиновом масле на приборе «Spekord-М82» в области 400-4000 см^-1. В спектрах идентифицированы полосы поглощения с максимумами 2248 см^-1, 1250 см^-1, 1072 см^-1 и 740 см^-1, характерные для группировок Р-Н, Р=О, Р-О-С соответственно.

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

Сера - вулканизующее вещество (ГОСТ 127-93);

Каптакс - ускоритель вулканизации (ГОСТ 739-74);

Тиурам - ускоритель вулканизации (ГОСТ 740-76);

Стеариновая кислота - активатор вулканизации (ГОСТ 6484-96);

Оксид цинка - активатор вулканизации (ГОСТ 10262-73);

Технический углерод ПМ 75 - наполнитель (ГОСТ 7885-77).

Пример приготовления резиновой смеси.

Изготовление резиновой смеси проводят на вальцах. На вальцы загружают этиленпропилендиеновый каучук, затем вводят 50% технического углерода ПМ 75, активатор оксид цинка, ускорители каптакс и тиурам, стеариновую кислоту, оставшиеся 50% технического углерода ПМ 75, указанный модификатор адгезии, основную соль метилфосфита кальция, предварительно измельченныую в шаровой мельнице, и серу. Полученную смесь оставляют для вылежки на 24 часа и затем вулканизуют. Вулканизацию проводят в гидравлическом прессе с электроподогревом при температуре 165°С в течение 10 минут.

Соотношение ингредиентов в резиновых смесях на 100 мас.ч. каучука приведены в таблице 1.

Для проведения сравнительных испытаний было приготовлено 5 вариантов смесей (по способу, описанному в примере) и резиновая смесь по прототипу.

Испытания проводились согласно ГОСТам: прочность связи резины с металлом при отрыве ГОСТ 209-75; определение упругопрочностных свойств при растяжении ГОСТ 270-75.

Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Заявленные пределы модификатора адгезии 1-5 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука обусловлены тем, что при увеличении или уменьшении указанных дозировок адгезионная прочность к металлу снижается.

Установлено, что наиболее оптимальным является содержание указанного модификатора адгезии 5 мас.ч., при введении которого адгезионная прочность достигает 1,17 МПа.

Такие показатели, как прочность при разрыве и относительное удлинение, от содержания модификатора в рецептуре резиновой смеси не зависят и остаются в норме.

Таблица 1
Наименование ингредиентов	Содержание компонентов резиновой смеси, мас.ч.
	Прототип		1		2		3		4		5
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
Каптакс	0,5		0,5		0,5		0,5		0,5		0,5
Тиурам	1,5		1,5		1,5		1,5		1,5		1,5
Стеариновая кислота	1,0		1,0		1,0		1,0		1,0		1,0
Оксид цинка	5,0		5,0		5,0		5,0		5,0		5,0
Технический углерод ПМ75	50,0		50,0		50,0		50,0		50,0		50,0
Модификатор адгезии	-		1		2		3		4		5
Таблица 2
Показатели		Прототип		1		2		3		4		5
Разрывная прочность, МПа		9,1		10		10,3		11		11		11,3
Относительное удлинение, %		226		236		240		256		312		325
Адгезионная прочность, МПа		0,96		1,01		1,05		1,09		1,13		1,17

Технико-экономический эффект, полученный от применения резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука, заключается в, том, что ее применение позволяет повысить качество крепления резин к металлической поверхности при изготовлении композиционных материалов.