противостаритель и модификатор для резин

Формула изобретения

Противостаритель и модификатор для резин, представляющий собой продукт взаимодействия при 150°С эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и кубовых отходов производства анилина с содержанием анилина 15-18 мас.ч. при их массовом соотношении 2:1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к добавкам для эластомеров, а именно противостарителям и модификаторам, и может быть использовано в резиновой промышленности.

Известен модификатор для резин на основе 4-нитрозодифениламина и жирной кислоты (Авторское свидетельство СССР №788699, кл. С08L 9/00; Опубл. 30.03.85).

Однако данный модификатор имеет сложную технологию изготовления.

Известен модификатор на основе резотропина для резин, который дополнительно содержит углеводородный воск и минеральное масло (Авторское свидетельство СССР №697532, кл. С08L 9/00; Опубл. 15.11.79).

Однако данный модификатор имеет сложный состав.

Известен противостаритель и модификатор адгезии для резин, представляющий собой кубовый остаток, образующийся при дистилляции дифениламина (Патент РФ №2011663, кл. С08К 5/18; Опубл. 30.04.94).

Однако данный модификатор необходимо предварительно смешивать с различными наполнителями, что усложняет технологию изготовления резиновой смеси.

Наиболее близким к изобретению по назначению является N-фенил- N -изопропил-п-фенилендиамин (диафен ФП) (ТУ 2492-002-05761637-99).

Однако получение данного противостарителя является сложным технологическим процессом и сопровождается образованием большого количества отходов. Кроме того, указанный противостаритель является дефицитным и не обеспечивает достаточно высоких физико-механических показателей вулканизатов на основе различных каучуков.

Задача: разработка противостарителя и модификатора для резин, обеспечивающего сохранение физико-механических показателей вулканизатов на основе различных каучуков, утилизация отхода производства анилина.

Техническим результатом является расширение ассортимента противостарителей и модификаторов для эластомеров, при сохранении их физико-механических показателей, улучшение адгезии при склеивании, стойкости к старению и утилизация отходов производства анилина.

Поставленный технический результат достигается тем, что противостаритель и модификатор для резин, представляет собой продукт взаимодействия при 150°С эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и кубовых отходов производства анилина с содержанием анилина 15-18 мас.ч. при их массовом соотношении 2:1.

При использовании в качестве указанного противостарителя и модификатора для резин продукта взаимодействия при 150°С эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и кубовых отходов производства анилина (КПА) в массовом соотношении 2:1 повышаются физико-механические свойства вулканизатов на основе различных каучуков. Это происходит за счет увеличения содержания полярных функциональных групп в результате введения в состав резиновой смеси предлагаемого модификатора. Указанные функциональные группы диффундируют к поверхности вулканизата, где проявляют свои защитные и адгезионные свойства.

При изменении соотношения компонентов противостарителя и модификатора для резин он становится вязким, что затрудняет его введение в резиновую смесь, при этом снижаются физико-механические свойства вулканизатов на основе резиновой смеси.

Противостаритель и модификатор для резин получают прямым взаимодействием эпоксидной диановой смолы ЭД-20 с кубовыми отходами производства анилина в массовом соотношении 2:1 при 150°С в течение 5 часов. Состав противостарителя и модификатора для резин приведен в таблице 1. Противостаритель и модификатор для резин 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, метафенилдиамин - 1-3, о-,n-аминофенол - 1-6, высокомолекулярные смолистые вещества - 6-45.

Свойства противостарителя и модификатора для резин приведены в таблице 2.

Противостаритель и модификатор для резин вводят в сырые резиновые смеси на основе синтетических каучуков, например в резиновые смеси на основе хдоропренового, полиизопренового и этиленпропилендиенового каучуков. Рецептуры резиновых смесей приведены в таблице 3. Могут быть использованы резиновые смеси на основе различных какучуков.

Пример приготовления резиновой смеси.

Резиновую смесь готовят на вальцах при температуре валков 65-70°С. Продолжительность смешения 25 минут. Затем проводят вулканизацию резиновой смеси при температуре 160°С в течение 30 минут.

В таблице 4 приведены физико-механические и адгезионные показатели вулканизатов на основе предлагаемых резиновых смесей и по прототипу.

Резины испытывают на стойкость к старению при температурах 100°С в течение 24 ч в соответствии с ГОСТ 9.024.-74. Физико-механические свойства - относительное удлинение, остаточное удлинение, условная прочность при растяжении определяют в соответствии с ГОСТ 270-75. Стойкость резин к действию озона определяют в соответствии с ГОСТ 9.026-74. Адгезию при клеевом креплении исследовали с помощью клея 88СА (ТУ 381051760-89). Прочность при сдвиге определяли в соответствии с ГОСТ 16971-71. Прочность при равномерном отрыве от Ст3 определяли в соответствии с ГОСТ 209-75.

Таблица 1
Компонент противостарителя и модификатора для резин	Содержание компонентов противостарителя и модификатора для резин, мас.ч.
Эпоксидная диановая смола ЭД-20	100,0
Кубовые отходы производства анилина	50,0

Таблица 2
Наименование показателей	Диафен ФП	Указанный продукт
Температура плавления, °С, ГОСТ 18995.4	71	77
Массовая доля летучих, %	0,20	0,11
Массовая доля золы, %, ГОСТ 21119.10	0,25	0,20

Таблица 3
Компоненты смеси	Содержание компонентов смеси в композициях, мас.ч.
	1	2	3	4	5	6
Хлоропреновый каучук наирит ДП	100,0	100,0	-	-	-	-
Этиленпропилендионовый каучук СКЭПТ-40	-	-	100,0	100,0	-	-
Полиизопреновый каучук СКИ-3	-	-	-	-	100,0	100,0
Сера	1,3	1,3	2,0	2,0	1,3	1,3
Тиурам ММ тетраметилтиурамдисульфид	1,3	1,3	-	-	-	-
Олеиновая кислота	-	-	-	-	1,1	1,1
Фталевый ангидрид	-	-	-	-	0,8	0,8
Тиурам Д тетраметилтиурамдисульфид	-	-	1,5	1,5	-	-
Сульфенамид Ц	-	-	-	-	0,7	0,7
ДФГ дифенилгуанидин	1,3	1,3	-	-		-
Оксид магния	3,5	3,5	-	-	-	-
Ацетонанил Н поли-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин	2,0	2,0	-	-	-	-
Стеариновая кислота	1,5	1,5	1,0	1,0	-	-
Пиропласт	-	-	-	-	3,5	3,5
Церезнн-80	4,0	4,0	-	-	-	-
Оксид цинка	4,5	4,5	5,0	5,0	4,5	4,5
Технический углерод П-514	62,0	62,0	100,0	100,0	-	-
Технический углерод Н-55	-	-	-	-	54,0	54,0
ДБС дибутилсебацинат	15,0	15,0	-	-	-	-
Масло ПМ	5,0	5,0	-	-	3,5	3,5
Каптакс меркаптобензтиазол	-	-	1,0	1,0	-	-
Воск ЗВ-1	1,7	1,7	-	-	3,1	3,1
ДБФ дибутилфталат	4,5	4,5	-	-	-	-
Диафен ФП(прототип)	2,0	-	2,5	-	1,5	-
Противостаритель и модификатор для резин по предлагаемому изобретению	-	2,0	-	2,5	-	1,5

Таблица 4
Наименование показателей	Результаты испытаний композиций
	1	2	3	4	5	6
Условная прочность, МПа	14,8	14,6	18,0	20,0	25,0	27,0
Относительное удлинение, %	398	353	150	240	500	650
Твердость, ед. ИСО	58	64	82	85	70	75
Сопротивление раздиру, кН/м	39	38	46	68	120	140
Изменение после старения ШРБ-4
(70°С, 72 ч), %
усл. прочности при растяжении	-6,7	-8,7	-25,0	-4,4	-8,5	-9,4
твердости	103	9,0	-60,0	-35,7	12,7	10,1
сопрот. раздиру	-2,5	-1,6	-6,0	-5,8	-3,1	-2,2
Адгезия при клеевом креплении:
Прочность при сдвиге, МПа	1,3	1,9	1,2	1,8	1,1	1,7
Прочность при равномерном отрыве, МПа	1,2	1,6	1,8	2,1	1,3	1,8

Технико-экономический эффект, полученный от применения предлагаемого противостарителя и модификатора для резин, заключается в том, что его применение позволяет заменить известный противостаритель Диафен ФП, не ухудшая при этом физико-механических свойств вулканизаюв. Кроме того, его применение позволяет использовать побочный продукт (отход) нефтехимического производства (анилина).