Состав агента для вулканизации каучуков и способ его получения
Использование: производство тонкодисперсной серы, являющейся агентом для вулканизации каучуков. Сущность изобретения: агент для вулканизации каучуков содержит гидрофобизированную добавку порошка, выбранного из группы, содержащей оксид кремния, оксид титана, перлит, белую сажу, тальк, диатомит, трепел, каолин 0,1 - 2,0%, тонкодисперсную серу - остальное, также в том, что перед помолом в серу добавляют гидрофобизированный порошок оксида кремния, оксида титана или каолина, а помол осуществляют в струйной, роторной или шаровой мельнице до размера частиц продукта не более 0,14 мм в течение 10 - 30 мин. Характеристики агента: отсутствие прилипания к внутренним поверхностям аппаратов, отсутствие слеживаемости при хранении, высокая эффективность процесса вулканизации. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к резинотехнической и шинной промышленности, в частности к производству тонкодисперсной серы, являющейся ингредиентом резиновых смесей, эбонита и других композиций на основе вулканизирующихся каучуков. Тонкодисперсная сера в этих композициях является агентом для вулканизации каучуков.
Изобретение может быть использовано также в химической, металлургической, фармацевтической, электронной промышленности для получения дисперсий твердых веществ в шаровых роторных и струйных мельницах, дезинтеграторов различных типов. Известен способ получения чистой тонкодисперсной серы с размерами частиц менее 1 мкм, включающий погружение серы в дисперсионную среду и облучение ультразвуком в режиме кавитации (1). Недостаток известного способа-высокая энергоемкость и стоимость растворителей, а также невозможность получения тонкодисперсной серы в сухом состоянии, т.к. в процессе сушки и удаления растворителя происходят и процессы коагуляции и слипания частиц серы с образованием монолитных кусков и агломератов. Кроме того, сильное поглощение ультразвука дисперсными частицами позволяет осуществить данный процесс только с небольших микрообъемах и не представляет практического интереса в серийном производстве тонкодисперсной серы в качестве агента для вулканизации каучуков, где требуется многотоннажное производство. Известны способы получения дисперсной серы механическим измельчением на устройствах различного типа: щековых и конусных дробилках, валиковых истирателях, стержневых, шаровых, коллоидных и вибрационных мельницах (2). Возможности этих устройств по величине среднего размера частиц серы приведены в таблице. Недостатком известного способа является невозможность получения тонкодисперсной серы с максимальным размером частиц менее 0,1 мм, малая производительность и высокая энергоемкость процесса измельчения серы, налипание серы на внутренние поверхности устройств, что не позволяет использовать получаемый продукт в качестве агента для вулканизации каучуков. Наиболее близким к предлагаемому составу и способу получения агента для вулканизации каучука на основе тонкодисперсной серы является состав, состоящий из тонкодисперсной серы с размером частиц до 0,14 мм и способ его получения, включающий предварительное измельчение серы, помол в шаровой мельнице при температуре 35-47оС в течение 2-6 ч и посев сквозь сито 0,14 мм (3)-прототип. Недостатком описанных агента и способа его получения является невозможность получения тонкодисперсной серы без остатка на сите 0,14 мм, длительность и высокая энергоемкость процесса, налипание серы на рабочие поверхности машины и длительная разгрузка. Кроме того, при длительном помоле серы температура процесса повышается до 45-47оС, что может привести к взрыву. Задачей изобретения является интенсификация процесса помола серы в мельницах, уменьшение максимального размера частиц, повышение взрывобезопасности при помоле, уменьшение налипания серы при хранении, и обеспечение возможности использования получаемой серы в качестве агента для вулканизации каучуков. Поставленная задача решается составом агента для вулканизации каучуков на основе тонкодисперсной серы, который дополнительно содержит гидрофобизированную добавку порошка, выбранного из группы: оксид кремния, оксид титана, перлит, белая сажа, тальк, диатолит, трепел, каолит, при следующем соотношении компонентов, мас. Гидрофобизиро- ванная добавка 0,1-2,0 Тонкодисперсная сера Остальное Поставленная задача решается также способом получения агента для вулканизации каучуков на основе тонкодисперсной серы, включающим предварительное измельчение и помол серы, в котором перед помолом в серу добавляют гидрофобизированный порошок оксид кремния, или оксид титана, или перлита, или белой сажи, или талька, или диатолита, или трепела, или каолина, а помол осуществляют в структурной, роторной или шаровой мельнице до размера частиц продукта не более 0,14 мм в течение 10-30 мин. В качестве гидрофобизирующих порошков оксиды металлов и природных минералов, предварительно обработанные кремнеорганическими соединениями. Методика приготовления гидрофобизированных порошков включает: загрузку 10 кг исходного порошкообразного материала, предварительную активацию поверхности перемешивания порошка с каучуковой содой в количестве 100 г в течение 10 мин и алкоксилирование путем обработки парами алкилхлорсилана на решетке из меди или латуни. Гидрофобность добавок, получаемых указанным образом, составляет по данным спектроскопии 0,92-0,99. Добавка препятствует агломерации частиц серы в мельнице, снижает теплопроводность системы и приводит к появлению неочевидного положительного эффекта интенсификации помола и сокращению времени выгрузки серы из мельниц. В качестве исходной тонкодисперсной серы используют серу с размером частиц 45 мм, которую получают в процессе Клауса при переработке сернистых природных газов. П р и м е р 1. Берут полученную описанным методом исходную элементарную серу описанным методом с размером частиц 8 мм, 25 кг серы в виде "крупки" загружают в роторную мельницу, добавляют 25 г гидрофобизированного по ТУ 2169-001-040-693-93 порошка перлита, что составляет 0,1 мас. от количества серы. Помол ведут с контролем температуры в мельнице при 22(+/-2)оС в течение 30 мин. Серу выгружают из мельницы в течение 15 мин. Качество помола проверяют рассевом 100 г порошка на сите 0,14 мм. Остаток на сите отсутствует, что свидетельствует о высоком качестве помола. Для сравнения получают тонкодисперсную серу известным способом без добавки гидрофобного порошка. Остаток на сите 0,14 мм после помола в роторной мельнице в течение 240 мин составляет 0,5% Время выгрузки 120 мин. Температура в мельнице в процессе помола 45оС. П р и м е р 2. Берут элементарную серу тонкодисперсную серу с размером частиц менее 3 мм. 5 кг исходной газовой серы в виде "крупки" подают в струйную мельницу типа МСПК-0,608. Добавляют 15 г гидрофобизированного каолина, что составляет 0,3 мас. от количества серы. Помол ведут в течение 10 мин при 14оС. Остаток на сите 0,14 мм отсутствует. При выдержке серы во влажности 70-90% при температуре 0-20оС в течение месяца тонкодисперсная сера не слеживается. Для сравнения: помол серы в струйной мельнице без добавки по настоящему изобретению осуществить невозможно ввиду ее налипания на рабочие поверхности мельницы. П р и м е р ы 3-7. Получают тонкодисперсную серу по примеру 1, но загружают 0,1; 0,2; 0,5; 1,0 и 2,0 мас. гидрофобизированного порошка аэросила, белой сажи, талька, диатомита и оксида титана (соответственно по примерам). Помол ведут при 25оС в течение 20 мин в шаровой мельнице типа "Каминор". Время выгрузки 2 мин. Налипание порошков на поверхности мельницы отсутствует. При хранении тонкодисперсной серы, полученной по предлагаемому способу на открытом воздухе при относительной влажности 70% и более в течение 2 мес сера сохранила первоначальную сыпучесть и неслеживаемость. В аналогичных условиях хранения сера, измельченная по известному способу образовывает монолитные куски. Полученный по примерам 1-3 состав агента для вулканизации каучуков подвергали испытаниям в процессе вулканизации натурального каучука по следующей методике: П р и м е р 4. Резиновая смесь состава, (мас.ч.): Натуральный каучук 100 Газовая сажа 70 Оксид цинка 9 Антиоксидант-(N-диметил-1,3-бутил-
N1-фенил-П-фени-
лендиамин) 1
Стеариновая кислота 0,5
Агент для вулкани-
зации на основе дис-
персной серы с гид-
рофобизированной
добавкой 7
N-оксидиэтилен-2-
бензотиазол-суль-
фенамид 0,6
Ацетилецетонат
никеля 2,0
Состав наносится на испытуемый образец, в который входит 1 см стальной проволоки, покрытой латунью, диаметр этой проволоки вместе с ее наружной частью 1,3 мм. Испытуемый образец вулканизируют при 140оС в течение 60 мин. Использование предлагаемого состава агента для вулканизации каучуков и способа его получения позволяет обеспечить следующие преимущества:
высокую эффективность процессов вулканизации;
отсутствие слеживаемости серы при хранении;
отсутствие прилипания серы к внутренним поверхностям аппаратов при использовании состава по изобретению.
Формула изобретения
Тонкодисперсная сера Остальное
2. Способ получения агента для вулканизации каучуков на основе тонкодисперсной серы, отличающийся тем, что перед помолом в серу добавляют гидрофобизированный порошок оксида кремния, оксида титана или каолина, а помол осуществляют в струйной, роторной или шаровой мельнице для размера частиц продукта не более 0,14 мм в течение 10 30 мин.
РИСУНКИ
Рисунок 1