DE1204405B - Process for the production of homogeneous, oil-extended rubber-silica mixtures - Google Patents
Process for the production of homogeneous, oil-extended rubber-silica mixturesInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung homogener, ölgestreckter Kautschuk-Kieselsäure-Mischungen Zusatz zum Patent: 1 148 067 und Zusatzanmeldung: C 22325 IV d/39 b -Gegenstand des Patentes 1148 067 ist ein Verfahren zur Herstellung homogener Kautschuk-Kieslsäure-Mischungen durch gemeinsame Fällung von Synthesekautschukdisperssion und Alkalisilikatlösungen in Gegenwart von neutralen Elektrolyten mit Säuren und anschließendes Filtrieren, Waschen und Trocknen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine rahmbare Kautschukdispersion, die einen nur im alkalischen Bereich beständigen Emulgator enthält, mit der gewünschten Menge Alkalisilikatlösung und einer solchen Menge wäßriger neutraler Elektrolytlösung versetzt, daß die Elektrolytkonzentration im erhaltenen Rahm zwischen 30 und 80 gil, vorzugsweise zwischen 40 und 60 g/l, beträgt, anschließend diesen Rahm bei Temperaturen zwischen 15 und 30"C unter intensivem Rühren innerhalb von 10 bis 180 Minuten gleichmäßig mit Säure bis zu einem pH-Wert zwischen 9 und 7 versetzt, wobei die Elektrolytkonzentration bei kürzeren Säurezugabezeiten an der oberen Grenze des oben angegebenen Bereichs liegen muß, anschließend das Reaktionsgemisch gegebenenfalls 10 bis 120 Minuten auf 80 bis 100"C erhitzt, gegebenenfalls durch weitere Zugabe von Säure auf einen pH von 3 bis 2 einstellt.Process for the production of homogeneous, oil-extended rubber-silica mixtures Addition to the patent: 1 148 067 and additional application: C 22325 IV d / 39 b - subject matter of patent 1148 067 is a process for the production of homogeneous rubber-silicic acid mixtures by joint precipitation of synthetic rubber dispersion and alkali silicate solutions in the presence of neutral electrolytes with acids and subsequent filtration, Washing and drying, which is characterized in that a creamable rubber dispersion, which contains an emulsifier that is only stable in the alkaline range, with the desired Amount of alkali silicate solution and such an amount of aqueous neutral electrolyte solution added that the electrolyte concentration in the cream obtained is between 30 and 80 gil, preferably between 40 and 60 g / l, then add this cream Temperatures between 15 and 30 ° C. with vigorous stirring within 10 to 180 Minutes evenly mixed with acid up to a pH value between 9 and 7, whereby the electrolyte concentration at shorter acid addition times at the upper limit of the range given above must be, then the reaction mixture, if appropriate Heated to 80 to 100 ° C. for 10 to 120 minutes, if necessary by further addition of acid adjusts to a pH of 3 to 2.
Gegenstand der Patentanmeldung C 22325 IVb/39b ist eine weitere Ausbildung des Verfahrens nach Patent 1 148 067, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Fällung bei Temperaturen zwischen 0 und 15"C durchgeführt wird. The subject of patent application C 22325 IVb / 39b is a further training of the method according to patent 1 148 067, which is characterized in that the precipitation is carried out at temperatures between 0 and 15 "C.
Es wurde nun gefunden, daß man diese Verfahren zur Herstellung homogener Kautschuk-Kieselsäure-Mischungen, durch Versetzen einer rahmbaren Synthesekautschukdispersion, die einen nur im alkalischen Bereich beständigen Emulgator enthält, mit Alkalisilikatlösungen und einer solchen Menge wäßriger neutraler Elektrolytlösung, daß die Elektrolytkonzentration im erhaltenen Rahm zwischen 30 und 80 g/l beträgt, Fällen dieses Raums bei Temperaturen zwischen 0 und 300 C unter intensivem Rühren innerhalb 10 bis 180 Minuten mit Säure bei einem pH-Wert zwischen 9 und 7, gegebenenfalls Erhitzen des Reaktionsgemisches 10 bis 120 Minuten auf 80 bis 1000 C und gegebenenfalls Einstellen auf einen pH-Wert von 3 bis 2 durch weitere Säurezugabe, nach Patent 1 148 067 und dessen Zusatzpatent - Patentanmeldung C 22325 IVd/39 b,;dadurch vorteilhaft weiterausbilden kann, daß man der Synthesekautschukdispersion oder der Fällungssuspension eine wäßrige Ölemulsion zusetzt. It has now been found that this method of production can be made more homogeneous Rubber-silica mixtures, by adding a framable synthetic rubber dispersion, which contains an emulsifier that is only stable in the alkaline range, with alkali silicate solutions and an amount of aqueous neutral electrolyte solution such that the electrolyte concentration in the cream obtained is between 30 and 80 g / l, cases of this space at temperatures between 0 and 300 C with vigorous stirring within 10 to 180 minutes with acid at a pH between 9 and 7, optionally heating the reaction mixture 10 to 120 minutes at 80 to 1000 C and, if necessary, adjustment to a pH value from 3 to 2 by adding more acid, according to patent 1,148,067 and its additional patent - Patent application C 22325 IVd / 39 b,; can advantageously develop further in that the synthetic rubber dispersion or the precipitation suspension is an aqueous oil emulsion clogs.
Geeignet sind die Emulsionen von als Weichmacher für Kautschuk bekannten Ölen, die aus Mischungen von aromatischen,aliphatischen und cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffen bestehen. Die Konzentration der verwendeten Emulsion kann beliebig sein. Vornehmlich wird eine 500/,ige Emulsion eingesetzt unter Verwendung von 1 bis 5 °/0 eines Emulgators, bezogen auf das Öl. Dieser Emulgator darf nur im alkalischen pH-Bereich beständig sein, wie es auch für die homogene gemeinsame Fällung von Kieselsäure und Kautschuk erforderlich ist. The emulsions known as plasticizers for rubber are suitable Oils made from mixtures of aromatic, aliphatic and cycloaliphatic hydrocarbons exist. The concentration of The emulsion used can be any. Mainly a 500% emulsion is used using 1 to 5% of an emulsifier, based on the oil. This emulsifier may only be stable in the alkaline pH range be as it is for the homogeneous joint precipitation of silica and rubber is required.
Die Ölemulsion muß ferner beim Mischen mit dem Latex eine bestimmte Stabilität aufweisen, die man zweckmäßig in einem Kurztest prüft: In einem 600-ml-Becherglas werden etwa 200 g einer synthetischen Kautschukdispersion (= 40 g Feststoff) mit 40 g 500/,iger Ölemulsion unter intensivem Rühren in einer Minute gemischt und 1 Minute nachgerührt. 100ml werden in einen Meßzylinder gefüllt und die Zeit bestimmt, bis sich 1 ml Ölgemisch abgeschieden hat. Als Ölgemisch wird ein ölreiches Gemisch aus Kautschukdispersion und Wasser wechselnder Zusammensetzung verstanden. Eine Ölemulsion ist dann brauchbar, wenn sofort nach Beendigung des Rührens keine reinen Öltröpfchen auf dem Dispersionsgemisch schwimmen und wenn die Zeit bis zum Abscheiden von 1 ml Ölgemisch mindestens 10 Minuten beträgt. The oil emulsion must also have a certain level when mixed with the latex Have stability, which can be checked in a quick test: in a 600 ml beaker about 200 g of a synthetic rubber dispersion (= 40 g solid) are included 40 g of 500% oil emulsion mixed with vigorous stirring in one minute and 1 Stirred for a minute. 100ml are filled into a measuring cylinder and the time is determined until 1 ml of the oil mixture has separated out. An oil-rich mixture is used as the oil mixture understood from rubber dispersion and water of varying composition. One Oil emulsion can be used if it is not pure immediately after the stirring is stopped Oil droplets float on the dispersion mixture and when the time to deposit of 1 ml of oil mixture takes at least 10 minutes.
Der Zeitpunkt der Ölzugabe zum Latex oder zur Fällungssuspension ist abhängig von der Art des in der Kautschukdispersion vorhandenen Emulgators. The time at which the oil is added to the latex or the precipitation suspension depends on the type of emulsifier present in the rubber dispersion.
Es kommen hier harzsaure Salze, Alkalisalze von Fettsäuren mit 14 bis 18 Kohlenstoffatomen oder Gemische von beiden in Frage. Sind im Latex nur harzsaure Salze als Emulgator vorhanden, kann das Ölgemisch zu jedem beliebigen Zeitpunkt während der Fällung zugesetzt werden, solange der pH-Wert der Suspension >7 ist. Ist in der Kautschukdispersion jedoch ein Alkalisalz einer Fettsäure allein oder im Gemisch mit harzsauren Salzen vorhanden, so darf die Öldispersion nur der Ausgangsdispersion, d. h. vor Beginn der Säurezugabe zugesetzt werden. Bevorzugt wird die Ausführung der gemeinsamen Koagulation von Kautschuk, Kieselsäure und Öl in der Art, daß der Latex mit der Ölemulsion, die zweckmäßig frisch bereitet wurde, gemischt wird, anschließend Wasserglas, eventuell Wasser und Elektrolytlösung eingerührt und dann mit der Säurezugabe in der üblichen Art begonnen wird.There are resinous salts, alkali salts of fatty acids with 14 up to 18 carbon atoms or mixtures of both. Are only resin-acid in latex Salts present as an emulsifier, the oil mixture can be used at any time can be added during the precipitation as long as the pH of the suspension is> 7. However, there is one in the rubber dispersion Alkaline salt of a fatty acid The oil dispersion may be present alone or in a mixture with acidic salts only the starting dispersion, d. H. be added before the addition of acid. Preferred will carry out the joint coagulation of rubber, silica and oil in such a way that the latex with the oil emulsion, which was expediently freshly prepared, is mixed, then water glass, possibly water and electrolyte solution stirred in and then the addition of acid is started in the usual way.
Die Ölaufnahme der Kieselsäure-Kautschuk-Mischung ist quantitativ, was am Fehlen von Öltröpfchen auf der Suspension nach beendeter Fällung festgestellt werden kann. Das Mischungsverhältnis Kautschuk zu Öl zu Kieselsäure ist beliebig und kann in weiten Grenzen schwanken. The oil absorption of the silica-rubber mixture is quantitative, which was found in the absence of oil droplets on the suspension after the precipitation was complete can be. The mixing ratio of rubber to oil to silica is arbitrary and can vary within wide limits.
Es kann gelegentlich vorkommen, daß ölgestreckte Mischungen sich bei der Aufarbeitung in eine ölreichere und eine ölärmere Fraktion trennen. Man erkennt dies daran, daß beim Aufschlämmen der Mischung im Wasser der Hauptanteil zu Boden sinkt, während sich eine geringere Menge eines etwas flockigen Produktes in der Suspension oben absetzt. Diese Erscheinung wird verhindert, wenn man die Fälltemperatur bei sonst gleichen Bedingungen erniedrigt. Occasionally, oil-extended blends may become too hot Separate into a richer and a lesser oil fraction during work-up. Man recognizes this by the fact that when the mixture is slurried in the water, the main part sinks to the bottom while a lesser amount of a somewhat flaky product settles in the suspension at the top. This phenomenon is prevented if you have the Falling temperature decreased with otherwise the same conditions.
Gegenüber einer Vergleichsmischung, die aus dem gleichen Kautschuk und dem gleichen Öl auf der Walze mit dem hochaktiven Kieselsäure-Füllstoff (SiO2-Gehalt 86 bis 87%, Primärteilchengröße etwa 16 mµ) angesetzt ist, zeigen die durch gemeinsame Fällung hergestellten ölgestreckten Mischungen erhebliche Verbesserungen der Festigkeit, des Moduls, der Härte und der Elastizität, wie aus den nachfolgenden Beispielen hervorgeht. Compared to a comparison mixture made from the same rubber and the same oil on the roller with the highly active silica filler (SiO2 content 86 to 87%, primary particle size about 16 mμ) is assumed, show the through common Precipitation produced oil-extended mixtures significant improvements in strength, the modulus, the hardness and the elasticity, as from the following examples emerges.
Beispiel 1 4120 g einer Synthesekautschukdipersion mit 24,3 °/o Feststoffgehalt, die aus 76 Teilen Butdien und 24 Teilen Styrol besteht und eine Mooney-Viskosität ML-4 (100°C) von 140 hat und als Emulgator ein Gemisch aus gleichen Teilen der Kaliumsalze von disproportionierten Harzsäuren und eines linolensäurefreien Gemisches von Carbonsäuren mit 14 bis 18 C-Atomen besteht, werden unter intensivem Rühren mit 1000 g einer 50%igen wäßrigen Ölemulsion, in der das Öl aus einem aromatenarmen naphthenischen Ölgemisch besteht und die 2°/o Kaliumoleat, bezogen auf Öl, als Emulgator enthält, daran anschließend mit 3240 g Wasser, 2840 g Wasserglas (d = 1,35) und 3875 g 200/0iger Natriumchloridlösung vermischt. In dieser Ausgangsdispersion liegen dann 55,6 g Natrium- chlorid/l und 53,8 g Kieselsäure/l vor; die Mengen sind für eine Mischung mit dem Kautschuk-Öl-Kieselsäure-Verhältnis = 100: 50: 75 berechnet. Mittels Dosierpumpe werden bei 17 bis 20"C in 10 Minuten 3350 ml 1,5n-Schwefelsäure eingedüst und damit der pH-Wert 8 erreicht. Die Suspension wird auf 90"C erhitzt, 15 Minuten auf 90"C gehalten, anschließend mit weiterer Säure auf einen pH-Wert von 3 gestellt und noch 15 Minuten nachgerührt. Die Suspension wird filtriert, in Wasser aufgeschlämmt und dieser Vorgang so lange wiederholt, bis die Mischung praktisch frei von Salzen ist. Die Mischung wird bei 100°C im Umluftschrank getrocknet und enthält dann 31,5% Kieselsäure und etwa 1°/o Wasser. Example 1 4120 g of a synthetic rubber dispersion with a solids content of 24.3%, which consists of 76 parts of butdiene and 24 parts of styrene and a Mooney viscosity ML-4 (100 ° C) of 140 and as an emulsifier a mixture of equal parts of the potassium salts of disproportionated resin acids and a linolenic acid-free mixture of carboxylic acids with 14 to 18 carbon atoms, 1000 g of a 50% strength aqueous oil emulsion in which the oil is derived from a low-aromatic naphthenic Oil mixture and which contains 2% potassium oleate, based on oil, as an emulsifier, then with 3240 g of water, 2840 g of water glass (d = 1.35) and 3875 g of 200/0iger Sodium chloride solution mixed. This starting dispersion then contains 55.6 g Sodium- chloride / l and 53.8 g silica / l before; the quantities are for a mixture calculated with the rubber-oil-silica ratio = 100: 50: 75. Using a dosing pump 3350 ml of 1.5N sulfuric acid are injected at 17 to 20 "C in 10 minutes and thus the pH value reaches 8. The suspension is heated to 90 "C, 15 minutes to 90" C held, then adjusted to a pH of 3 with further acid and still Stirred for 15 minutes. The suspension is filtered, slurried in water and this process is repeated until the mixture is practically free of salts. The mixture is dried at 100 ° C. in a circulating air cabinet and then contains 31.5% silica and about 1 per cent water.
Beispiel 2 5630 g einer Butadien-Styrol-Kautschuk-Dispersion mit 19,0°/o Feststoffgehalt, der ähnlich aufgebaut ist wie die in Beispiel 1 verwendete Dispersion, mit dem Unterschied, daß die Mooney-Viskosität ML-4 (100° C) nur 119 beträgt, werden mit 798 g einer 50%igen wäßrigen Emulsion eines naphthenischen Öls, 1535 g Wasser, 2780g Wasserglas (d = 1,35) und 3790g 20°/Oiger Natriumchloridlösung gemischt. Die Konzentrationen in der Ausgangsdispersion sind dann 56,4 g Natriumchlorid/l und 54,5 g Kieselsäure/l. Die Mengen sind berechnet für eine Mischung mit dem Kautschuk - Öl - Kieselsäure - Verhältnis von 100: 37,35: 68,7. Bei 18 bis 20°C werden in 10 Minuten 3300 mol 1,5n-Schwefelsäure eingemischt und auf einen pK-Wert von 8 eingestellt. Die weitere Verarbeitung geschieht wie im Beispiel 1. Es wird eine ölgestreckte Mischung mit 33,4 01o Kieselsäure und etwa 1,5 0/o Wasser erhalten. Example 2 5630 g of a butadiene-styrene-rubber dispersion with 19.0% solids content, which has a similar structure to that used in Example 1 Dispersion, with the difference that the Mooney viscosity ML-4 (100 ° C.) is only 119 is, with 798 g of a 50% aqueous emulsion of a naphthenic oil, 1535 g water, 2780 g water glass (d = 1.35) and 3790 g 20% sodium chloride solution mixed. The concentrations in the starting dispersion are then 56.4 g sodium chloride / l and 54.5 g silica / l. The quantities are calculated for a mixture with the rubber - Oil-silica ratio of 100: 37.35: 68.7. At 18 to 20 ° C, in 3300 mol of 1.5N sulfuric acid were mixed in for 10 minutes and adjusted to a pK value of 8. The further processing is carried out as in Example 1. It is an oil-extended Mixture obtained with 33.4 0 / o silica and about 1.5 0 / o water.
Beispiel 3 538,6 g der im Beispiel 2 verwendeten Synthesekautschukdispersion werden wie im Beispiel 2 mit Ölemulsion, Wasser, Wasserglas und Kochsalzlösung versetzt, so daß die Konzentrationen in der Ausgangsdispersion 40g Natriumchlorid/l und 58 g Kieselsäurell und das Kautschuk-Öl-Kieselsäure-Verhältnis 100: 37,5: 68,65 betragen. Die Fällung und die Aufarbeitung der Mischung werden wie im Beispiel 2 durchgeführt mit dem Unterschied, daß bei einer Temperatur von 5 bis 8°C gefällt wird. Nach der Trocknung wird eine Mischung mit 31,8% Kieselsäure erhalten. Example 3 538.6 g of the synthetic rubber dispersion used in Example 2 are added as in Example 2 with oil emulsion, water, water glass and saline solution, so that the concentrations in the starting dispersion are 40g sodium chloride / l and 58 g of silica and the rubber-oil-silica ratio are 100: 37.5: 68.65. The precipitation and work-up of the mixture are carried out as in Example 2 with the difference that it is precipitated at a temperature of 5 to 8 ° C. After Drying gives a mixture with 31.8% silica.
Auf einem Laborwalzwerk, 400/250 mm, Friktion 1:1,15, Kühlwassertemperatur
500 C, werden Mischungen gemäß nachfolgender Rezeptur hergestellt (Mengenangaben
in Gewichtsteilen):
Claims (1)
Priority Applications (8)
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEC22964A DE1204405B (en) | 1960-12-15 | 1960-12-15 | Process for the production of homogeneous, oil-extended rubber-silica mixtures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1204405B true DE1204405B (en) | 1965-11-04 |
Family
ID=7017328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1297858B (en) * | 1961-08-21 | 1969-06-19 | Huels Chemische Werke Ag | Process for the production of homogeneous rubber-silica mixtures |
| DE2906215A1 (en) * | 1979-02-17 | 1980-08-21 | Bunawerke Huels Gmbh | METHOD FOR PRODUCING A RUBBER-FUEL-MIXTURE MIXTURE, WHICH CONTAINING STRETCH OILS, IF ANY |
-
1960
- 1960-12-15 DE DEC22964A patent/DE1204405B/en active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| None * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1297858B (en) * | 1961-08-21 | 1969-06-19 | Huels Chemische Werke Ag | Process for the production of homogeneous rubber-silica mixtures |
| DE2906215A1 (en) * | 1979-02-17 | 1980-08-21 | Bunawerke Huels Gmbh | METHOD FOR PRODUCING A RUBBER-FUEL-MIXTURE MIXTURE, WHICH CONTAINING STRETCH OILS, IF ANY |
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