эбонитовая смесь на основе бутадиен-стирольного каучука

Формула изобретения

Эбонитовая смесь на основе бутадиен-стирольного каучука, включающая регенерат РКТ, серу, дифенилгуанидин, оксид магния, каолин, парафин, сплав фталевого ангидрида с СЖК, мыло - ПАВ, вазелиновое масло, а в качестве наполнителя - отходы производства, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя используют предварительно измельченную до фракции 1-40 мкм отработанную ионообменную смолу - катионит КУ-2 - продукт сополимеризации стирола и дивинилбензола с привитой сульфогруппой в количестве от 180 до 360 мас.ч. при следующем соотношении компонентов в эбонитовой смеси, мас.ч.:

каучук СКС-30АРКМ-15	100-115
регенерат РКТ	150-180
сера	50-87
дифенилгуанидин	2
оксид магния	15
каолин	50
парафин 10
сплав фталевого ангидрида с СЖК	2
мыло - ПАВ	4
вазелиновое масло	23
отработанная ионообменная
смола-катионит КУ-2 фракции, мкм: 1-40	180-360

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству резинотехнических изделий на основе бутадиенстирольных каучуков, в частности к получению эбонитовых изделий - аккумуляторных моноблоков.

Известна эбонитовая смесь на основе бутадиенстирольного каучука (А.с. №1027178, опубл. 07.02.83, бюл. №25), включающая регенерат, серу, ускорители, гашеную известь, мягчитель, а также керогенит в качестве наполнителя, смесь вулканизуют при температуре 200-210°С в течение 5-10 минут.

К недостатку данной смеси можно отнести следующее: использование в качестве наполнителя природного материала, подвергнутого специальной переработке; проведение высокотемпературной и кратковременной вулканизации эбонитовой смеси приводит к термодеструкции поверхности, неравномерной вулканизационной сетке, в результате чего образуются трещины в изделиях; исключение возможности использования при производстве крупногабаритных и толстостенных изделий.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является эбонитовая смесь на основе бутадиенметилстирольного каучука (А.с. №1004420, опубл. 15.03.83, бюл. №10), включающая наполнитель, представляющий собой отход производства белко-витаминного концентрата (БВК) из парафинов нефти.

Предлагаемая смесь частично устраняет недостатки приведенного выше аналога, но в свою очередь не лишена недостатков: наличие в отходах производства БВК достаточно большого количества влаги (16-18 мас.%), что нежелательно при высокотемпературной вулканизации из-за образования пористости в изделиях; остаточное содержание белков в отходах требует определенных условий их хранения и введения ингибиторов биоразложения; сложность введения в каучук большого количества пористого наполнителя с плотностью 0,38 г/см ³ на смесительном оборудовании, т.к. снижается его производительность не только из-за увеличения объема перерабатываемых компонентов, но и требуется увеличение времени перемешивания для достижения однородности смеси.

Техническими задачами данного способа являются: повышение физико-механических показателей вулканизатов; увеличение содержания наполнителя в эбонитовой смеси с целью снижения содержания дорогостоящей полимерной фазы; утилизация отработанных ионообменных смол в производстве резинотехнических изделий.

Поставленная задача достигается за счет того, что в эбонитовой смеси на основе бутадиенстирольного каучука, включающей регенерат РКТ, серу, дифенилгуанидин, оксид магния, каолин, парафин, сплав фталевого ангидрида с СЖК, мыло, вазелиновое масло, в качестве наполнителя отходы производства, новым является то, что в качестве наполнителя используют предварительно измельченную до фракции 1,0÷40,0 мкм отработанную ионообменную смолу КУ-2 - продукт сополимеризации стирола и дивинилбензола с привитой сульфогруппой в количестве от 180 до 360 мас.ч. при следующем соотношении компонентов в эбонитовой смеси, мас.ч.:

каучук СКС-30АРКМ-15	100-15
Регенерат РКТ	150÷180
Сера	50÷87
Дифенилгуанидин	2
Оксид магния	15
Каолин	50
Парафин	10
Сплав фталевого ангидрида с СЖК	2
Мыло (ПАВ)	4
Вазелиновое масло	23
Отработанная ионообменная смола
фракции, мкм: 1,0÷40,0 (КУ-2)	180÷360

Техническим результатом является:

- достижение высоких физико-механических показателей вулканизатов, полученных с использованием отработанных ионообменных смол, которые содержат мономерные звенья, аналогичные бутадиенстирольному каучуку;

- снижение дефицитной каучуковой фазы в эбонитовой смеси;

- снижение расходных норм серы при вулканизации эбонитовой смеси;

- расширение сырьевой базы при использовании вторичных ресурсов в производстве резинотехнических изделий, в том числе аккумуляторных моноблоков.

Опытные эбонитовые смеси изготавливают на лабораторных вальцах при стандартном режиме в соответствии с рецептурой, приведенной в табл.1. В качестве наполнителя эбонитовой смеси используют отработанные ионообменные смолы, в частности утратившие функциональную способность катиониты: КУ-2-8, КУ-2-20 и КУ-2-3, представляющие собой отходы процесса водоподготовки на ТЭЦ, атомных станциях, а также в производстве СК. Отработанные катиониты предварительно измельчают на лабораторной шаровой мельнице, а затем на дезинтеграторе типа 1А27 Рижского объединения «ЭКС» с производительностью 30 г/мин и скоростью вращения ротора 8000 об/мин, что позволяет получить тонкодисперсный наполнитель с размером частиц до 1 мкм. Разделение на фракции проводят с помощью микросит с размером ячеек 80 мкм, а фракцию 1÷40 мкм получают отстаиванием в воде путем оседания более крупных частиц катионита.

Из табл.2 образец №6 (при введении 360 мас.ч. отработанной ионообменной смолы фракции 1÷40 мкм на 100 мас.ч. маслонаполненного каучука СКС-З0АРКМ-15) видно, что пластоэластические показатели эбонитовых смесей и физико-механические свойства вулканизатов на их основе превышают значения известных эбонитовых смесей и вулканизатов, кроме показателей пластичности по Карреру и теплостойкости по Мартенсу, которые отмечаются на уровне известных образцов, что позволяет определить граничные условия в рецепте эбонитовой смеси: по количеству регенерата - 180 мас.ч. и серы 50 мас.ч. на 100 мас.ч. маслонаполненного каучука.

Таблица 1
Рецептура опытных образцов эбонитовых смесей
Состав смеси	Содержание компонентов в смеси, мас.ч.
	Известная	Номер опытного образца
		1	2	3	4	5	6	7
Каучук
СКС-З0АРКМ-15*	-	115	115	115	115	115	100	100
Каучук СКС-З0РП	100	-	-	-	-	-	-	-
Масло ПН-6	15	-	-	-	-	-	-	-
Регенерат РКТ	150	150	150	150	150	150	180	180
Сера	87	87	87	87	50	50	50	50
Дефенилгуанидин	2	2	2	2	2	2	2	2
Оксид магния	15	15	15	15	15	15	15	15
Каолин	50	50	50	50	50	50	50	50
Парафин	10	10	10	10	10	10	10	10
Сплав фталевого
ангидрида с СЖК**	2	2	2	2	2	2	2	2
Мыло	4	4	4	4	4	4	4	4
Вазелиновое масло	23	23	23	23	23	23	23	23
Отход производства
БВК	180
Отработанная
ионообменная смола
на основе:
КУ-23,
фракции, мкм: 1÷40		180
КУ-2-20,
фракции, мкм: 1÷40			270
КУ-2-8,
фракции, мкм:
1÷40				360	360		360
1÷80						360		360
Примечание. * В эмульсионном бутадиенстирольном каучуке СКС - 30АРКМ-15 содержание масла ПН-6 составляет 14,5-17,0 мас.%.
** СЖК - синтетические жирные кислоты фракции С 17-С20

Таблица 2.
Пластоэластические показатели эбонитовых смесей и физико-механические показатели вулканизатов на их основе
Наименование	Количественные значения показателей опытных образцов
показателя	Нормативные	Известные	1	2	3	4	5	6	7
Пластичность по
Карреру	0,3-0,55	0,45	0,49	0,48	0,45	0,47	0,46	0,45	0,46
Вязкость по Муни, усл.ед.	60-80	-	68	72	78	75	71	79	76
Хрупкость, мДж/м3	не менее 0,065	0,067	0,075	0,075	0,070	0,110	0,095	0,070	0.060
Изгиб, МПа	не менее 21,0	28	34	33	32	39	32	29	26
Твердость, МПа	не менее 70,0	100	108	121	124	118	119	112	112
Теплостойкость по Мартенсу, °С	не менее45	66	68	66	66	69	65	66	62