Полимерная композиция, включающая диметилметилвинилсилоксановый каучук

 

Использование: для изготовления мембран для телефонных aппаратов, деталей дистанционного управления телевизоров, магнитофонов, клавишных систем компьютеров. Сущность изобретения: композиция содержит: в мас. ч.: диметилметилвинилсилоксановый каучук 100, кремнеземный наполнитель 35-40, низкомолекулярный полидиметилсилоксандиол 8-10, пероксид дикумила 0,2-0,3, сланцевая зола 5-10. 1 табл.

Предполагаемое изобретение относится к области композиций на основе винилсилоксанового полимера, способных использоваться для изготовления изделий контактных групп, например мембран для телефонных аппаратов, деталей дистанционного управления телевизоров, магнитофонов, клавишных систем компьютеров и т.п. Такие композиции должны обладать сочетанием достаточно высокой прочности при относительном удлинении не менее 250% хорошим сопротивлением накоплению остаточной деформации сжатия и невысокой твердостью (не более 56).

Известна композиция на основе органополисилоксана, включающая 10-150 мас. ч. наполнителя и 0,5-7 мас.ч. вулканизующего агента. В качестве последнего используют перекись бензоила или перекись дикумила. В качестве наполнителя кремнеземный наполнитель, окислы титана или цинка, силикаты и карбонаты металлов. Композиция может дополнительно содержать термостабилизатор, антиструктурирующий агент, пигменты. (Великобритания 1220686, опубл. 27.01.71, СОд 47/06). Вулканизаты такой композиции обладают высокой прочностью и эластичностью. Однако (по данным авторов настоящей заявки) ОДС вулканизатов при t 150^oС за одни сутки достигает 30% что не позволяет использовать их для изготовления элементов клавишных устройств и т.п.

Известна композиция на основе винилсилоксанового каучука, включающая 5-47 мас. ч. кремнеземного наполнителя, 0,4-4 мас.ч. вулканизующего агента, 8-10 мас.ч. антиструктурирующего агента, 0,2-15 мас.ч. термостабилизатора и 0,4-4 мас.ч. мочевины. Вулканизаты такой композиции на основе каучука СКТВ-1 имеют низкие показатели ОДС, однако твердость превышает 60 ус.ед. что не позволяет использовать их для изготовления изделий контактных групп. (Авт. свид. 754845 опубл. 19.12.1978 г. СО 8L83/04).

Известна композиция на основе винилсилоксанового каучука CKTB-l, выпускаемая в промышленности под маркой ИРП-1401 и включающая аэросил-300, белую сажу У-333, двуокись титана, антиструктурирующую добавку метилфенилдиметоксисилан и вулканизующий агент пероксид дикумида. Вулканизаты этой композиции имеют следующие физико-механические показатели: Сопротивление разрыву 6,4 МПа Относительное удлинение при разрыве 200% Твердость по Шору более 65 (ТУ 38.0051166-73) Как показали испытания такой композиции, использование ее для изготовления элементов клавишных устройств не целесообразно. Так усилие нажатия на кнопку составляет 3,2 Н, время размыкания контакта 2 микросек. Такая длительность размыкания контакта приводит к искажению сигнала и повышенному окислению поверхности контакта. Что, в свою очередь, оказывает существенное влияние на срок службы изделий.

Ближайшим аналогом предлагаемой композиции является композиция на основе диметилметилвинилсилоксанового каучука (СКТВ), включающая полуусиливающий кремнеземный наполнитель 40 мас.ч белой сажи У-333, термостабилизатор 10 мас.ч. двуокиси титана, антиструктурирующую добавку 0,7 мас.ч. низкомолекулярного полидиметилсилоксандиола (продукт НД-8) и вулканизующий агент 1 мас.ч пероксида дикумила.

Такая композиция выпускается под маркой ИРЛ-1265 (ТУ-38.0051166-73) и в настоящее время используется для изготовления клавишных устройств.

Вулканизаты такой композиции обладают удовлетворительной эластичностью (относительное удлинение 250%) и низкой твердостью 36-48 усл.ед. ОДС за 1 сутки при 150^oС составляет 15% Однако прочность вулканизатов при растяжении составляет всего 3,0 МПа. Кроме того, время размыкания контакта при использовании их в качестве изделий контактной группы составляет 2 микросек, вследствие чего также снижается срок службы изделий. Детали из резины ИРП-1265 выдерживают 1,510⁶ рабочих циклов.

Задачей предполагаемого изобретения является создание композиции, вулканизаты которой при использовании их в изделиях контактной группы, позволили бы повысить срок службы таких изделий.

Поставленная задача достигается тем, что кремнийорганическая композиция на основе диметилметилвинилсилоксанового каучука, включающая кремнеземный наполнитель аэросил 300, антиструктурирующий агент низкомолекулярный полидиметилсилоксандиол, вулканизующий агент пероксид дикумила, дополнительно содержит сланцевую золу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

каучук 100 аэросил-300 35-40 перекись дикумила 0,2-0,3 низкомолекулярный полидиметилсилоксандиол 8-10 сланцевая зола 75-10
Композиция готовится следующим образом.

При температуре 20-30^oС в течение 20-25 мин, на вальцах (320 х 160) или в другом смесителе, обеспечивающем получение гомогенной смеси, проводят смешение каучука, наполнителя, антиструктурирующей добавки и сланцевой золы. Полученную смесь прогревают в термостате при атмосферном давлении и температуре 170-175^oС в течение 30-40 мин, охлаждают и вводят в нее вулканизующий агент.

В качестве основы композиции используют диметилметилвинилсилоксановый каучук CKTB-l с мол.массой 500-550 тыс. и содержанием метилвинилсилоксановых звеньев 0,2-0,3 мол. выпускаемый в промышленности по ТУ 38.103675-89. Используемый в качестве наполнителя аэросил-300 выпускается по ГОСТ 14922-77, а пероксид дикумила по ТУ 40230-80. В качестве антиструктурирующей добавки применяют низкомолекулярный полидиметилсилоксандиол, содержащий 8-10% моль гидроксильных групп и выпускаемый в соответствие с СТП 38.1440-77 (продукт НД-8). Сланцевая зола представляет собой продукт сгорания сланцев и имеет, в частности следующий состав: SiO₂ 32% Al₂O₃ 9,6% Fe₂O₃ -5,1% MgO- 1,8% CaO- 43% K₂O 6,5% TiO₂ - 0,5% S 1,5% Полученная смесь вулканизуется в прессе под давлением в течение 10-20 мин, при температуре 150-160^oC.

Затем резины термообрабатывают в термостате при t 200^o в течение 4-6 час. Полученные резины подвергают физико-механическим испытаниям определяют условную прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве, твердость по Шору, эластичность, остаточную деформацию сжатия при t 150^oC за 1 сутки.

В изделиях на основе полученной композиции определяют необходимое усилие нажатия на кнопку, время размыкания контакта и количество рабочих циклов.

Ниже следуют примеры, иллюстрирующие предполагаемое изобретение.

Пример 1
100 мас.ч. диметилметилвинилсилоксанового каучука, содержащего 0,25 мол. метилвинилсилоксановых звеньев (CKTB-l) молекулярной массы 550 тыс. 40 мас. ч. аэросила-300, 8 мас.ч. продукта НД-8 и 10 мас.ч. сланцевой золы смешивают на лабораторных вальцах при температуре валков 25^oС в течение 20 минут. Затем смесь нагревают в термостате в среде воздуха при 170^oС в течение 30 мин. После охлаждения смеси вводят 0,2 масс.ч. пероксида дикумила. Затем смесь вулканизуют в прессе при 150^oС и давлении 70 кг/см² в течение 20 минут. Полученные пластины цилиндры и шайбы термостатируют в течение 6 часов при температуре 200^oС в воздушной среде.

Пример 2.

В условиях примера 1 проводят смешение 100 мас.ч. диметилметилвинилсилоксанового каучука, содержащего 0,20 мол. метилвинилсилоксановых звеньев молекулярной массы 500 тыс. 35 мас.ч. аэросила-300, 8 мас.ч. продукта НД-8 и 5 мас. ч. сланцевой золы. Далее смесь прогревают в термостате по методике, описанной в примере 1. После охлаждения смеси вводят 0,3 мас.ч. пероксида дикумила и вулканизуют по режиму, указанному в примере N 1.

Пример 3.

100 мас.ч. диметилметилвинилсилоксанового каучука, содержащего 0,3 мол. метилвинилсилоксановых звеньев (СКТВ-1) молекулярной массы 500 тыс. 37 мас. ч. аэросила-300, 10 мас.ч. низкомолекулярного полидиметилсилоксана с 8-10 мол. гидроксильных групп и 10 мас.ч. сланцевой золы смешивают на лабораторных вальцах и прогревают в термостате по методике, описанной в примере 1. Поcле охлаждения смеси вводят 0,25 мас.ч. пероксида дикумила и вулканизуют по режиму, указанному в примере 1.

Пример 4.

100 мас.ч. диметилметилвинилсилоксанового каучука, содержащего 0,25 мол. метилвинилсилоксановых звеньев (СКТВ-1) молекулярной массы 550 тыс. 40 мас. ч. аэросила-300, 9 мас. ч. низкомолекулярного полидиметилсилоксана с 8-10 мол. гидроксильных групп и 6 мас.ч. сланцевой золы смешивают на лабораторных вальцах и прогревают в термостате по методике, описанной в примере 1. После охлаждения смеси вводят 0,25 масс.ч. пероксида дикумила и вулканизуют по режиму, указанному в примере 1.

Пример 5 (контрольный).

По методике и рецепту, описанным в примере 1 готовят композицию и вулканизат на ее основе, но без включения в нее сланцевой золы.

Пример 6 (контрольный по прототипу). 100 мас.ч. винилсилоксанового каучука с молекулярной массой 500 тыс. 1,0 мас.ч. пероксида дикумида, 40 мас.ч. кремнеземного наполнителя белой сажи У-333, 10 мас.ч. TiO₂ 0,7 мас.ч. продукта НД-8. Смешивают на лабораторных вальцах при температуре валков 25^o в течение 20 мин. Затем смесь вулканизуют по режиму, указанному в примере 1.

Характеристика вулканизатов, полученных на основе композиций, описанных в примерах 1-6, приведена в таблице.

Из данных таблицы видно, что вулканизаты предложенной композиции обладают хорошей прочностью и эластичностью, имеют невысокую твердость (до 56 усл. ед. ) и низкий показатель ОД при 150^oC (до 15%). Испытания клавишных систем показали преимущество предложенной композиции по сравнению с известной. Необходимое усилие нажатия на кнопку, изготовленную из предложенной композиции составляет 2,8 Н, в то время как для используемой в настоящее время резины марки ИРП-1265 3,2 Н. Время размыкания контакта 1 микросек. вместо 2 микросек. для резины ИРП-1265. Увеличение времени размыкания контакта приводит к искажению сигнала и повышенному окислению поверхности контакта, что также оказывает влияние на сроки службы изделий.

Детали, изготовленные из предложенной композиции, выдерживают 2,110⁶ рабочих циклов. Детали из контрольных образцов 1,410⁶ 1,510⁶ рабочих циклов. Таким образом, предлагаемая композиция может быть использована для изготовления изделий контактных групп, позволяя при этом повысить срок их службы.

Формула изобретения

Полимерная композиция, включающая диметилметилвинилсилоксановый каучук, кремнеземный наполнитель, низкомолекулярный полидиметилсилоксандиол и пероксид дикумила, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сланцевую золу, включающую, мас. SiO₂- 32, Al₂O₃- 9,6, Fe₂O₃- 5,1, MgO 1,8, CaO 43, K₂O 6,5, TiO₂ 0,5, S- 1,5, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Диметилметилвинилсилоксановый каучук 100
Кремнеземный наполнитель 35 40
Низкомолекулярный полидиметилсилоксандиол 8 10
Пероксид дикумала 0,2 0,3
Сланцевая зола 5 10

РИСУНКИ

Рисунок 1