Способ получения кремнеземного наполнителя с вулканизующими свойствами

.Пи 2. Спосщ и й с яиспользуютв осадке,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро с эксперимным производством Института физкой химии им Л.В,Писаржевскогои Институт физической химии имсаржевского(56) 1, Патент США Р 4207377,кл. 428-404, 1980.2. Авторское свидетельство СУ 798039,. кл. С О 1 В 33/193, 19(54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРЕМНЕЗЕМНОГО НАПОЛНИТЕЛЯ С ВУЛКАНИЗУ 10 ЩИМИСВОЙСТВАМИ, включающий обработку дисперсного кремнезема цинксодержащимсоединением с последующей термообработкой, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения вулканизующейспособности наполнителя, в качествецинксодержащего соединения используютводный раствор цинката аммония, а термообработку проводят при 200-400 С. по п.1, о т л и ч а юем, что цинкат аммония ри соотношении 2 аО:ЯО вном (2-10): 100.1 11186Изобретение относится к технологии получения кремнеэемного наполнителя с высокой степенью дисперсности, содержащего окись цинка, который может быть использован в качестве активного наполнителя резиновыхсмесей, обладающе о вулканизующимдействием,Известен способ получения дисперсных минеральных наполнителей, за Оключающийся в том, что двуокись кремния смешивают с раствором двойногокарбоната цинка и аммиаком прио30-90 С и давлении 455 мм рт.ст, Пульпу фильтруют, осадок сушат при 110 С 15затем кальцинируют в течение 1 ч при800 С для превращения основного каробона 7 а цинка в окись цинка, далеепродукт измельчают, Полученныйнаполнитель представляет собой ядро 20инертного пигмента (кремнезем,глина, тальк, мел), на поверхностькоторого нанесены пластинчатые кристаллы окиси цинка. Продукт можетбыть использован как усиливающий на- г 5полнитель и активатор вулканизациирезиновых смесей 11,Однако технологический процессполучения наполнителя предусматривает высокотемпературную обработкупри 800 С для обеспечения повышенной степени чистоты конечного продукта, что обусловлено основным его назначением - фотопроводника для электростатической печати. Кроме того,35содержание окиси цинка в получаемомиаполнителе достаточно велико(45-65 мас.7.), что приводит к повышению его стоимости. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения минерального наполнителя на основе Бх 02, включающий карбонизацию раствора силиката натрия, фильтрацию по лученной суспензии, репульпацию в воде осадка, представляющего собой смесь На 2 БО + Б 02 и обработку его водной суспензией окиси цинка при 70-80 С в течение 1-1,5 ч с послеодующей фильтрацией и сушкой осадка при 100-110 С. Отношение 2 пО : БО2 при этом .составляет 1;(1,5-5). Получаемый продукт представляет собой молекулярную смесь Бд 02, 2 пБхО и 2 пО 55 и сочетает в себе свойства усиливающего наполнителя и вулаавинзующего вещества 2 . Однако известный способ не позво ляет получать наполнитель с высокими вулканиэующими свойствами. Кроме того, значительное содержание окиси цинка (16,7-40 мас.%) приводит к удорожанию конечного продукта.Целью изобретения является повышение вулканиэующей способности наполнителя.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения кремнеземного наполнителя с вулканизующими свойствами, включающему обработку дисперсного кремнезема цинксодержащим соединением с последующей термообработкой, в качестве цинксодержащего соединения используют водный раствор цинката аммония, а термообработку проводят при 200- 400 С.Кроме того, цинкат аммония используют при соотношении 2 пО : Б 02 в осадке, равном (2-10):100.П р и м е р 1. К 50,5 г высокодисперсного кремнезема БСдобавляют 250 мл раствора цинката аммония, полученного растворением 4,04 г окиси цинка в 1 л 257-ного водного раст. - вора аммиака. Смесь перемешиваютопри 100-1 О С до удаления аммиака и 507. воды. Полученную гелеобразную массу подвергают термообработке при 300 С в течение 1 ч.оВесовым анализом установлено, что выход продукта 96 мас.%, а отношение 2 пО:БиОсоставляет 2; 100.П р и м е р 2. 10,25 г высокодисперсного кремнезема БСсмешивают со 150 мл приготовленного раствора цинката аммония. Смесь нагревают пеоУ ремешивают при 1 ООФ 10 С до образования гелеобраэной массы, которую термо. статируют при 270 С в течение 1,5 ч.Результаты весового анализа показывают, что выход целевого продукта - 99 мас.7, а отношение 2 пО:Б 02 составляет 6: 100.П р и м е р 3. Готовят суспензию 10,10 г высокодисперсного кремнезема БСв 250 мл раствора цинката аммония, которую нагревают, перемешивая при 100+10 С с целью удаления аммиаока и избытка воды. Гелеобраэную массу нагревают при 250 С в течение 2-х ч,оВыход продукта по данным весового анализа - 97 мас.7, а отношение 2 пО к Б 02 составляет 10:100.Таблица 1 рН воднойвытяжки ПЛОТНОСТЬ г/смУдельнаяповерхность, м 2/г ОтношениеЕпО к 810в целевомпродукте Способ 45 9,5 2.60 1:5 Известный 9,6 40 2,66 1:4 2,80 30 9,3 1:1,5 Предлагаемый 2,50 8,8 73 2: 100 6: 100 8,8 2.60 65 10: 100 9,1 2,70 3 11186В табл.1 приведены физико-химические характеристики минеральных на" полнителей на основе Ях 02, содержащих окись цинка, полученных по известному и предлагаемому способам. 5 Как видно из табл.1, наполнитель получаемый по предлагаемому способу, .обладает более высокой удельной поверхностью, что способствует повыше О нию его усиливающей и вулканизующей активности в резиновых смесях. Способ требует значительно меньшего расхода окиси цинка, чем известный.В табл.2 и 3 приведены составы и свойства резин на основе бутадиенметилстирального каучука с различным соотношением ЕпО:Бд 02.Как видно из табл.1 и 2, при введении в резиновую смесь наполннтеля го с соотношением ЕпО:810 = 1,8:100Е (ниже минимального заявляемого предела), резко увеличивается склонность к подвулканизации (уменьшается величина индукционного периода) и снижа ются основные физико-механические показатели (прочность относительное удлинение) вулканизатов, Введение наполнителя с соотношением ЕпО:БдО=г =12: 100 (выше верхнего заявляемого предела) нецелесообразно, так как изменения в свойствах наполненных резин незначительны при большем расходе окиси цинка. 12 4В табл.4 приведены свойства резин состава 3 (табл.2) с наполните 1 лем, полученным согласно предлагаемому способу при различных режимах термообработки.Как видно из табл.4, при 200 С (пример 7) смесь отличается хорошими .вулканизующими свойствами - высокой скоростью вулканизации (10 мин) и достаточно большим индукционным периодом (22 мин) при одно- временном снижении расхода окиси цинка. При снижении температуры обрабоки (150 С) увеличивается склонность0смеси к подвулканизации в 1,4-1,8 раза (т,е, вулканизация начинается преждевременно), а также уменьшается прочность вулканизатов. Термообработка наполнителя при 400 С позволяо ет получать смеси с высокой скорчингоустойчивостью (большим индукционным периодом), вулканизаты на основе таких смесей обладают наиболее высокой прочностью (см.табл.3) Дальнейшее повышение температуры обработки наполнителя нецелесообразно, так как не приводит к повьппению технологических свойств смеси. Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать наполнитель с повышенной вулканизующей способностью при невысоком расходе окиси цин.ка,Опытные составы 23 45 Каучук СКХСЗОАРКПН 100 2 2 2 Стеарин Белая сажаБС20 25 45 45 Каптакс СераВсего Белая сажаБС, обработанная водной суспензиейокиси цинка(по прототипу) Белая сажаБСобработанная воднымраствором цинката аммонияЕпО:80=1,8-;100,300 С 2:100, 250 С 6: 1 ОО, 300 С 10: 100, 300 С 12:1001 300 С Содержание окисицинка в пересчетена 100 мас.ч.каучука 100 100 100 100 100 1,5 1,5 1 у 5 115 195 2 2 2 2 150 ю 5 150 е 5 150 э 5 15015 150 ю 5 1505 Ою 8 Ов 9 2 в 7 4 э 5 5 э 41118612 Т аблица 3 Опытные составы Показатели Контрольнаясмесь Склонность к подвулканизации смесипри 130 С, мин 23 13 21 24 30 Скорость вулканизации, мин 51 85 12 20 16 35 Режим вулканиэациипри 155 С, мин 40 30 30 50 60 60 Предел прочностипри растяжении,МПа 10,5 Относительноеудлинение, 7 933 Остаточное удлинение, Е 37 38 44 46 Твердость по ТМ усл. ед. Та блиц а 4 Показатели 28 28 24 22 24 12 10 50 40 40 40 30 12,0 12,5 11,3 11,5 820 904 890 822 83627 30 48 56 40 42 44 54 50 щццщи Заказ 7361/16 Тираж 463 Полписыое филиал ППП фПатеит, г,ужгород, ул,Проектиая, 4 Склонность к подвулканизации резиновой смесипри 130 ОС, минСкорость вулканизации,минРежим вулканизациипри 155 оС, минПредел прочности прирастяжении, МПаОтносительное удлинение, 7 .Остаточное удлинение,ЕТвердость по ТМ,усл. ед,2 3 " 4 5 9,5 14,2 11,5 10,5 10,2 700 755 904 985 980 65 62 5249 47 ЕпО : 83.02 = 6 : 100 (2,7 мас.ч. ЕпО на 100 мас,ч. каучука Термообработка, Со150 .200 300 400 450