[1]Изобретение относится к получению полимерных термопластичных композиций и может быть использовано для изготовления эластичных материалов в строительстве, кабельной, автомобильной, легкой промышленности, при производстве различных товаров народного потребления.
[2]Известна термопластичная эластомерная композиция, содержащая цис-1,4-изопреновый каучук, полипропилен низкого давления, оксид цинка, стеариновую кислоту, ускоритель вулканизации - N-циклогексил-2-бензтиазолил-сульфенамид и серу и антиоксидант, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
[3]| синтетический цис-1,4-изопреновый каучук | 75 |
| полипропилен низкого давления | 25 |
| оксид цинка | 3-5 |
| стеариновая кислота | 1-2 |
| N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид | 3-5 |
| сера | 0,2-0,6 |
| антиоксидант | 0,8-1,0, |
[4]см. RU Патент №2067103, МПК6 C08L 9/00, C08K 13/02, C08J 3/22, C08L 9/00, C08L 23/12, C08K 13/02, C08K 3/06, C08K 3/22, C08K 5/09, C08K 5/44, 1996.
[5]Указанная термопластичная эластомерная композиция обладает недостаточными: условной прочностью при растяжении, относительным остаточным удлинением после разрыва, не устойчива к действию алифатических растворителей, в том числе масел и топлив.
[6]Наиболее близкой по технической сущности является термопластичная композиция для изготовления эластичных материалов, содержащая синтетический цис-1,4-изопреновый каучук, полипропилен низкого давления, оксид цинка, стеариновую кислоту, антиоксидант - N-изопропил- N'-фенил-n-фенилендиамин, сульфенамид Ц - N-циклогексил-2-бензтиазолил-сульфенамид и серу, и дополнительно содержит девулканизат из шинной крошки, полученной методами De-линк, ребонд на лабораторных вальцах, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
[7]| синтетический цис-1,4-изопреновый каучук | 10-25 |
| полипропилен низкого давления | 25-65 |
| оксид цинка | 5 |
| стеариновая кислота | 2 |
| сульфенамид Ц - N-циклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид | 5 |
| сера | 0,35 |
| антиоксидант - N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин | 2 |
| девулканизат из шинной крошки | 25-65, |
[8]см. RU Патент №2185397, МПК7 C08L 9/00, C08L 17/00, C08L 23/12, C08K 13/02, C08J 3/20, C08K 13/02, C08K 3/06, C08K 3/22, C08K 5/09, C08K 5/44, 2002.
[9]Известная термопластичная эластомерная композиция обладает недостаточными: модулем упругости при растяжении, условной прочностью при растяжении, относительным удлинением при разрыве.
[10]Задачей изобретения является повышение модуля упругости при растяжении, условной прочности при растяжении, относительного удлинения при разрыве при сохранении на уровне маслобензостойкости.
[11]Техническая задача решается тем, что термопластичная композиция для изготовления эластичных материалов, содержащая синтетический цис-1,4-изопреновый каучук, полипропилен, оксид цинка, стеариновую кислоту, N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин, N-циклогексил-2-бензтиазолил-сульфенамид, серу, согласно изобретению она дополнительно содержит бутадиен-нитрильный каучук, полипропилен с содержанием 1-6% привитого малеинового ангидрида или малеиновой кислоты, пентаэритрил-тетракис-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидрокси-фенил)-пропионат и многостенные углеродные нанотрубки, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
[12]| синтетический цис-1,4-изопреновый каучук | 60-70 |
| полипропилен | 25-30 |
| оксид цинка | 5,0 |
| стеариновая кислота | 2,0 |
| N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин | 2,0 |
| N-циклогексил-2-бензтиазолил-сульфенамид | 5,0 |
| сера | 0,35 |
| бутадиен-нитрильный каучук | 5-15 |
| полипропилен с содержанием 1-6% привитого | |
| малеинового ангидрида или малеиновой кислоты | 3-5 |
| пентаэритрил-тетракис-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)-пропионат | 1,6 |
| многостенные углеродные нанотрубки | 0,01-0,1 |
[13]Решение технической задачи позволяет повысить упруго-прочностные свойства термопластичной эластомерной композиции: модуль упругости при растяжении до 57%, условную прочность при растяжении на 50-58%, относительное удлинение при разрыве в среднем в 2,5 раза при сохранении на уровне маслобензостойкости.
[14]Заявленная термопластичная эластомерная композиция обладает устойчивостью к многократной переработке при повышенных температурах. Прочность и относительное удлинение заявленной композиции изменяются не более чем на 1% после 5 кратного экструдирования при 170-180°С, в то время как после переработки композиции по прототипу происходит снижение прочности и относительного удлинении на 13 и 17% соответственно.
[15]Характеристика веществ, используемых в составе заявленной композиции:
[16]В качестве термопластичного полимера используют полипропилен марки 01030 (ТУ 2211-074-05766563-2005) с показателем текучести расплава ПТР=2,9-3,5 г/10 мин, см. Промышленные термопласты. Справочник / В.Г. Макаров, В.Б. Коптенармусов. - М.: Изд-во Колос, Химия. - 2004. - 208 с.
[17]В качестве эластичного полимера используют:
[18]- 1,4-цис изопреновый каучук марки СКИ-3, выпускаемый по ГОСТ Р 52367-2005, см. Большой справочник резинщика. Под ред. Резниченко СВ., Морозова Ю.Л., в 2 т. М.: «Техинформ», 2012. - Т 1. - С. 119;
[19]- бутадиен-нитрильный каучук - статистический сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты с содержанием нитрила акриловой кислоты от 18 до 42% мас., Большой справочник резинщика. Под ред. Резниченко С.В., Морозова Ю.Л., в 2 т. М.: «Техинформ», 2012. - Т 1. - С. 186.
[20]В качестве вулканизующего агента используют серу по ГОСТ 127.1-93, в качестве ускорителя вулканизации N-циклогексил-2-бензтиазолил-сульфенамид (Сульфенамид Ц) по ТУ 113-00-05761637-02-95, в качестве активатора вулканизации оксид цинка по ГОСТ 202-84 и стеарин технический по ГОСТ 6484-96.
[21]В качестве стабилизатора используют N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамин торговой марки Диафен ФП, пентаэритрил-тетракис-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)-пропионат торговой марки Ирганокс 1010.
[22]В качестве полипропилена с привитым малеиновым ангидридом или малеиновой кислотой может быть использован любой полипропилен, содержащий 1,0-6,0% привитого малеинового ангидрида или малеиновой кислоты, например, торговой марки Polybond 3000 или Polybond 3200 или Эталитен PP-g-MAH (1,5%).
[23]Добавка - многостенные нанотрубки производства фирмы Арт-НАНО, Минск, Республика Беларусь, содержит 50-60 мас. % нанотрубок и нановолокон со средним диаметром 20-200 нм и длиной до нескольких десятков мкм, 35-40 мас. % неструктурированного углерода (сажа и пластинки графита), 5-10 мас. % карбидов, оксидов металлов, см. С.А Жданюк, И.Ф. Буяков, А.В. Крауклис, К.О. Борисевич. Об условиях формирования углеродных наноструктур на стальной поверхности реактора из продуктов разложения углеводородов в низкотемпературной плазме/ Инженерно-физический журнал, 2009. - Том №3. - С. 1-7.
[24]Упруго-прочностные свойства термопластичной эластомерной композиции определяют по ГОСТ 270-75 на образцах, полученных экструзией из заявленной термопластичной эластомерной композиции.
[25]Маслобензостойкость - стойкость композиции к действию жидкостей определяют по ГОСТ Р ИСО 1817-2009 в бензине марки АИ-92 и моторном полу синтетическом масле.
[26]Данное изобретение иллюстрируют следующие примеры конкретного выполнения.
[27]Контрольный пример 1 (без введения в состав композиции добавки - многостенные углеродные нанотрубки)
[28]В смесительной камере пластикордера «Брабендер» при температуре 170°С и скорости вращения роторов 90 об/мин смешивают 176,6 г (70 мас. ч.) изопренового каучука и 12,6 г (5 мас. ч.) бутадиен-нитрильного каучука, 5,04 г (2 мас. ч.) N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамина (диафен ФП), 12,6 г (5 мас. ч.) оксида цинка, 5,04 г (2 мас. ч.) стеарина технического. Затем вводят 63 г (25 мас. ч.) полипропилена, 7,56 г (3 мас. ч.) полипропилена с содержанием 1-6% привитого малеинового ангидрида или малеиновой кислоты, 4,03 г (1,6 мас. ч.) пентаэритрил-тетракис-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)-пропионата (Ирганокса 1010). После смешения указанных компонентов вводят 0,88 г (0,35 мас. ч.) серы и 12,6 г (5 мас. ч.) ускорителя вулканизации - N-циклогексил-2-бензтиазолил-сульфенамида (Сульфенамид Ц) и продолжают смешение для осуществления процесса вулканизации эластомеров. Общее время смешения составляет 10-12 минут. Получают термопластичную эластомерную композицию, которую можно перерабатывать вальцеванием, экструзией, литьем под давлением. Для получения образцов с целью определения упруго-прочностных свойств заявленной композиции ее экструдируют через плоско-щелевую головку экструзионной приставки пластикордера «Брабендер» при 180-210°С.
[29]Свойства композиции приведены в таблице 2.
[31]В смесительной камере пластикордера «Брабендер» при температуре 170°С и скорости вращения роторов 90 об/мин смешивают 176,6 г (70 мас. ч.) изопренового каучука и 12,6 г (5 мас. ч.) бутадиен-нитрильного каучука, 0,25 г (0,1 мас. ч.) многостенных углеродных нанотрубок, 5,04 г (2 мас. ч.) N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамина (диафен ФП), 12,6 г (5 мас. ч.) оксида цинка, 5,04 г (2 мас. ч.) стеарина технического. Затем вводят 63 г (25 мас. ч.) полипропилена, 7,56 г (3 мас. ч.) полипропилена с содержанием 1-6% привитого малеинового ангидрида или малеиновой кислоты, 4,03 г (1,6 мас. ч.) пентаэритрил-тетракис-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)-пропионата (Ирганокса 1010). После смешения указанных компонентов вводят 0,88 г (0,35 мас. ч.) серы и 12,6 г (5 мас. ч.) ускорителя вулканизации - N-циклогексил-2-бензтиазолил-сульфенамида (Сульфенамид Ц) и продолжают смешение для осуществления процесса вулканизации эластомеров.
[32]Общее время смешения составляет 10-12 минут. Получают термопластичную эластомерную композицию, которую можно перерабатывать вальцеванием, экструзией, литьем под давлением. Для получения образцов с целью определения упруго-прочностных свойств заявленной композиции ее экструдируют через плоско-щелевую головку экструзионной приставки пластикордера «Брабендер» при 180-210°С.
[33]Свойства композиции приведены в таблице 2.
[35]Аналогичны примеру 2.
[36]Пример 6 (по прототипу)
[37]В смесительной камере пластикордера «Брабендер» при температуре 170°С и скорости вращения роторов 90 об/мин смешивают 65,6 г (25 мас. ч.) изопренового каучука и 131 г (50 мас. ч.) девулканизата, 5,24 г (2 мас. ч). N-изопропил-N'-фенил-n-фенилендиамина, 13,1 г (5 мас. ч.) оксида цинка, 5,24 г (2 мас. ч.) стеарина технического. Затем вводят 65,6 г (25 мас. ч.) полипропилена и после смешения всех компонентов вводят 0,92 г (0,35 мас. ч.) серы и 13,1 г (5 мас. ч.) ускорителя серной вулканизации N-циклогексил-2-бензтиазолил-сульфенамида (Сульфенамид Ц) и продолжают смешение для осуществления процесса вулканизации эластомера. Общее время смешения 10 мин. Получают термопластичную эластомерную композицию, которую можно перерабатывать вальцеванием, экструзией, литьем под давлением. Для получения образцов с целью определения упруго-прочностных свойств композиции ее экструдируют через плоско-щелевую головку экструзионной приставки пластикордера «Брабендер» при 180-210°С.
[38]Состав и свойства по примерам 1-6 сведены в таблицы 1 и 2 соответственно.
[40]Термопластичную эластомерную композицию по примеру 3 и прототипу экструдируют 1-5 раз через плоско-щелевую головку экструзионной приставки пластикордера «Брабендер» при 180-210°С с охлаждением после каждого экструдирования.
[41]Свойства композиции приведены в таблице 3.
[42]
[43]
[44]
[45]
[46]Как видно из примеров конкретного выполнения, решение технической задачи позволяет по сравнению с прототипом повысить упруго-прочностные свойства термопластичной композиции для изготовления эластичных материалов: модуль упругости при растяжении до 57%, условную прочность при растяжении на 50-58%, относительное удлинение при разрыве в среднем в 2,5 раза при сохранении на уровне маслобензостойкости, к тому же заявленная термопластичная композиция для изготовления эластичных материалов обладает устойчивостью к многократной переработке при повышенных температурах, сохраняя прочность и относительное удлинение, что позволяет повторно использовать отходы и изношенные изделия.
