RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 212507 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 392207 (22) Data zgłoszenia: 23.08.2010 (51) Int.Cl. C08L 9/06 (2006.01) C08K 3/36 (2006.01) C08K 5/14 (2006.01) (54) Kompozycja elastomerowa o temperaturze wulkanizacji poniżej 100 C (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: 27.02.2012 BUP 05/12 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.10.2012 WUP 10/12 (72) Twórca(y) wynalazku: MARIAN ZABORSKI, Łódź, PL MARTYNA PINGOT, Łódź, PL TOMASZ PINGOT, Łódź, PL JULIUSZ PERNAK, Poznań, PL FILIP WALKIEWICZ, Poznań, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Ewa Kaczur-Kaczyńska PL 212507 B1
2 PL 212 507 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest kompozycja elastomerowa przeznaczona na wyroby gumowe, o temperaturze wulkanizacji poniżej 100 C. W kompozycjach elastomerowych przeznaczonych na wyroby gumowe, o temperaturze wulkanizacji powyżej 100 C, jako substancje sieciujące stosuje się siarkowy zespół sieciujący lub nadtlenki. W wyniku dążenia do ograniczenia stosowania nadtlenków ze względu, między innymi, na ich wybuchowość, a także do obniżenia temperatury procesu sieciowania powstały kompozycje elastomerowe o temperaturze wulkanizacji poniżej 100 C, zawierające jako substancje sieciujące układy redoks. I tak z opisu polskiego zgłoszenia patentowego P. 388476 jest znana kompozycja elastomerowa na bazie kauczuku butadienowo-styrenowego, o temperaturze wulkanizacji poniżej 100 C, zawierająca substancje sieciujące w postaci układu redoks, w którym jako utleniacz stosuje się wodoronadtlenek kumenu, zaś jako reduktor acetyloacetonian wanadu, acetyloacetonian niklu lub acetyloacetonian żelaza. Sole metali o zmiennej wartościowości, zawarte w układzie redoks, mogą przyspieszać proces starzenia wyrobów gumowych. Kompozycja elastomerowa przeznaczona na wyroby gumowe, o temperaturze wulkanizacji poniżej 100 C, zawierająca, napełniacz w postaci krzemionki pirogenicznej w ilości 15-60 części wagowych na 100 części wagowych kauczuku oraz układ sieciujący zawierający wodoronadtlenek kumenu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że układ sieciujący zawiera nadto ciecz jonową w ilości 0,5-5 części wagowych na 100 części wagowych kauczuku, zaś wodoronadtlenek kumenu w ilości 2-8 części wagowych na 100 części wagowych kauczuku, przy czym jako ciecz jonową zawiera korzystnie bromek tributylo(heksadecylo)fosfoniowy, metylosiarczan 1,3-dimetyloimidazoliowy, tetrafluoroboran tetraheksyloamoniowy, tetrafluoroboran 1-heksylo-3-metylo- -imidazoliowy, chlorek 1-heksylo-3-metyloimidazoliowy, tiocyjanian 1-butylo-3-metyloimidazoliowy lub dicyjanoimidek 1-butylo-3-metyloimidazoliowy. Kompozycja według wynalazku charakteryzuje się dobrymi właściwościami reometrycznymi, zaś wyroby gumowe wytworzone z tej kompozycji wykazują bardzo dobre właściwości mechaniczne tj. wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie w chwili zerwania oraz wysoką gęstość sieci przy niewielkiej zawartości wodoronadtlenku. Kompozycja według wynalazku może być sporządzona za pomocą urządzeń przetwórczych powszechnie stosowanych w technologii gumy. Przedmiot wynalazku ilustrują poniższe przykłady. Części podane w przykładach oznaczają części wagowe. P r z y k ł a d I -100 części bromek tributylo(heksadecylo)fosfoniowy - 3 części, po czym zbadano właściwości reometryczne tej mieszanki kauczukowej. Następnie z kompozycji tej zwulkanizowano próbkę w temperaturze 90 C w czasie 2,58 h, po czym zbadano gęstość jej sieci oraz wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie w chwili zerwania. Równocześnie dla celów porównawczych przygotowano kompozycję o składzie: bromek tributylo(heksadecylo)fosfoniowy - 3 części, po czym zbadano właściwości reometryczne tej mieszanki. Następnie z kompozycji tej zwulkanizowano próbkę w temperaturze 90 C w czasie 2,58 h, po czym zbadano gęstość jej sieci oraz wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie w chwili zerwania. P r z y k ł a d II -100 części metylosiarczan 1,3-dimetyloimidazoliowy - 3 części
PL 212 507 B1 3 metylosiarczan 1,3-dimetyloimidazoliowy - 3 części. Z kompozycjami tymi postępowano jak w przykładzie I, przy czym wulkanizację kompozycji prowadzono w temperaturze 90 C w czasie 1,64 h. P r z y k ł a d III tetrafluoroboran tetraheksyloamoniowy - 3 części tetrafluoroboran tetraheksyloamoniowy - 3 części. Z kompozycjami tymi postępowano jak w przykładzie I, przy czym wulkanizację kompozycji prowadzono w temperaturze 90 C w czasie 2,17 h. P r z y k ł a d IV wodoronadtlenek kumenu - 4 części tetrafluoroboran 1-heksylo-3-metyloimidazoliowy - 3 części wodoronadtlenek kumenu - 4 części tetrafluoroboran 1-heksylo-3-metyloimidazoliowy - 3 części. w temperaturze 90 C w czasie 2,47 h. P r z y k ł a d V chlorek 1-heksylo-3-metyloimidazoliowy - 3 części chlorek 1-heksylo-3-metyloimidazoliowy - 3 części. w temperaturze 90 C w czasie 2,39 h. P r z y k ł a d VI wodoronadtlenek kumenu - 4 części tiocyjanian 1-butylo3-metyloimidazoliowy - 3 części wodoronadtlenek kumenu - 4 części tiocyjanian 1-butylo-3-metyloimidazoliowy - 3 części. w temperaturze 90 C w czasie 3,17 h. P r z y k ł a d VII
4 PL 212 507 B1 wodoronadtlenek kumenu - 3 części dicyjanoimidek 1-butylo-3-metyloimidazoliowy - 3 części dicyjanoimidek 1-butylo-3-metyloimidazoliowy - 3 części. w temperaturze 90 C w czasie 2,88 h. Wyniki badań właściwości reometrycznych (w temperaturze 100 C) kompozycji elastomerowych oraz porównawczych kompozycji elastomerowych bez napełniacza, przygotowanych w przykładach I-VII, przedstawiono w tabeli 1. W tabeli tej oznaczają: M min - minimalny moment obrotowy ΔΜ - przyrost momentu obrotowego τ 0,9 - optymalny czas wulkanizacji τ 0,2 - czas podwulkanizacji. I II III IV V VI VII Nr przykładu T a b e l a 1 M min [dnm] 88,4 19,1 87,5 20,2 90,9 19,6 88,5 18,2 89,1 19,3 88,5 18,0 89,3 18,7 ΔΜ [dnm] 66,3 39,0 65,9 38,1 68,4 40,1 58,5 30,2 56,4 28,1 65,1 37,8 69,4 41,1 τ 0,2 [min] 10,0 11,1 5,7 6,7 4,8 7,8 6,1 9,7 5,2 6,2 5,6 7,0 3,2 5,0 τ 0,9 [min] 86,9 105,3 45,7 59,1 57,6 72,5 97,5 113,9 98,1 112,4 85,6 100,8 100,2 115,3 Wyniki badań gęstości sieci, wytrzymałości na rozciąganie oraz wydłużenia w chwili zerwania zwulkanizowanych próbek kompozycji elastomerowych oraz próbek porównawczych kompozycji elastomerowych bez napełniacza, przygotowanych w przykładach I-VII, przedstawiono w tabeli 2. W tabeli tej oznaczają: ν T - gęstość sieci W - wydajność sieciowania TS - wytrzymałość na rozciąganie EB - wydłużenie względne odcinka pomiarowego w chwili zerwania Nr przykładu T a b e l a 2 ν T * 10-5 [mol/cm 3 ] W TS [MPa] 1 2 3 4 5 6 I II III 6,71 6,5 6,57 6,28 6,84 6,69 0,34 0,33 0,33 0,31 0,34 0,33 15,2 2,4 16,3 2,1 13,8 1,8 EB [%] 455,1 467,5 475,2 481,4 438,6 450,1
PL 212 507 B1 5 cd. tabeli 2 1 2 3 4 5 6 IV 6,01 5,88 14,6 2,7 499,7 505,9 V 4,02 3,98 0,20 0,20 14,6 2,0 573,2 581,4 VI 6,04 5,98 14,9 3,0 487,1 493,8 VII 7,15 7,02 0,36 0,35 15,1 2,3 405,7 415,6 Zastrzeżenie patentowe Kompozycja elastomerowa przeznaczona na wyroby gumowe, o temperaturze wulkanizacji poniżej 100 C, zawierająca, napełniacz w postaci krzemionki pirogenicznej w ilości 15-60 części wagowych na 100 części wagowych kauczuku oraz układ sieciujący zawierający wodoronadtlenek kumenu, znamienny tym, że układ sieciujący zawiera nadto ciecz jonową w ilości 0,5-5 części wagowych na 100 części wagowych kauczuku, zaś wodoronadtlenek kumenu w ilości 2-8 części wagowych na 100 części wagowych kauczuku, przy czym jako ciecz jonową zawiera korzystnie bromek tributylo(heksadecylo)fosfoniowy, metylosiarczan 1,3-dimetyloimidazoliowy, tetrafluoroboran tetraheksyloamoniowy, tetrafluoroboran 1-heksylo-3-metyloimidazoliowy, chlorek 1-heksylo-3-metyloimidazoliowy, tiocyjanian 1-butylo-3-metyloimidazoliowy lub dicyjanoimidek 1-butylo-3- -metyloimidazoliowy.
6 PL 212 507 B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)