PL205449B1

PL205449B1 - Method for the chemical modification and cross-linking of diene rubbers

Info

Publication number: PL205449B1
Application number: PL376571A
Authority: PL
Inventors: Ludomir Ślusarski; Dariusz Bieliński; Piotr Głąb
Original assignee: Politechnika Lodzka
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2010-04-30
Also published as: PL376571A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób chemicznej modyfikacji oraz sieciowania kauczuków dienowych.The subject of the invention is a method of chemical modification and cross-linking of diene rubbers.

Znane są sposoby modyfikacji oraz sieciowania kauczuków. Celem modyfikacji jest nadanie kauczukom właściwości adhezyjnych, zwiększenie ich kompatybilności oraz poprawa ich odporności chemicznej. Do modyfikacji są stosowane takie reagenty jak chlor, brom, bezwodnik maleinowy i nienasycone kwasy. Jako substancje sieciujące są stosowane siarka, donory siarki, nadtlenki organiczne, a w niektórych przypadkach, jeśli do makrocząsteczek są wbudowane reaktywne grupy funkcyjne, również tlenki metali i diizocyjaniany. Do sieciowania kauczuków stosowane jest także promieniowanie o wysokiej energii. Znane sposoby modyfikacji kauczuków oraz mieszanek gumowych, a przede wszystkim wulkanizacja siarkowa, niosą z sobą szereg niedogodności, stanowiąc dodatkowo obciążenie dla środowiska naturalnego w postaci powstawania lotnych produktów ubocznych. Z uwagi na ograniczoną rozpuszczalność składników zespołu sieciującego w matrycy kauczuku, ich nadmiar migruje często na powierzchnię w formie nieestetycznych, utrudniających konfekcję, wykwitów.Methods of modification and cross-linking of rubbers are known. The purpose of the modification is to give the rubbers adhesive properties, increase their compatibility and improve their chemical resistance. Reagents such as chlorine, bromine, maleic anhydride and unsaturated acids are used for modification. Sulfur, sulfur donors, organic peroxides and in some cases, if reactive functional groups are incorporated into the macromolecules, also metal oxides and diisocyanates are used as cross-linkers. High-energy radiation is also used to cross-link rubbers. Known methods of modifying rubbers and rubber mixtures, and above all sulfur vulcanization, entail a number of disadvantages, additionally burdening the natural environment in the form of the formation of volatile by-products. Due to the limited solubility of the components of the cross-linking unit in the rubber matrix, their excess often migrates to the surface in the form of unsightly, impeding confectioning, efflorescence.

W sposobie wedł ug wynalazku do kauczuków dienowych dodaje się jodoform w iloś ci 1,0 -15,0 części wagowych na 100 części wagowe kauczuku po czym mieszankę taką ogrzewa się w temperaturze 120 - 190°C.In the process according to the invention, iodoform is added to the diene rubbers in an amount of 1.0-15.0 parts by weight per 100 parts by weight of rubber, and the mixture is heated at a temperature of 120 - 190 ° C.

Sposób według wynalazku powoduje jednocześnie modyfikację i sieciowanie kauczuków dienowych, a także ich mieszanin oraz mieszanek gumowych sporządzonych z ich udziałem, umożliwiając uzyskanie tworzyw konstrukcyjnych o korzystnych parametrach mechanicznych, dodatkowo nadając im właściwości bakteriobójcze. W przypadku modyfikacji oraz sieciowania kauczuku naturalnego lub syntetycznego cis-1,4-poliizoprenu, sposobem według wynalazku, otrzymane produkty przejawiają dodatkowo właściwości elastoplastyczne.The method according to the invention simultaneously modifies and cross-linking diene rubbers, as well as their mixtures and rubber mixtures prepared with their participation, making it possible to obtain construction materials with favorable mechanical parameters, additionally giving them bactericidal properties. In the case of modification and cross-linking of natural or synthetic cis-1,4-polyisoprene rubber with the method according to the invention, the obtained products additionally exhibit elastoplastic properties.

Sposób według wynalazku ilustrują bliżej niżej podane przykłady, nie ograniczając jego zakresu.The process according to the invention is illustrated in the following examples without limiting its scope.

P r z y k ł a d I.P r z x l a d I.

Do kauczuku butadienowo-styrenowego (SBR) wprowadzono jodoform w ilości 3 części wagowe na 100 części wagowe kauczuku, za pomocą walcarki laboratoryjnej, pracującej z szybkością ścinania 10^-2 s^-1w temperaturze 60°C w czasie 15 min. Następnie mieszanki ogrzewano w formie stalowej w temperaturzeFor the styrene-butadiene rubber (SBR) Iodophors added in an amount of 3 parts by weight per 100 parts by weight of rubber, on a laboratory mill, operating at a shear rate of 10 ^-2 sec ^-1 at 60 ° C for 15 min. The mixtures were then heated in a steel mold to temperature

190°C, w czasie τ0,9, oznaczonym reometrycznie wg ISO 3417. W wyniku modyfikacji i sieciowania kauczuku otrzymano przyrost momentu reometrycznego mieszanki ΔΜ = 20,5 dNm. Otrzymane w ten sposób wulkanizaty jodoformowe SBR odznaczały się wartością pęcznienia równowagowego w toluenie Qw = 5,14±0,26.190 ° C, at time τ0.9, rheometrically determined according to ISO 3417. As a result of the modification and cross-linking of the rubber, an increase in the rheometric moment of the mixture was obtained ΔΜ = 20.5 dNm. The iodoform SBR vulcanizates obtained in this way were characterized by the equilibrium swelling value in toluene Qw = 5.14 ± 0.26.

P r z y k ł a d IIP r z x l a d II

Do kauczuku izoprenowego (IR) wprowadzono jodoform w ilości 5 części wagowych na 100 części wagowe kauczuku w warunkach analogicznych do opisanych w przykładzie I. Następnie mieszanki ogrzewano w formie stalowej w temperaturze 160°C, w czasie τ0,9, oznaczonym reometrycznie wg ISO 3417. W wyniku modyfikacji i sieciowania kauczuku otrzymano przyrost momentu reometrycznego mieszanki ΔM = 49,4 dNm. Otrzymane w ten sposób wulkanizaty jodoformowe IR odznaczały się wartością pęcznienia równowagowego w toluenie Qw = 2,84±0,16, twardością H = 18,52 MPa i modułem sprężystości E = 851,43 MPa. Dla porównania, właściwości mechaniczne nadtlenkowych wulkanizatów kauczuku izoprenowego, usieciowanych za pomocą nadtlenku dikumylu (DCP), o zbliżonej wartości pęcznienia równowagowego, wynoszą odpowiednio H = 1,92 MPa i E = 3,03 MPa.Iodoform was introduced into the isoprene rubber (IR) in the amount of 5 parts by weight per 100 parts by weight of rubber in the conditions analogous to those described in Example I. Then the mixtures were heated in a steel form at a temperature of 160 ° C, for the time τ0.9, determined rheometrically according to ISO 3417 As a result of the modification and cross-linking of the rubber, an increase in the rheometric moment of the mixture was obtained, ΔM = 49.4 dNm. The iodoform IR vulcanizates obtained in this way were characterized by the value of equilibrium swelling in toluene Qw = 2.84 ± 0.16, hardness H = 18.52 MPa and modulus of elasticity E = 851.43 MPa. For comparison, the mechanical properties of isoprene peroxide vulcanizates cross-linked with dicumyl peroxide (DCP) with a similar equilibrium swelling value are, respectively, H = 1.92 MPa and E = 3.03 MPa.

P r z y k ł a d IIIP r z x l a d III

Do kauczuku etylenowo-propylenowo-dienowego (EPDM) wprowadzono jodoform w ilości 15 części wagowych na 100 części wagowe kauczuku w warunkach analogicznych do opisanych w przykładzie I. Następnie mieszanki ogrzewano w formie stalowej w temperaturze 180°C, w czasie τ0,9, oznaczonym reometrycznie wg ISO 3417. W wyniku modyfikacji i sieciowania kauczuku otrzymano przyrost momentu reometrycznego mieszanki ΔM = 38,1 dNm. Otrzymane w ten sposób wulkanizaty jodoformowe EPDM odznaczały się wartością pęcznienia równowagowego w toluenie Qw = 2,43±0,17.Iodoform was introduced into the ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) in an amount of 15 parts by weight per 100 parts by weight of rubber under the conditions analogous to those described in Example I. Then the mixtures were heated in a steel form at a temperature of 180 ° C, during the time τ0.9, determined rheometrically according to ISO 3417. As a result of the modification and cross-linking of the rubber, an increase in the rheometric moment of the mixture was obtained, ΔM = 38.1 dNm. The iodoform EPDM vulcanizates obtained in this way showed the value of equilibrium swelling in toluene Qw = 2.43 ± 0.17.

Claims

Patent claim

The method of chemical modification and cross-linking of diene rubbers, characterized in that iodoform is added to the rubber in an amount of 1.0 - 15.0 parts by weight per 100 parts by weight of rubber, and the mixture is heated at a temperature of 120 - 190 ° C.