Вулканизуемая полимерная композиция на основе стереорегулярного каучука

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) ПриоритетОпубликовано 070383, Бюллетень Йо 9Дата опубликования описания 070383 Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик 11002313 511 М. Кп.з С 08 Ь 9/00 С 08 К 3/04 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийЮ.Н.Никитин, С,В.Орехов, Н.Н.Расторгуева, А.Е.Ксщнев,Н.Е.Молодых, Н,Р.Гончар, Н.А.Кузнецова, Р.М.ГрРйфи А.В.ЕвстигнееваВсесоюзный научно-исследовательский институт техническогоуглерода, Научно-исследовательский проектно-конструкторскийтехнологический кабельный институт и Московскцй орденаТрудового Красного Знамени институт тонкой химическойтехнологии им. М.В.Ломоносова(54) ВУЛКАНИЗУЕМАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ СТЕРЕОРЕГУЛЯРНОГО КАУЧУКА Данное изобретение относится к резиновой промышленности и касается разработки вулканизуемой полимерной композиции на основе стереорегулярного каучука.Известна вулканизуемая полимерная композиция на основе стереорегулярного каучука, например ЦИС-полииэопрена, включающая наполнители: сажу (ацетиленовую) и графит, например в соотношении 100:70:35 1). Однако требуемый для экрана кабеля уровень удельного объемного сопро тивления вулканизатов такой композиции (не более 10 ом.см) достигается только при очень высоком содержании сажи - более 2 вес, ч, на 1 вес. ч, графита и более 100 вес. ч, на 100 вес, ч, каучука; при этом композиция имеет низкую пластичность, а вулканизаты - низкую прочность 1). Известна также вулканизуемая поли мерная композиция на основе стерео- регулярного каучука, включающая наполнители - графит и высокоструктурную сажу, обработанную 0,2-0,6%-ным раствором азотной кислоты в соотноше нии (вес.Ъ): 30-35:16,5-25;20-40 2 Однако данная смесь имеет понижен- ные пластичность, злектропроводность,а резины из нее - низкую прочность.Цель изобретения - одновременноеповышение пластичности композиции,электропроводности и прочности резиниэ данной композиции,Поставленная цель достигается тем,что вулканизуемая полимерная композиция на основе стереорегулярного каучука, включающая наполнители - сажуи графит, в качестве сажи содержитактивную печную сажу с коэффициентомпористости 2,4-3 и отношением площа 15 дей поверхности макропор и микропор1:2-4 и графит при соотношении к саже 0,75-6,0 г 1 в количестве 95170 вес. ч, наполнителей на 100 вес.каучука.Изобретение иллюстрируют примеры.П р и м е р 1. На лабораторныхвальцах при температуре валков 7080 С и загрузке каучуков 200 г готовят вулканиэуемую полимерную композицию следующего состава (вес, ч,):цис-полиизопрен СКИ-50, цис-полибутадиен СКД, стеариновая кисло-,та - )О, окись цинка - 5, дибутилфталат - 10, трансформаторное масло - 30, неоэон Д, каптакс - 1,5;тиурам 2,5 и смесь активной печнойсажи с графитом в соотношении 1,22133 (содержание сажи 73 вес, ч, играфита 60 вес, ч. на 100 вес, ч,каучука). Активная печная сажа имела диаметр элементарных частиц 23 ммкудельную геометрическую поверхность102 м /г удельную внешнюю поверхность 148 м/г и удельную абсорбционную поверхность 253 м г. Коэффи 1циент пористости поверхности сажи 102,48; отношение площадей поверхности макропор и микропор - 1:2,3. Приготовление композиции повторяют, увеличивая содержание графитадо 73 вес,ч, на 100 вес,ч. каучуков.Соответственно соотношение сажи играфита уменьшается до 1, а содержание смеси сажи с графитом увеличива"ется до 146 вес. чна 100 вес, ч,каучуков. 20Приготовление композиции повторяют, увеличивая в ней содержание графита до 80 вес. ч. и трансформаторного масла до 40 вес.ч,на 100 вес.ч,каучуков . Соответственно соотношение 25сажи и графита уменьшается до 0,91,а содержание смеси сажи с графитомувеличивается до 153 вес, ч. на100 вес. чкаучуков,Приготовление композиции повторяют, увеличивая в ней содержание граФита до 9 вес. ч.и трансформаторного масла до 50 вес. ч, на 100 вес,ч.каучуков, Соответственно соотношениесажи и графита уменьшается до 0,71, 35а содержание смеси сахи с графитомувеличивается до 163 вес. ч, на100 весч, каучуков.Приготовление композиции повторяют, изменяя в ней содержание сажи 40до 83 вес. ч, и.графита до 14 вес,ч,на 100 вес. ч, каучуков, Соответственно соотношение сажи и графита увели"чивается до 6, а содержание смеси са"жи с графитом уменьшается до 97 вес. ч,на 100 вес. ч, каучуков,Приготовление композиции повторяют, изменяя в ней содержание сажидо 73 вес.ч графита до 95 вес.ч,и трансформаторного масла до 40 вес, ч.на 100 вес,ч, каучуков, Соответствен но соотношение сахчи и графита умень"шается до 0,77, а содержание смесисажи с графитом увеличивается до168 вес,ч, на 100 вес.ч. каучуков,Параллельно готовят также контрольную композицию такого же состава со смесью высокоструктурнойпечной сажи ПМпо ТУ 3811532-76)обработанной при грануляции 2-нымводным раствором азотной кислоты, 60с графитом в соотношении 1 при общемсодержании смеси 146 вес, ч. на100 вес.ч.каучуков. Готовят также двеконтрольные композиции такого же состава, содержащие соответственно 65 146 вес.ч, и 160 вес.ч. смеси ацетиленовой сажи по ТУ 14"7-24"73 с графитом при соотношении 1 и 2,2, Пластичность вулканизуемых полимерных композиций определяют по ГОСТ 415- 53, Вулканизацию композиций проводят в прессе при 151 С в течение 15 мин. Результаты испытания композиций и их вулканизатов приведены в табл, 1,П р и м е р 2, На лабораторных вальцах при температуре валков 8090 С и загрузке каучука 300 г готовятвулканизуемую полимерную композициюследующего состава (вес,ч,): цис-полиизопрен - 100, стеариновая кислота, окись цинка - 5, неоэон Д, каптакс,2, дибутилфталат " 10, сосно"вая смола - 10, сера - 1,5 и смесьактивной печной сажи по примеру 1с графитом в соотношении 0,75-140,Результаты испытания композиции приведены в табл, 2,П р и м е р 3. Вулканизуемую полимерную композицию готовят по примеру 2, но применяют смесь активнойпечной сажи по примеру 1 с графитомв соотношении .1,6 в количестве130 вес,ч. на 100 вес.ч. каучука,Результаты испытания композиции приведены в табл. 2,П р и м е р 4. Вулканиэуемую полимерную композицию готовят по примеру 2, но применяют смесь активнойпечной сажи по примеру 1 с графитомв соотношении 1,33 в количестве 140 вес,ч. на 100 вес,ч. каучука. Го" товят также композицию, в которой содержится смесь сажи с графитом в соотношении 1:1 в количестве 160 вес,ч,на 100 вес,ч, каучука, Результатыиспытания композиций приведены втабл. 2. П р и м е р 5, Вулканизуемую полимерную композицию готовят по при" меру 2, но применяют в составе смеси наполнителей активную печную сажу с диаметром элементарных частиц 29 ммк, удельной геометрической по" верхностью 82 м /г, удельной внешней поверхностью 118 м/г, удельной ад" сорбционной поверхностью 219 м /г. Коэффициент пористости поверхности сажи составлял 2,7, а отношение площадей поверхности макропор и микро" пор 1:4, Результаты испытания композиции приведены в табл. 2.Из приведенных в табл. 1 данных видно, что предложенная вулканизуемая полимерная композиция при равном соотношении сажи и графита и содержании их смеси превосходит известную композицию с ацетиленовой сажей по электропроводности и прочности резины. Повышение степени наполнения контрольной композиции ацетиленовой сажей до более высоких ее соотношений с графитом приводит к снижению1002313 резины и пластичность композиции, в отличие от предлагаемой композиции, находятся ниже установленных норм,Таблица 1 удельного объема электросопротивления резин, т.е, к повышению их электропроводности, но прочность такой Состав и свойства полимерных композиций и их вулканизатов на основекомбинации каучуков СКИи СКД (1:1) по примеру 11 Наименование и характеристика сажи Пластич Сопротивленость ние разрыву смеси вулканизатакгс/смф Соотношение сажии графитав смеси 88 7,4 0,38 133 82 146 4,2 0,34 3,0 0,34 153 121 5,1 0,31 83 6,00 2,3 70 0,34 168 0,77 7,2 0,31 163 0,71 1 00 75 0;28 7,0 146 Высокоструктурная печная Сажа (прототип) Ацетиленовая сажа поТУ 14-7-24-73 12,3 0,39 146 1,00 52 б 1 0,28 160 2,20 Нормы контроля качестваполимерной композициидля эластичного экранакабеля не менне не менее не менее 0,30 70 10Таблица 2Свойства вулканизуеьих полимерных композиций на основе цис-полиизопрена1 Удельноеобъемноеэлектро- сопротивлениевулканиэата,ом.см Пластичность сме си, усл. ед. Соотношение сажии графита в смеси Характеристика печной са- жи коэффициентпористости 70 0,36 140 1:2,3 1 г 2,3 0,75 248 129 0,34 130 1,60 2,48 Активная печная сажас коэффициентом пористости 2,62 и отношением площадей поверхности макропор и микропор 1:2,5 отношениеплощадеймакропор и микро- пор 1,22 1,00 . 0,91 Содержаниесмеси сажис графитомна 100 вес.чкаучуков,вес,ч,Количествосмеси сажис графитомна 100вес.ч, каучука,вес.ч. Сопротивле ние разрыву вулкани эата, кгс/см Удель"ное объемноеэлектросопротивлениевулкани"эата,ом.см1002313 Продолжение табл. 2 Характеристика печной са- жи Удельное объемное электросопротив. ление вулканизата, ом.см Сопротивление разрыву вулканиэата,кгс/см Соотношение сажии графита в смеси Пластичностьсмеси,усл.ед. Количество смеси сажи с графитом на 100 вес.ч, кау чука, вес.ч. коэффициентпористости отноше-.ние площадей макропор имикро- пор 0,32 140 2,48 1:2,3 1,33 2,48 1:2,3 1,00 2,70 . 1:4 0,75 0,28 76 160 0,38 78 140 Требования к качеству композиции для эластичного экрана кабеля,не менее не менее не более 70 0,30 10 Составитель А,ПиняевРедактор Б.федотов Техред Т.Маточка Корректор М,Коста Заказ 1723/9 Тираж 492 . .ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г,ужгород уд.Проектная, 4 При содержании смеси печной сажи и графита в пределах 95-170 вес,ч, 25 на 100 вес.ч, каучуков и соотношении сажи и графита от 0,75 до 6 композиция удовлетворяет требованиям потребителей к качеству экранов кабельных иэделий. Это позволяет применять 30 предложенную композицию для изготовления эластичного экрана вместо металлического, что даст воэможность за счет экономии металла получить большой экономический эффект, а так" 35 же повысить надежность и долговечность кабелей, так как эластичный экран по сравнению с металлической плетенкой более устойчив к механическим воздействиям и не подвергает О ся коррозии при.эксплуатации кабеля.Итак, как видно из представленных примеров, предложенная композиция в сравнении с прототипом характеризуется повышенной пластичностью, а резины из данной комйозиции - улучшенными электропроводностью и прочностью. формула изобретенияВулканизуемая полимерная композиция на основе стереорегулярного кау"чука, включающая наполнители " сажуи графит, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью одновременного повышения пластичности композиции,электропроводности и прочности резиниэ данной композиции, последняя вкачестве сажи содержит активную печную сажу с коэффициентом пористостиповерхности 2,4-3 и соотношением пло"щадей. поверхности макропор.и микропор,равным 1:2-4,и графит при соотношенииграфита и сажи, равном 0,75-6,0:1, вколичестве 95-170 вес,ч, наполнителей на 100 вес.ч. каучука,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Кабанов Ю.ф.и др. О теплопроводности электропроводящих полимерныхматериалов,-Кожевенно"обувная промышленность, 9 5, 1977, с. 52,2, Авторское свидетельство СССР9 674427, кл. С 08 Ь 9/00, 1975.