Способ определения оптимальной дозировки вулканизующего агента или ускорителя

Союз СоветскнкСощиапистическнкРеспублик ПИ АНИПриоритетОпубликовано 23.12,81. Бюллетень М УДК 678. 01 (а 88.8) Дата опубли ния описан Ю.И.Нестеров, Н.Н.Кирюхин, А.М,Огр В.А.Лихолетов и В.Н.Лапшин 1.А.К акшин,М 1 и е Авторы зобретенн) Заявитель олгоградский политехнический институ(5 Й) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ДОЗИРОВКИ ВУЛКАНИЗУЮЩЕГО АГЕНТА И УСКОРИТЕЛЯ оптимальная.Изобретение относится к резиновой промышленности и касается способа определения оптимальной дозировки вулканизующего агента и ускорителя.Известен способ определения опти мальной дозировки вулканизующего агента и ускорителя для каучуколигомерных композиций определением прочности вулканизатов с различными дозировками вулканизующего агента и ускорителя методом планирования эксперимента 1 .Однако данный метод требует про ведения большого числа экспериментов, а сам способ характеризуется сложностью последующей обработки и выявления оптимальной дозировки исследуемых ингредиентов.Цель изобретения " упрощение процесса и сокращение числа зкспериментов.Поставленная це; тем, что в способе оптимальнои дозировки вулканизующего агента или ускорителя для каучук-олигомерных композиций опре" делением прочности вулканизатов с различными дозировками вулканизующего а 1 ента и ускорителя, сначала вычисляют по прочности вулканизатов оптимальную дозировку вулканизующего агента и ускорителя и соответствующую им степень саивки для каучука, затем вычисляют по максимальной прочности и соответствующей степени сшив" ки вулканизатов дозировку вулкани" зующего агента или ускорителя для оли гомера, с последующим вычислением оптимальной дозировки вулканизующвго агента или ускорителя для каучук" олигомерных композиций по формулеКо ( к к О 01 угде ИоСКН, при степени сшитости олигомера, равной оптимальной степени сшитости каучука СКН.Вышеуказанные условия достигаютсяпри дозировке серы - 10,0 мас.ч.каптакса 10,5 мас.ч; на 100 мас.ч.олигомера СКН.Полученные значения подставляютв расчетную Формулу и.определяютоптимальные дозировки серы и каптакса для каучук-олигомерной композицииСКН-СКН, содержащей различныедозировки олигомера СКН.В табл.1 представлены данные,полученные предлагаемым способоми с использованием метода контурно-граФического планирования эксперимента (метод контурных граФиков).Как видно из табл.1 предлагаемыйспособ обладает высокой точностью,т,е. дает те же значения оптимальныхдоэировок серы и каптакса, что иметод контурно-граФического плани"рования эксперимента, При этом,для получения полного набора результатов по предлагаемому способу, необ"ходимо прибегать к эксперименту только дважды (при исследовании каучука и олигомера), что в 9 раз меньше,чем в случае использования методаконтурных граФиков, при котором не"обходимо проводить исследования прикаждой дозировке олигомера, т.е,18 раз. Более того, при заменеодного олигомера другим, в случаеиспользования метода контурных граФи"ков, необходимо вновь проводить всеисследования,. а при использованиипредлагаемого способа необходимопровести исследование только длявновь вводимого олигомера.П р и м е р 2. В каучук-олигомерной композиции, приведенного впримере 1 состава, заменяют олигомер СКНна карбоксилсодержащиййбутадиеновый каучук СКДи определяют оптимальные дозировки вулканизующего агента (серы) и ускорителя (каптакса) для того же температурно-временного режима вулканиза"ции и тех же дозировок олигомера.Определение производят следующимобразом.Иэ примера 1 известно, что оптимальная степень сшитости принимаетсяв качестве основного показателя дляолигомерного вулканизата,Иетодбм контурно"графического планирования эксперимента определяют з 8915684И - оптимальная дозировка вулкакнизующего агента (ускорителя) для каучука, мас,ч,Ио - дозировка вулканизующегоагента (ускорителя) для оли"гомера, мас.ч.хЯ - массовая доля каучука и олигомера в связующем,Е - суммарное количество каучука и олигомера в композиции,мас.ч.П р и м е р 1. Для каучук-олигомерной композиции следующего состава,мас.ч.: комбинация бутадиеннитрильного каучука СКНи олигомера15СКН-100; стеарин 1,5 окись цинка10,0; технический углерод ПИ45,0определяют оптимальные дозировкивулканизующего агента (серы) и ускорителя (каптакса), соответствующиеследуоцим дозировкам олигомера " карбоксилсодержащего бутадиеннитрильного каучука СКН"1; 1; 2,5; 5 7,510; 12 Ц; 20; 25 30; ЗБ; 050; 60; 70; 80; 90 и 994 при режимевулканизации 116 К х 1800 с,Определение производят следующимобразом.Методом контурно-граФического планирования эксперимента при заданномдля каучук-олигомерной композициитемпературно-временном режиме вулка,низации, определяют оптимальную. дозировку серы и каптакса для исходного каучука СКН, т.е. для вышеуказанной смеси, но не содержащейолигомера СКН. Оптимальная дозировка серы и каптакса составляет 1,5 и0,8 мас.ч. на 100 мас.ч. каучукаСКН"26, соответственно. Одним из известных способов, например по равновесной степени набухания в растворителе, определяют степень сшитости(сшивки) каучука СКН"26 при оптимальной дозировке серы и каптакса.Найденный показатель, характеризующий оптимальную степень сшитостикаучука СКН, принимается в качестве основного показателя для олигомерного вулканизата.Методом контурно-граФическогопланирования эксперимента, при том жетемпературно-временном режиме вулканизации, определяют дозировку серыи каптакса для исходного олигомераСКН, т.е. для вышеуказанной смеси, 55но не содержащей каучук СКН, обеспечивающую получение максимальнойпрочности вулканизата из олигомера5 89дозировку серы и каптакса, обеспечивающие получение максимальной прочности вулканизата из олигомера СКД,при степени сшитости олигомера,равнойоптимальной степени сшитости каучука СКН.Вышеназванные условия достигаютсяпри дозировке серы 11,0 мас.ч., каптакса,11,8 мас.ч. на 100 мас,ч. олигомера СКД,Полученные значения подставляютв рассчетную Формулу и определяют оптимальные дозировки .серы и каптаксадля каучук-олигомерной композицииСКН-СКД, содержащей различныедозировки олигомера СКД. Результаты определений представлены втабл,2. Фчестве основного .показателя для олигомерного вулканизата,Методом математического планирования эксперимента, при том жез температурно-временном режиме вулканизации, определяют дозировку серы, альтакса и ДОГ для исходногоолигомера СКН, т.е. вышеуказаннойсмеси, содержащей 100 мас.ч. СКН,10 но не содержащей каучук СКИ, обес"печивающую получение максимальнойпрочности вулканизата на основе оли-,гомера СКН, при степени сшитости,равной оптимальной степени сшитости5 каучука СКИ Вышеуказанные условия достигаются.при дозировке серы 7,0 мас.ч., альтакса 7,4 мас.ч., ДФГ,0 на 100 мас.ч.олигомера СКН-.1.ге Полученные значения подставляют врасчетную Формулу и определяют оптимальные дозировки серы, альтакса иДФГ.В табл.3 представлены даннье,25 полученные предлагаемым способом.П р и м е р 4, Для каучук-олигомерной композиции следующего состава,мас,ч.: комбинация диенового каучука СКД и олигомера СКН100,0; стеа"30 рин 2,0; окись цинка 10,0; техничес"кий углерод ПМ 75 45,0 определяютоптимальные дозировки вулканизующегоагента (серы) и ускорителя (сульфен"амида Ц), соответствующие следующимз дозировкам олигомера СКН. 1; 2,5) 35; 40; 50; 60; 70; 80;90 и 99, прирежиме вулканизации 416 К х 18 ОО с.Определение проводят следующимв образом.Определенная методом контурнографического планирования эксперимента, при заданном для каучук-олигомер"ной композиции температурно-времен ном режиме вулканизации, оптимальнаядозировка серы и сульфенамида Ц длявышеуказанной смеси, содержащей 100СКД и не содержащей олигомер СКН,составляет 2,0 и 0,8 вас.ч., соответственно. Степень сшитости каучукаСКД, содержащего оптимальную дозировку серы и сульфенамида Ц, принимают вкачестве основного показателя для олигомерного вулканизата.ч, Методом контурно-графического плаМнирования эксперимента, при том жетемпературно-временном режиме вулканизации, определяют дозировку серыи сульфенамида Ц для исходного олиКак видно из табл.2 предлагаемый способ обладает высокой точностью. Кроме того, для получения полного набора результатов по предлагаемому способу (в данном случае) необходимо прибегать к эксперименту только один раз (при исследовании олигомера СКД"1), что в 18 раз меньше, чем при использовании метода контур" но-графического планирования эксперимента.П р и м е р 3 . Для каучук-олигомерной композиции следующего состава, мас.ч.: изопреновый каучук СКИ100; стеарин 1,5; окись цинка 10,0, неозон Д 0,6; технический углерод ПМ45,0, определяют оптимальные дозировки вулканизующего агента (серы и ускорителей (альтакса и дефенилгуанидина - ДФГ), соответствующие следующим дозировкам олигомера СКН: 3 1 2 э 5 5; 7 э 5 10; 1215; 15 эО 20; 25; 30 р 40; 50; 60; 70; 80; 90 и 100 мас.ч, на 100 мас.ч. СКИ"3, при режиме вулканизации 416 К х 1800 сОпределение производят следующим образом.Определенная методом математического планирования эксперимента, при заданном для каучук-олигомерной композиции температурно-временном режиме вулканизации, оптимальная дозировка серы, альтакса и ДФГ для вышеуказанной смеси, содержащей 100 мас.ч. СКИи не содержащей олигомер СКН, составляет 1,0; 0,4 и 2,0 мас. соответственно.Степень сшитости каучука СКИ, содержащего оптимальную дозировку серы, альтакса и ДФГ, принимают в ка 1568691568 5 о 15 2 о 25 зо 35 4 о 45 50 7 8гомера СКН, т.е, для вышеуказаннойсмеси, содержащей 100 СКН, но несодержащей каучук СКД, обеспечивающую получение максимальной прочности вулканизата на основе олигомераСКН, при заданной степени сшитости.Вышеназванные условия достигаются при дозировке серы 10,0 мас,ч.,сульФенамида Ц 10,0 мас.ч, н=100 мас.ч. олигомера СКН,Полученные значения подставляютв расчетную Формулу и определяют оптимальные дозировки серы и сульФенамида Ц при заданных дозировок оли.гомера СКН"1. Результаты определений представлены в табл, 4,П р и м е р 5, Для каучук-олигомерной композиции следующего состава, мас,ч.; комбинация каучука,СКИС"30 АРК и олигомера СКН"1 100,0;стеарин 1,5, окись цинка 10,0, технический углерод ПИ45,0 определяют оптимальные дозировки вулканизующего агента (серы и ускорителя(альтакса), соответствующие следующим дозировкам олигомера СКН:1; 2,5; 5; 7,5; 10; 12,5; 15; 20;25; 30; йа; 50; бо; 70; 80; 90и 993 при режиме вулканизации 41 б К хх 1800 с.Определение проводят следующим образом.Определенная методом контурно"граФического планирования экспери"мента при заданном для каучук-олиго"мерной композиции температурно-временном режиме вулканизации, оптималь"ная дозировка серы и альтакса для вышеуказанной смеси, содержащей 100СКИС-ЗОАРК и не содержащей олигомерСКН, составляет 2,0 и 2,0 масс.чсоответственно. Степень сшитостикаучука СКИС-ЗОАРК, соответствующуюоптимальной дозировке серы и альтакса, принимают в качестве основного показателя для олигомерного вулканизата.Методом контурно-граФического планирования эксперимента, при том жетемпературно-временном режиме вулканизации, определяют дозировку серы и альтакса для исходного олигомера СКН, т.е. для вышеуказаннойсмеси, содержащей 1003 СКН, но несодержащей каучук СКМС-ЗОАРК, обеспечивающую получение максимальной прочности вулканизата на основе олигомера СКН, при степени сшитостиолигомерного вулканизата, равнойоптимальной степени сшитости каучука СКИС-ЗОАРК. Вышеназванные ус ловия достигаются при дозировкесеры 10,0 мас,ч., альтакса 20,0мас.ч. на 100 мас,ч. олигомераСКН.Полученные значения подставляют в расчетную Формулу и определяет оптимальные дозировки серы иальтакса для заданных дозировоколигомера СКН, Результаты определений представлены в табл,5. Как видно из представленных примеров, использование предлагаемого способа позволяет быстро и точно определять оптимальные дозировки вулканизующего агента и ускорителя для различных каучук-олигомерных композиций. Более того, для реализации предлагаемого способа требуется проводить экспериментальные работы только при изучении входящих в каучук"олигомерную композицию каучука и олигомера. При замене же одного олигомера другим такие исследования необходимо проводить только для вновь вводимого олигомера. Использование предлагаемого способа позволяет производить определение оптимальных дозировок вулканизующего агента и ускорителя практичес"ки для всех дозировок олигомера,что, в сравнении с используемыми внастоящее время методами, приводитк сокращению числа экспериментовв 9-18 раэ с сохранением высокойточности определения, К достоинствам метода следует также отнестивозможность прогнозирования опти"мальных дозировок вулканизующего агента и ускорителя для самых разнообразных каучук-олигомерных композиций путем рассчета по предлагаемойматематической зависимости.1 11 111 111 1 11 1 1 11 1 1 1 11 1 111 ОЪ1 ОЪ1 1 Л 1 1С:1 ОЪ 1 111СО1ол11 11о10 11 111 1о1 3,Г 111 11о1-Ф 11 1Ь 411И 11 М1 11ом11 Д111 ОЪ 1сЧ111 11С:1 СЧ 11 1111 О1 с - 1 аф1 СЧ1 тф1о11 1 1 1 Ш1 Л 3. 11а 891568 Ю ОЪоХо эх кО 59 а2 Э5 Сео33 Хае:ГМХ СОох Зо ооцох ооХ 5 м5 хо3 о 5 "й х5 О О5хнес а о5 Хо13 1 1 1 Уо Щ Е 1 1 1 1 111 1 1 1 11 1( 1 111 1 1111 1 1 11 1 1 11 1 1 1111 1 111 11 1 11 1 13 1 3 11 1 1 1 1 1 С)С)С)мз. оа сс ос хоа1 Щох оЮ2.й с3 Що аХО 3;0а х9 9Х Со.ЯЗ оС9 СоХ Чох ссо лС 1Х 1лт Хл 5Х .)Г)Х Хлй 9о хХ, Х9 ФХ Мч аЩ 9члоз 1- 1 Эа 1 У о Щ Е о х ф 1 Щ а Э СЭ 1С:вЕ1 11 6с ОХ 3-"1 Еа Ох1Ц яэ ав Фз йсС О1Х Зе оо 1Х 33Ю3- УР Ъ.з3;фЫе ыо)ф фмЗ 1О, фЭУохиММ (.3хф хо оа фз ой ао зС йоЭ ССз1 ХРфУХ 11 фо а 1 3 3 111 1 1 1 111 1 1 1 1 1 1111 1 111 У 3о 1 фй3 1 3 М 1 31 1 1 Ф 1 ф 1 Х 1 О 1 1 1 Х 3 СО 1 1 Э 1 Х 1 1Ю 1 36а 1 Э 3 31о о 1 1 111 1 1 1 1 11 11 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 3 11оо111о3 0 11о1 СО1 11 111ол1 11 о 3 0 1 1 1 1, 418 89168 формула изобретения 15 Составитель А.ПиняевТехред А.Савка Корректор И,Пожо Редактор Т.Киселева Заказ 11131/29 Тираж 910ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. М 5 Подписное Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Способ определения оптимальной дозировки вулканизующего агента ипи ускорителя для каучук-олигомерных композиций определением прочности вулканиэатов с различными дозировками вулканизующего агента и ус.корителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса и сокращения числа экспериментов, сначала вычисляют по прочности вупканизатов оптимальную дозировку вупканизующего агента или ускорителя и соответствующую им степень сшивки для каучука, затем ,вычисляют по максимальной прочности и соответствующей степени сшивки вулканизатов дозировку вулканизующего агента или ускорителя для олигомера, с последующим вычислением оптимальной дозировки вулканизующего агента ипи ускорителя для каучук-олигомерных композиций по формуле Ъкоко=(фкк+ фочо) 1 оогде Ч 1 о- оптимальная дозировка вулканиэуоцего агента (уско 5 ритепя) для каучук-олигомерной композиции, мас.ч.Ь - оптимальная дозировка вулканизующего агента (ускорителя) для каучука, мас,ч.1 О Яо - дозировка вулканиэующегоагента (ускорителя) дпяолигомера, мас.ч.Якого - массовая доля каучука и олигомера в связующем.- суммарное количество каучу 111ка и олигомера в композиции,мас.ц.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе2 о1. Планирование эксперимента и применение вычислительной техники в про.цессе синтеза резины. Сб. статей подред. В.ф.Евстратора и А,ГА 1 варца, И.,