Способ получения компонента резиновых смесей

1754744 1,0 30 50 является невозможность, при его использовании как компонента резиновых смесей, получения резйн Свысоким уровнем физико-механических свойств, таких как прочность при растяжении, сопротивление рэздиру и многократномурастяжению. Этот недостаток обусловлен тем, что для получения извеСтного гранулированного органического материала используются связующие и методы гранулирования, предопределяющие низкие физико-механические свойства резин. Гранулирование продукта методом окатывания или экструдирования не позволяетполучать компонент ре:иновых смесей на. 15У основе лигнинной муки нужного качества по следующим причинам:при небольшом содержанйи связующего гранулы отличаются излишней йрочностьЮ и, следбвательно, плохой делимостью в "каучуке; большоесо держэнйе связующего (более 150 ), покрцвэя всю" поверхйоеть частиц лигййн ной муки,блокируетее актйвнЙе центрыи фун- кциональные:группы,нейоэволяя-йМ контактировать с"эктивнйми функционал ьйыми группамикаучука незавиеимо от содержания связующего, резины, включающиелигнинную муку, гранулированную методом окатывания или зкструдирования, имеют низкие физико-механические свойства.Цель изобретения - повышение прочности резин при растяжении, повышение их сопротивления раздиру и многократному растяжению. Укэзанйая цельдостигэется тем;" что компойент"резиновыхсмесей, йолученнцй 35путем смешения"лйгнинной мукисо связую-"., щим; взятйм в количестве 8-12 мас.0 и - гранулйровэния;содержйтй качестве свяэу ющего стеариновую кислотуили маСло ПЙ" на основе смесейостаточных и"Дистиллят ныхэкстрактов фенольнойочистки масел, эгранулирование"осуществляютпрессовани емпридавлении 35 - 45 Мпа"При количестве связующего в. лиГйинной муке мейде 8 мэс,% его оказйвается 45 недостаточно"для устранения гигроскопич-.ностй: лигнийной муки, Кроме того, нведе. ниесвязующего менее 8 мэс, йе. позволяет создать в гранулах временные" связи. Гранулц, изготовлейные с малым количеством связующего; отличаются нерав.номерной плотность 1 ои прочностью и,какследствие; легко разрушаются притранс-, портировке"в вагонах-хопперэхи в транс-" портных системах заводов-потребителей, 55 Для достижейия однородной плотности и прочности гранул, содержащьЖнебольщоеколичество связующего; необходимоприложить повышенное давление прессования; 4Гранулы лигнинной муки, полученные приповышенном давлении прессования, обладают неудовлетворительной делимостью -плохо диспергируются на исходныЕ"мелкодисперсные частицы в каучуке и, следовательно, снимают прочность вулканизатов.Введение связующего более 12 мас.%снижает химическую активность частиц лигнинной муки, В результате чего ойа становится инертным .компонентом резиновых"смесей и, повцшейия уровня физико. меха-.нических свойств резин не наблюдается. Таким образом, оптимальным содержаниемсвязующего следует считать 8-12 мас,%,при котором обеспечивается повышениеуровня физико-механических свойств резин.Выбор типа связующего определяется,.тем, что оно должно способствовать хоро-,шему диспергированию гранул лигнинноймуки в среде каучука; обладать совместимостью с каучуком; не ухудшать физико-хими-ческие свойства лигнинной муки, неухудшать физико-механические свойствареэин.,Из множества типов связующих стеариновая кислота, масло ПН, воск ЗВ,йолипропиленовый воск, иден-кумариноваясмола, канифоль, парафин, спецбитум,СЖК, аминовоск.и др,) выбраны масло ПН ОСТ 38.01132-77) и стеариновая кислота(ГОСТ 6484-.89). Эти вещества являютсякомпонентами реальных резиновых смесей, фсовместимы с каучуками и не ухудшают физико-механические свойства резин,Стеариновая кйслота и масло ПНявляются хорошйми связующими с точки зрения процесса гранулирования иоднов"ремейно способствуют хорошемудис-.пергировэнию гранул в каучуке, улучшаютфйзико-химические свойства лигнинной му- .ки, устраняя ее гигроскопичность.Выбор метода гранулирования компонейта"резйновых смесей не в меньшей меревлияет на достижение поставленной цели,чемвыбор связующего, Существует несколько"методов гранулирования пОрошкообразных материалов, применяемых вкачестве компонентов резиновыхсмесей;окатывание, формование, экструдированиеи прессование.Длягранулирования методом окатывания применяютводные растворы или легкоплавкие ингредиенты резиновйх смесей,например парафин или стеариновую кислоту.Если" компонент резиновой смеси содержйт лигнйнную муку, то гранулированиеего Методом окатывания нецелесообразно,так как воднце растворы снижают активность компонента, что приводит к ухудшению физико-механических свойств резин, априменение легкоплавких ингредиентовтребует большого их количества из-за высокой пористости частиц лигнинной муки, которое превышает положенное поРецептуре,Гранулирование компонента резиновой смеси методом формования являетсянепригодным, так как суть метода состоит впродавливании компонента через кольцевые или плоские матрицы посредством валков или бегунов,Так как отверстия матрицы располагаются на определенном расстоянии друг отдруга, то в пространстве между отверстиями компонент резиновой смеси перепрессовывается, т.е, приобретает прочныевременные связи, что приводит к неоднородности гранул. В процессе смешениякомпонента с каучуком гранулы лигнинноймуки с повышенными временными связямине разрушаются. Отдельные твердые комочки вызывают неоднородность резиновыхсмесей и снижение уровня свойств вулканизатов,Непригодным для получения гранулкомпонента резиновых смесей на основелигнинной муки с укаэанным содержаниемсвязующего является также и метод экструдирования в связи с тем, что сухой лигнинобладает высоким коэффициентом трения,равным 0,77-0,80, Высокий коэффициенттрения лигнина обуславливает повышенный расход энергии на гранулирование, атакже большое тепловыделение в головкеэкструдера, что приводит к снижению активности функциональных групп лигнина, а,следовательно, к снижению физико-механических свойств резин,Метод прессования компонента резиновых смесей на основе лигнинной мукиявляется единственно приемлемым дляполучения гранулированного продукта, таккак исключает недостатки, присущие перечисленным выше методам, и позволяет получать гранулы улучшенной делимости йрисмешении их с каучуком, Отсутствие влаги,улучшенная делимость гранул компонентарезиновой смеси в каучуке при сохранениивысокой активности функциональных групплигнинной муки обеспечивают однородность резиновых смесей и повышенные фи-зико-механйческие свойства резин,Прочность гранул компонента резиновой смеси на основе лигнинной муки, его 5фйзико-химические свойства и давлениепрессования тесно связаны между собой,Для определения оптимального давленияпрессования, обеспечивающего высокие технологические свойства гранул и высокие физико-механические свойства резин, были проведены многочисленные эксперименты.в результате которых установлены пределы давления прессования - 35-45 МПа, 5 При низких давлениях прессования (до35 МПа) происходит разрушение гранул в процессе их трайспортировки на мелкодисперсныечастицы; Вследствие этого технологические с"войства .компонента не 10 улучшаются, а также не повышаются физико-механические показатели резин.Увеличение давления прессования более 35 МПа позволяет получить прочные 15 гранулы; неразрушающиеся в процессетранспортных операций. Одйако повышение давления более 45 МПа приводит к резкому ухудшению"физико-механических свойств резин, Это обуславливается следу ющими причинами; повйшение давленияпрессования ведет "к -взаимодействию активных функциональных групп (-ОН, -СООН) частиц лигнинной муки между собой, что в свою очередь снижает активность комйо нента и, следовательно, физико-механические свойства резин; чрезмерно прочная структура гранул не позволяет им диспергироваться в каучуке, затрудняетпроцесс смешения,:что и риводйт к" Йеодйородности 30 резиновой смеси и, соответственно, к ухудшению свойств вулкаййзатов. "Кроме того, повышенное давлениепрессования требует увеличения энергозат- .рат на гранулирование компонента.35 Таким образом, получение компонентарезиновых смесей по предлагаемому способу позволяет улучшить технологические свойства лигнинной муки и повысить прочностные свойства резин при нормальной и 40 повышенной температурах, их сопротивление многократному растяжению и раздиру при нормальных условиях и после тепловогостарения;П р и м е р. Способ получения компонен та резиновой смеси опробован в производственных условиях. В лигнинную муку, полученную на Бендерском бйохимическом заводе, соответствующей ТУ оп 64-11-123- 89 марки Ш, вводили различные связу ющие - масло ПН - 6, стеариновую кислоту,канифоль, полипропиленовый воск, воск .ЗВ, парафин и смешивали при 65 й 1 С, Смесь подвергали гранулированию методом прессования при раэличнЫх давлениях 5 и известным методом окатывания. Испытания образцов компонентов резиновых смесей, полученных различнымй способами, проводили в резинах на ПО "Белоцерковшина" и ПО "Днепрошина" в условиях ЦЗЛшинных заводов в рецептурах каркасныхрезин, предназначенных для изготовленияшин.Изготовление резиновых смесей проводили в лабораторном смесителе с рабочим 5обьемом камеры 2,2 л по двухстадийномурежиме смешения: первая стадия - при ско-.рости в раде н ия роторов смесителя40 мин, временисмешения 5 мин итемпературевыгрузки смеси 140 С; вторая стадия - вве Одение полимерной серы, модификатора РУ 1 и ускорителей при скорости вращенияроторов 30 мин 1, температуре выгрузки110 С и времени смешения 3 мин. Опытныепродукты вводили в каучуковую матрицу на 15. первой стадии процесса смешения, Исполь. зованы композиции, включающие 8; 10; 12;16,7; 20 мас. связуюдего,Рецептура каркасных резин приведенав табл. 1: 20В табл. 2 приведены среднестатистиче ские данные по механическим показателямкаркасных резин на основе каучука СКИсгранулированной и негранулированнойлигнинной мукой в зависимости от количествасвязуюдего.Анализ данных табл. 2 показывает, чтоприменение гранулировайной лигнинноймукй содержащей 8 - 12 мас,; связующего;значительно улучшает свойства резин по 30сравнению с негранулированной лигнинноймукой и гранулированной по известному ме,. тоду окатывания,Данные табл. 3 показывают, что еслипрочность вулканизатов, наполненных гранулированной методом окатывания и методом прессования лигнинной мукой с парафином, одинакова, то после теплового старения преимуществом отличается резина с лигнинной мукой, гранулированной методом прессования. Прослеживается преимущество лигнинной муки, гранулированной прессованием, и по другим параметрам, например по влиянию на динамическую выносливость,Из табл. 3 также следует, что наиболее высокими физико-механическими показателями обладают каркасные резины с лигнинной мукой, гранулированной со связующими - маслом ПНи стеариновой кислотой.8 табл. 4 представлены физико-механические показатели каркасных резин с гранулированным компонентом (10 мас.% масла ПН) при различном давлении прессования. Наиболее высокими показателями обладают каркасные резины, в состав которых вводили гранулы, полученные при давлении прессования 35-45 МПа,Ф ормул а и зоб рете н и я Способ получения компонента резиновых смесей путем смешения лигнинной муки со связующим, взятым в количестве 8 - 12 мас., и грнулирования смеси, о т л и ч а юд и й с я тем, что, с целью повышения прочности резин, повышения их сопротивления раздиру и многократному растяжению, в качестве связующего используют стеариновую кислоту или масло ПНна основе смесей остаточных и дистиллятных экстрактов фенольной очистки масел и гранулирование осуществляют прессованием при давлении 35-45 МПа.10 1754744 Таблица Рецептура резиновой смеси с лигнинной мукой Бендерского биохимического завода (негранулированной и грану. лированной ) Содержание компонентов, мас.ч., в рецептуреватае вагаттатаевааааавеетатававаатещевтетавевветаввета Извест- Предлагаемая Ингредиент ная ааввааееваеееегеев юатитаее а ваваагатавтааавещеиагаатаюЕеававаевавва 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 . 1 00 1 0000 СКИ 3Диафен фП 1, 0 1, 0 1;О 1; 0 1,0. .1, 0" 1,01, 0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,05,0 5,0 5,0 2,0 20 2;0 2,0 2,0 2 О 2 О 2,0 2,0 2,0 2,0 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 25 25 2,5 2,5" 2,5 2,5 2 5 2 5 2 5 2 5 25 2 5 2 52 5 2 52 5 2 5 1,5 15 1,5 1;5 1,5 15 1,5 1,5 1.,5 .1,515 30 30 3030 30 30 30 30 3030 . 30 15 15 15 15 15 15 15: 15 15 .15 1510 10 10 10 10 1 О ". 10 . 10 1,2 1 2 1 2 1,2 1,2 1 2 1,2 1 21,21,2 1, 2 07 0,70,7 . 0,7 07 07 О 7 07 . 07 07 07 0,2 0,2 020,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,20,2 0,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,22,2 2,22,2 Оксид цинка " ПЭНД Спецбитум Канифоль КИС Техуглерод ПМ 50Техуглерод ПМ"100Неозон Д Сульфенамид ЦМодификатор Руа 1 Альтакс Сера Н-НДфдМасло ПНибСтеариновая кислота 0,5 0,5 0,5 05 0,5 0,5 0,5 "0,5 :0,5 05 2,6 2,5 2,3 2,0 1,8 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 10 10 10 10 10 Об 05 03 0,5 3,0 1,0 Лигннинная муканегранулированнаяЛигнин.мукагранулиарованная с масло ПНтбв количестве, мас. Фна муку8,0 ае т аа аав(.с ее е т таае 54 5 5 а 5 710,0 12,0 16,7 20,0 Лигнин.мука,гранулиа рованная со стеариновой кислотой в коли" честве, мас,Ф на муку88т 5 45,5 т 10,0юе 12,0 6 016,7 6 2 20,0 е т геаввагетагавеаеиетгевгавттааее тт а веет е ега иава ве ге г гееатаевтеееватаев аввававататааеететевитеаювиввтщвевееваааевеьеаееавювавЕЕСО 0 О а а и сч СЧ ащ Фщ аще е 00 Фф а ие 1а в щ а счеце хе оц сч 1 1 1е е 1 1 хц х ев.е0 асо зцсч с и ФсЧе ца аао с3ц аь се е х- Аэ2а хеа яц ео ае ай щсьЙх зае 1х р0Рф3 хЕ3 1 1 11 1 1в е 11 е 1 1 в 1 1 1е 1 1 1 в1 1 1 1 1 1 в 1 е 1 ее е е 1 е 1 1 1 11 1 1 й3фвщ цце щцо еа Еи"(хх а2е оес ец ее ое цг ц3 1 111 е е 1 1 е1 1 в 1е 1 1 1 111 в 1щхсч осч в 1ле воюащ Е 1% Е щ 1елсч з е о х11 1еща е авио 1 2 е с Й-- 4 щ е е 1 9 е 1 в-ее юас 1 ОЕ 1 СО 1 1еФя е2 ц сзр8 З Е ОМ6 азуече 2 ццьув е сеЕ 10 ЙИ О Ю-в31В. О СО 1-1 1754744 ичв а 0 О сч е, мО и а а еЧ ОО Ов сЧ а Ьжс ео ц О 2 фщ 11е1.,фхщщал1754144 15 16 Таблмца 4 фмзмко-механмческне показателмкаркаснмх резин на основе каучукаСКН 3 с гранулмрованныи компонентом (10 нас. масла ПН) лри разлмчном давленмм прессованмя . ееваваееивеива)ваивеивааве. Нанменованме показателя Давление прессования, Ийэ" "Г в "Г-" " ееае -" 30 ( 35 ( 40 45 50 авваввивааваевееиваавеиваиаеаеааавааееааеаеейаиаеавва ееееввиее, 25,8 26,5 26,2 26,0 24,6 11,211,9 11,8 12,2 11,0 16,516,816,9 16,6 15 9 540 565 560 570 590590 425 430425 560 535 580565 420 400 Солротмвленме раздмру, кН/м 25 С после старения (120 Сх 12 ч) 96,4. : 98)8 .99)5 . 99,492,4 31)2 32)9 . 32)9 . 33)0 , 30,8 22,8 23,7523,65 23,59 21,40 15) 7 "17,60 17,60 17,45 16,30 9,410,0 10,2 10,2 9,6 27,1 43,7 47,8 51,8 66,2 Мор, кор. Неуд. М, Хор. вивааваееава Виваив)ии вивааиваиивщиевеевиииввивееееВащи Составитель Н; КирилловаРедактор Н. Киштулинец ТехредМ.Моргентал Корректор 3, Салко Заказ 2367 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственногб комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина, 101 Условная прочмость прм растлении)Н 11 а2% С100 Сйосле старенмя (120 С х 12 ч)Относмтейное удлинение, Ф25 С100" Спосле старения (120" Сх 2 ч) Сопротивлейме многократному растявейию прм 150 удлнненмм, тыс.циклов25 Спосле старенмя (120 Сх 12 ч) Прочность связм резнн с кордом 23 КНТС ло Н методу, кН/м Удельные энергозатратй на гранулмрованме компокента, кВт ч/т: Транслортмруеиость гранул в п 1 юнз-: водстееяных транспортнмх устройствахи а и е ее ив ее щ Е е в а е ее в ее ва и и е а и е а ви ща е а щ щ