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DE1301481B - Process for the vulcanization of rubber compounds using phenolic resins - Google Patents

Process for the vulcanization of rubber compounds using phenolic resins

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Publication number
DE1301481B
DE1301481B DEP1745940.4A DE1745940A DE1301481B DE 1301481 B DE1301481 B DE 1301481B DE 1745940 A DE1745940 A DE 1745940A DE 1301481 B DE1301481 B DE 1301481B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
vulcanization
mixture
mixtures
halogen
rubber
Prior art date
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Pending
Application number
DEP1745940.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr Arnold
Giller
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Hoechst AG Werk Kalle Albert
Original Assignee
Chemische Werke Albert
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Filing date
Publication date
Application filed by Chemische Werke Albert filed Critical Chemische Werke Albert
Priority to DEP1745940.4A priority Critical patent/DE1301481B/en
Publication of DE1301481B publication Critical patent/DE1301481B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L21/00Compositions of unspecified rubbers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

Bekanntlich können Kautschukmischungen der verschiedensten Art durch Phenolharze vulkanisiert werden, die durch alkalische Kondensation von Formaldehyd mit Phenol oder substituierten, mindestens bifunktionellen Phenolen erhalten worden sind. It is well known that rubber compounds of the most varied of types can pass through Phenolic resins are vulcanized by alkaline condensation of formaldehyde with phenol or substituted, at least bifunctional phenols are.

Zur Beschleunigung und Intensivierung der Vulkanisation können den Mischungen ein oder mehrere Halogenide von Metallen der II. oder III. Gruppe des Periodischen Systems oder von Rchwermetallen zugesetzt werden. Die Metallhalogenide können auch in den Mischungen selbst aus als Halogendonator wirkenden Verbindungen, wie chlorsulfoniertem Polyäthylen oder Polychloropren, und damit in der Hitze reaktionsfähigen Metallverbindungen, wie Oxyden oder Salzen schwacher Säuren. hergestellt werden.To accelerate and intensify vulcanization, the Mixtures of one or more halides of metals of II. Or III. Group of Periodic table or heavy metals. The metal halides can also be used in the mixtures themselves from compounds acting as halogen donors, such as chlorosulfonated polyethylene or polychloroprene, and thus reactive in the heat Metal compounds such as oxides or salts of weak acids. getting produced.

Es ist auch bekannt, daß die Geschwindigkeit der Vulkanisation von Kautschukmischungen von der Menge des gebildeten Metallhalogenids abhängt und durch Walzen oder Kneten der Mischungen bei höheren Temperaturen vor Zugabe des Harzes beschleunigt werden kann. It is also known that the rate of vulcanization of Rubber compounds depends on the amount of metal halide formed and by Rolling or kneading the mixtures at higher temperatures before adding the resin can be accelerated.

Nach den bekannten Verfahren lassen sich zwar Vulkanisate mit sehr guten Eigenschaften herstellen. die sich, insbesondere im Falle der Butylkautschuk-Phenolharz-Vulkanisate, durch eine gute Alterungsbeständigkeit auszeichnen. Die Durchführung der Vulkanisation von Kautschukmischungen durch Phenolharze, im folgenden Harzvulkanisation genannt. ist dennoch mit Schwierigkeiten verbunden, weil die den Mischungen zugesetzten Metallhalogenide entweder schwer eingearbeitet werden können oder weil ihre aktivierende Wirkung zu gering ist. Die erwähnte Heißbehandlung der Mischung vor Zugabe des Harzes ermöglicht zwar eine schnelle Vulkanisation. ist aber mit einem zusätzlichen Aufwand verbunden. According to the known method, vulcanizates can be with very produce good properties. which, especially in the case of butyl rubber-phenolic resin vulcanizates, characterized by good aging resistance. The implementation of the vulcanization of rubber mixtures through phenolic resins, hereinafter referred to as resin vulcanization. is nevertheless associated with difficulties because of the metal halides added to the mixtures either difficult to incorporate or because of their activating effects is too low. The aforementioned heat treatment of the mixture before adding the resin enables a quick vulcanization. but is associated with an additional effort.

Aus der USA.-Patentschrift 2 489 340 ist es ferner bekannt, Naturkautschuk, Butadien-Styrol-Kautschuk oder Butadien-Acrylnitril-Kautschuk mit Schwefel und einem organischen Vulkanisationsbeschleuniger unter Zusatz von Trichlormethylarwlverbindungen zu vulkanisieren. Die Vulkanisation wird durch den Zusatz der Arylverbindungen jedoch nur in geringem Maße beschleunigt. Da hierbei bereits ein aus Schwefel und einem organischen Beschleuniger bestehendes Vulkanisationssystem vorliegt, ist der Zusatz der Arylverbindungen für die Vulkanisation nicht unbedingt notwendig. It is also known from US Pat. No. 2,489,340 to use natural rubber, Butadiene-styrene rubber or butadiene-acrylonitrile rubber with sulfur and a organic vulcanization accelerator with the addition of trichloromethylarwl compounds to vulcanize. The vulcanization is due to the addition of the aryl compounds, however only slightly accelerated. Since this is already one of sulfur and one Organic accelerator existing vulcanization system is the additive the aryl compounds are not absolutely necessary for vulcanization.

In der USA.-Patentschrift 2 567 135 wird die Vulkanisation von Butadien-Styrol-Kautschuk in Gegenwart von o-Chlorbenzotrichlorid beschrieben. US Pat. No. 2,567,135 describes the vulcanization of butadiene-styrene rubber described in the presence of o-chlorobenzotrichloride.

Die Vulkanisation wird dabei in Gegenwart von Blei und ohne Phenolharze vorgenommen. Dies ist ein völlig anderer Reaktionsmechanismus als bei Verwendung von Phenolharzen. Außerdem werden dort Vulkanisate mit verhältnismäßig niedrigen Festigkeitswerten erhalten, die nicht für alle Anwendungszwecke ausreichen.The vulcanization takes place in the presence of lead and without phenolic resins performed. This is a completely different reaction mechanism than when using of phenolic resins. In addition, there are vulcanizates with relatively low Obtain strength values that are not sufficient for all purposes.

Demgegenüber betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Vulkanisieren von Kautschukmischungen durch Phenolharze in Gegenwart von halogenhaltigen Verbindungen. Es wurde nun überraschend gefunden, daß diese Mischungen rasch vulkanisiert werden können, wenn zur Beschleunigung der Vulkanisation Halogenverbindungen der allgemeinen Formel verwendet werden, wobei X Halogen. vorzugsweise Brom oder Chlor. Y und Y'Halogen, vorzugsweise Brom oder Chlor, Wasserstoff oder ein Kohlenwasserstoffrest mit bis zu 6 C-Atomen darstellen und und Y'gleich oder verschieden sein können.In contrast, the invention relates to a method for vulcanizing rubber mixtures using phenolic resins in the presence of halogen-containing compounds. It has now surprisingly been found that these mixtures can be vulcanized quickly if halogen compounds of the general formula are used to accelerate the vulcanization can be used, where X is halogen. preferably bromine or chlorine. Y and Y 'represent halogen, preferably bromine or chlorine, hydrogen or a hydrocarbon radical with up to 6 carbon atoms and and Y' can be the same or different.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Einarbeitung halogenhaltiger Zusätze erleichtert, so daß die bisherigen Schwierigkeiten überwunden werden. The process according to the invention makes the incorporation more halogen-containing Additions made easier, so that the previous difficulties are overcome.

Die vorgeschlagenen Verbindungen zeichnen sich durch einen verhältnismäßig schwachen Geruch nach Halogenwasserstoff aus und lassen sich ausgezeichnet in die Kautschukmischung einarbeiten. Sie werden im allgemeinen in Mengen von 0. 1 bis 10. vorzugsweise 1 bis 5 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile des Elastomeren, zugesetzt und geben selbst bei Verwendung kleiner Mengen Phenolharz, z. B. von weniger als 6 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des Elastomeren, schon nach kurzen Vulkanisationszeiten Vulkanisate mit hervorragenden Eigenschaften. Vor allem haben sie eine sehr hohe Zerreißfestigkeit und günstige Spannungswerte. The proposed compounds are characterized by a proportionate faint odor of hydrogen halide and can be excellently integrated into the Work in rubber mixture. They are generally used in amounts from 0.1 to 10. preferably 1 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of the elastomer and give even when using small amounts of phenolic resin, e.g. B. less than 6 parts by weight per 100 parts by weight of the elastomer, even after short vulcanization times Vulcanizates with excellent properties. Most importantly, they have a very high level Tensile strength and favorable tension values.

Als geeignete Verbindungen sind insbesondere Diphenylbrommethan und Diphenylchlormethan. ferner Diphenyldibrommethan, Triphenylbrommethan. Triphenylchlormethan und Benzotribromid zu nennen. Particularly suitable compounds are diphenylbromomethane and Diphenylchloromethane. also diphenyldibromomethane, triphenylbromomethane. Triphenylchloromethane and benzotribromide.

Die Beschleunigung der Vulkanisation wird an sich schon durch die beanspruchten Verbindungen selbst bewirkt. Zur Erzeugung gut alterungsbeständiger Vulkanisate ist jedoch die Mitverwendung von Oxyden und oder Salzen schwacher Säuren von Metallen der 11. und 111. Gruppe des Periodischen Systems oder von Schwermetallen-das sind Metalle mit einem spezifischen Gewicht von über 4-zweckmäßig. Geeignet sind z. B. die Formiate, Acetate, Lactate, Stearate. Benzoate. Silikate und Carbonate von Magnesium, Aluminium. Cadmium, Calcium, Titan. Chrom. Beryllium. Blei, Mangan. The acceleration of vulcanization is in itself already due to the claimed connections causes itself. To produce well age-resistant Vulcanizates, however, include the use of oxides and / or salts of weak acids of metals of the 11th and 111th groups of the periodic table or of heavy metals - that Metals with a specific gravity of over 4 are useful. Are suitable z. B. the formates, acetates, lactates, stearates. Benzoates. Silicates and carbonates of magnesium, aluminum. Cadmium, calcium, titanium. Chrome. Beryllium. Lead, manganese.

Kobalt. Nickel, Antimon. Zink. Eisen und Zinc : bevorzugt verwendet man Zinkoxyd. Zink-. Eisen-oder Zinnstearat. Auch die basischen Salze wie Sn (OH) CI oder Mischungen mehrerer der vorgenannten Verbindungen können verwendet werden.Cobalt. Nickel, antimony. Zinc. Iron and Zinc: preferably used one zinc oxide. Zinc-. Iron or tin stearate. Also the basic salts like Sn (OH) CI or mixtures of several of the aforementioned compounds can be used.

Die Menge der zugesetzten Metallverbindungen kann in weiten Grenzen schwanken. Im allgemeinen werden 0, 1 bis 10. vorzugsweise 1 bis 5 Gewichtsteile je 100 Gewichtsteile des Elastomeren verwendet. Die Verwendung von kleineren Mengen ist besonders dann sinnvoll, wenn die Kautschukmischungen vor Zugabe des Phenolharzes heiß gewalzt oder geknetet werden. In diesem Fall werden die besten Effekte erreicht. wenn die Metallverbindung und die beanspruchten Halogenverbindungen im äquivalenten Verhältnis zueinander, bezogen auf Metall und Halogen, eingesetzt werden.The amount of added metal compounds can be within wide limits vary. In general, 0.1 to 10 parts by weight are preferably 1 to 5 parts used per 100 parts by weight of the elastomer. The use of smaller amounts is particularly useful if the rubber mixtures are used before the phenolic resin is added hot rolled or kneaded. In this case, the best effects are achieved. when the metal compound and the claimed halogen compounds are equivalent Ratio to each other, based on metal and halogen, are used.

Als Vulkanisationsmittel eignen sich die Di-oder Polyalkylolverbindungen des Phenols und/oder der in p-oder o-Stellung und ! oder in einer bzw. beiden m-Stellungen substituierten Phenole und der Bisphenole, sowie die durch Weiterkondensation dieser Alkylolderivate erhältlichen höhermolekularen Harze. The di- or polyalkylol compounds are suitable as vulcanizing agents of the phenol and / or in the p- or o-position and! or in one or both m-positions substituted phenols and bisphenols, as well as those resulting from further condensation of these High molecular weight resins obtainable from alkylol derivatives.

Zur Vereinfachung werden diese Produkte im folgenden als » Phenolharze « bezeichnet. Sie werden im allgemeinen durch alkalische Kondensation der zugrunde liegenden Phenole mit einem oder mehreren Aldehyden mit 1 bis 7 C-Atomen, vorzugsweise mit Formaldehyd, hergestellt und enthalten pro Molekül mindestens zwei bis vier endständige Alkylolgruppen.For the sake of simplicity, these products are referred to below as »phenolic resins " designated. They are generally based on alkaline condensation lying phenols with one or more aldehydes with 1 to 7 carbon atoms, preferably with formaldehyde, and contain at least two to four per molecule terminal alkylol groups.

Geeignet sind also auch solche Phenolharze. die mehr als zwei reaktionsfähige Gruppen im Molekül enthalten und die für sich selbst zu mehrdimensiohal vernetzten Resten aushärten können. In Kautschukmischungen werden diese Harze zu Vernetzungsmitteln für Kautschuk, wobei die Eigenhärtung der Harze weitgehend unterbleibt.Such phenolic resins are therefore also suitable. the more than two responsive Groups contained in the molecule and which are cross-linked to form a multidimensional structure for themselves Leftovers can harden. These resins become crosslinking agents in rubber compounds for rubber, the self-hardening of the resins largely not taking place.

Geeignete Harze werden z. B. durch Weiterkondensation folgender monomolekularer Di-oder Polymethylolverbindungen erhalten : R', R2, R3, R und R5 können gleich oder verschieden sein. Sie bedeuten H oder einen Kohlenwasserstoffrest mit I bis 12 C-Atomen oder eine andere nicht mit dem Elastomeren reagierende Gruppe, z. B. Nos odeur Halogen. R'bis R5 sollten zweckmäßig zusammen nicht mehr als 14 C-Atome enthalten. R'soll bevorzugt 4 bis 8, R2 und R3 bevorzugt zusammen bis zu 5 C-Atome enthalten. Als Substituenten seien z. B. genannt der Methyl-, Athyl-, Propyl-, Isopropyl-, tert.-Butyl-, Amyl-, Diisobutyl-, Nonyl-, Cyclohexyl-, Phenyl-, Benzyl-, Tolyl-, Xylylrest.Suitable resins are e.g. B. obtained by further condensation of the following monomolecular di- or polymethylol compounds: R ', R2, R3, R and R5 can be identical or different. They mean H or a hydrocarbon radical having 1 to 12 carbon atoms or another group which does not react with the elastomer, e.g. B. Nos or Halogen. R'to R5 should expediently not contain more than 14 carbon atoms together. R 'should preferably contain 4 to 8, R2 and R3 together preferably contain up to 5 carbon atoms. As substituents are z. B. called the methyl, ethyl, propyl, isopropyl, tert-butyl, amyl, diisobutyl, nonyl, cyclohexyl, phenyl, benzyl, tolyl, xylyl radical.

Es können auch Phenolharze verwendet werden, die außer Methylolgruppen noch Halogenmethylgruppen enthalten : Die Methylolgruppen der Phenolharze können durch aliphatische oder aromatische Alkohole ganz oder teilweise veräthert sein. z. B. durch die den genannten Alkylresten entsprechenden einwertigen Alkohole, wie Athyl-, Propyl-, Butyl--oder Benzylalkohol. Sie können auch als Estergruppen organischer Säuren vorliegen. Auch die phenolischen Hydroxylgruppen können gegebenenfalls verestert sein.Phenolic resins other than methylol groups can also be used still contain halomethyl groups: The methylol groups of phenolic resins can be completely or partially etherified by aliphatic or aromatic alcohols. z. B. by the monohydric alcohols corresponding to the alkyl radicals mentioned, such as Ethyl, propyl, butyl or benzyl alcohol. They can also be organic as ester groups Acids are present. The phenolic hydroxyl groups can also optionally be esterified be.

Das Vorliegen von Methylolendgruppen in den Phenolharzen ist für deren Vernetzungseffekt zwar bevorzugt, aber nicht unbedingt erforderlich. Als Vulkanisationsmittel sind auch solche Harze brauchbar, die aus Dimethylolphenolverbindungen durch cyclische Kondensation entstehen und denen die allgemeine Formel VI zukommt, in der n die Anzahl der Ringglieder bedeutet; n ist eine ganze Zahl. wenigstens 2, vorzugsweise 3 bis 8. The presence of methylol end groups in the phenolic resins is preferred for their crosslinking effect, but not absolutely necessary. Resins which can also be used as vulcanizing agents are those which are formed from dimethylolphenol compounds by cyclic condensation and to which the general formula VI applies, in which n is the number of ring members; n is an integer. at least 2, preferably 3 to 8.

In dieser Formel können dieCH, OCH-. 7 Gruppen zum Teil auch durch-CH--Brücken ersetzt sein. jedoch iäßt die Reaktionsfähigkeit der Kondensate mit wachsendem Anteil der--CH2-Brücken nach. Reaktionsfähig sind die praktisch in allen Phenolharzen vorkommenden, zwei Phenolkerne verbindenden Methylenäthergruppen -CH2-O-CH-. die sich wie zwei Methylolgruppen verhalten. In this formula, the CH, OCH-. 7 groups partly also through CH bridges be replaced. however, the reactivity of the condensates decreases as the proportion increases of the - CH2 bridges. Those occurring in practically all phenolic resins are reactive, methylene ether groups -CH2-O-CH- connecting two phenol nuclei. who look like two Behave methylol groups.

Die Phenolharze können als feste Harze, gepulvert oder als geloste Harze verwendet werden. Zur Durchführung der Vulkanisation werden pro 100 Gewichtsteile Kautschuk im allgemeinen 0, 5 bis 8 Gewichtsteile. vorzugsweise 2 bis 6 Gewichtsteile, benötigt. The phenolic resins can be solid, powdered or dissolved Resins can be used. To carry out the vulcanization, per 100 parts by weight Rubber generally 0.5 to 8 parts by weight. preferably 2 to 6 parts by weight, needed.

Der Vernetzungseffekt nimmt dabei mit größer werdender Harzmenge zu.The crosslinking effect increases as the amount of resin increases.

Die Kautschukmischungen können in an sich bekannter Weise hergestellt, verarbeitet und vulkanisiert werden. Die Reihenfolge beim Mischen kann beliebig gewählt werden. Erforderlich ist nur, daß eine bestmögliche Verteilung aller Mischungsbestandteile erreicht wird. Zur Verbesserung der Eigenschaften der Vulkanisationsprodukte kann es vorteilhaft sein, die Mischungen heiß, z. B. bei einer Temperatur von 100 bis 200° C, zu walzen oder zu tempern. Zweckmäßig ist stets die Mitverwendung von Füllstoffen die offensichtlich den Vulkanisationsablauf beeinflussen. Zum Beispiel erhält man mit aktiven Rußen Vulkanisate mit höherer Festigkeit als mit Kieselsäuren und Kaolinen. Ferner können Alterungsschutzmittel, wie Derivate des p-Phenylendiamins, Weichmacher und Verarbeitungshilfsmittel der verschiedensten Art, z. B. fettsaure Salze, Paraffine und Wachse mitverwendet werden. Bei der Zugabe basischer Hilfsstoffe ist es zweckmäßig, vorher zu überprüfen, in welchem Maße sie die aktivierende Wirkung der erfindungsgemäß zugesetzten Stoffe wieder aufheben. The rubber mixtures can be produced in a manner known per se, processed and vulcanized. The order in which they are mixed can be anything to get voted. It is only necessary that the best possible distribution of all components of the mixture is achieved. To improve the properties of the vulcanization products can it may be advantageous to keep the mixtures hot, e.g. B. at a temperature of 100 to 200 ° C, to be rolled or tempered. It is always advisable to use fillers as well which obviously influence the vulcanization process. For example, you get with active carbon blacks vulcanizates with higher strength than with silicas and kaolins. Furthermore, anti-aging agents, such as derivatives of p-phenylenediamine, plasticizers and processing aids of various kinds, e.g. B. fatty acid salts, paraffins and waxes can also be used. When adding basic auxiliaries, it is advisable to to check beforehand to what extent they have the activating effect of the invention cancel added substances.

Nach der Erfindung können die verschiedensten Kautschuksorten vulkanisiert werden, z. B. Naturkautschuk, Butylkautschuk, Butadien-Styrol-Kautschuk, Butadien-Acrylnitril-Kautschuk, Polyisopren, Polybutadien Athylen-Propylen-Dien-(z. B. Dicyclopentadien-) Terpolymerisate, Polychloropren. oder Mischungen dieser Kautschukarten Die erhaltenen vulkanisierten Produkte eignen sich zur Herstellung von Bremsbelägen. Shiauchen. According to the invention, the most varied types of rubber can be vulcanized be e.g. B. natural rubber, butyl rubber, butadiene-styrene rubber, butadiene-acrylonitrile rubber, Polyisoprene, polybutadiene, ethylene-propylene-diene (e.g. dicyclopentadiene) terpolymers, Polychloroprene. or mixtures of these rubbers. The vulcanized ones obtained Products are suitable for the manufacture of brake linings. Shiauchen.

Dichtungen. Schuhsohlen, Bereifungsmaterialien und technischen Gummiwaren.Seals. Shoe soles, tire materials and technical rubber goods.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele ertäutert 1'eile und Prozente sind Gewichtsteile hzw. The invention is illustrated by the following examples and percentages are parts by weight.

Gewichtsprozente, 'Für die Eigenschaften der Vulkanisationsprodukte werden die folgenden Abkürzungen henutzt : @ = N'ulkanisationszeit (Minuten).Percentage by weight, 'For the properties of the vulcanization products the following abbreviations are used: @ = N'ulcanization time (minutes).

Z = Zerreißfestigkeit (kg cm'). Z = tensile strength (kg cm ').

D = Zerreißdehnung zozo M 15 () = Spannungswert bei 15% Dehnung (kg cm2). D = elongation at break zozo M 15 () = stress value at 15% elongation (kg cm2).

M 300 = Spannungswert bei 300"n Dehnung (kg cm2). M 300 = tension value at 300 "n elongation (kg cm2).

BD = Bleibende Dehnung (%). BD = permanent elongation (%).

KZ = Kerbzähigkeit (kg cm). KZ = notch toughness (kg cm).

H = Hãrte (Shore A), R = Rückprallelastizität (%), PL = Plastizität der unvulkanisierten Mischung (Defo). H = hardness (Shore A), R = rebound elasticity (%), PL = plasticity the unvulcanized mixture (Defo).

Beispiell Vergleich einer nach der Erfindung hergestellten Mischung mit mehreren nach bekannten Verfahren hergestellten Mischungen. Mischung I II III IV Butylkautschuk (1,5 bis 2,0 Molprozent Unge- s#ttigtheit) . . . 100,0 100,0 96,0 100,0 Polychloropren . .. . - 5 - - Chlorsulfoniertes Poly- Brombutylkautschuk .. - - 2 - Dipenylbrommethan .. 3,0 - - - SnCl2 # 2H2O .. . .. - - - 2,0 Paraffin .. . - - 0,5 - Stearinsãure .. . 1,0 - - 1,0 Zinkoxyd .... .. . 2,0 5,0 2,0 - Hochabriebfester Ofen- ruß .......... ..... . 50,0 50,0 50,0 50,0 Harz aus p-lsooctylphe- nol und etwa 2 Mol ankondensiertem Formaldehyd . 3,0 6,0 6,0 3,0 vulkanisationstempe- ratur ( C) . . . 160 160 160 155 Die Mischungen wurden in Anlehnung an die in der Butyt-Information Nr. 3 der Esso « (Oktober 1957) enthaltenen Mischvorschrift für auf der Watze hergestellte Butylkautschukmischungen hergestellt.For example, comparison of a mixture produced according to the invention with several mixtures produced according to known processes. mixture I II III IV Butyl rubber (1.5 to 2.0 mole percent un- s # saturation). . . 100.0 100.0 96.0 100.0 Polychloroprene. ... - 5 - - Chlorosulfonated poly Bromobutyl rubber .. - - 2 - Dipenylbromomethane .. 3.0 - - - SnCl2 # 2H2O ... .. - - - 2.0 Paraffin ... - - 0.5 - Stearic acid ... 1.0 - - 1.0 Zinc oxide .... ... 2.0 5.0 2.0 - Highly abrasion-resistant oven soot .......... ...... 50.0 50.0 50.0 50.0 Resin from p-lsooctylphe- nol and about 2 moles condensed Formaldehyde. 3.0 6.0 6.0 3.0 vulcanization temperature rature (C). . . 160 160 160 155 The mixtures were prepared on the basis of the mixing instructions for butyl rubber mixtures produced on the watze contained in Butyt-Information No. 3 of Esso (October 1957).

An Stelle des dort angegebenen Schwefels wurden das Phenolharz und die Halogenverbindung eingearbeitet. Die Vulkanisate hatten folgende Eigenschaften : @ 7. D M 150 M 300 DB KZ H R PL Mischung 1 20 137 589 18 59 15 19 56 6 70 60 40 143 569 20 66 13 18 57 6 60 144 541 22 72 12 17 59 6 A* 150 7 60 111 346 35 95 14 19 61 7 Mischung II 20 54 1092 7 13 >65 12 55 6 80 70 40 93 792 11 27 >65 19 59 6 60 133 647 21 53 26 18 62 6 A* 150 7 60 122 223 77 8 15 82 10 Mischung III 20 75 915 8 17 >65 15 60 6 76 66 40 130 682 17 46 31 23 63 6 60 145 601 21 63 14 24 65 6 A 150 7 40 116 264 55 - 11 12 75 8 Mischung IV 20 138 389 27 97 7 15 58 6 81 72 40 156 336 44 139 4 12 61 6 60 150 286 53 - 3 10 63 6 A 150 7 40 92 156 89 - 2 8 70 7 *Prntwerte der bei I50 C im L'mlufttrockenschrank 7 Tage gealtertcn Proben.The phenolic resin and the halogen compound were incorporated in place of the sulfur specified there. The vulcanizates had the following properties: @ 7th DM 150 M 300 DB KZ HR PL Mixture 1 20 137 589 18 59 15 19 56 6 70 60 40 143 569 20 66 13 18 57 6 60 144 541 22 72 12 17 59 6 A * 150 7 60 111 346 35 95 14 19 61 7 Mixture II 20 54 1092 7 13> 65 12 55 6 80 70 40 93 792 11 27> 65 19 59 6 60 133 647 21 53 26 18 62 6 A * 150 7 60 122 223 77 8 15 82 10 Mixture III 20 75 915 8 17> 65 15 60 6 76 66 40 130 682 17 46 31 23 63 6 60 145 601 21 63 14 24 65 6 A 150 7 40 116 264 55 - 11 12 75 8 Mixture IV 20 138 389 27 97 7 15 58 6 81 72 40 156 336 44 139 4 12 61 6 60 150 286 53 - 3 10 63 6 A 150 7 40 92 156 89 - 2 8 70 7 * Test values of the samples aged for 7 days at 150 C in the air drying cabinet.

Der Vergleich der nach der Erfindung hergestellten Mischung I mit den nach bekannten Verfahren hergestellten Mischungen II bis IV ergibt: Die unter Mitverwendung von SnCl2 # H2O vulkanisierte Mischung IV vulkanisiert zwar am schnellsten. gibt aber Vulkanisate mit sehr niedriger Dehnung und sehr hohen Spannungswerten. Mischungen dieser Art sind deshalb für viele Anwendungszwecke nicht brauchbar. Sie sind zu steif und verfugen nicht über ausreichende mechanische Widerstandsfähigkeit bei dynamischer Beanspruchung. Besonders von Nachteil ist. daß sich das SnCl. 2 # 2H2O nur schwer einarbeiten läßt und die Prüfwerte der Vulkanisate starken Schwankungen unterliegen. The comparison of the mixture prepared according to the invention I with the mixtures II to IV prepared by known processes results in: The under Using SnCl2 # H2O vulcanized mixture IV vulcanizes the fastest. but there are vulcanizates with very low elongation and very high stress values. Mixtures of this type are therefore unsuitable for many purposes. she are too stiff and do not have sufficient mechanical resistance with dynamic loading. Is particularly disadvantageous. that the SnCl. 2 # 2H2O is difficult to incorporate and the test values of the vulcanizates fluctuate strongly subject.

Im Gegensatz zu Mischung IV enthalten die Mischungen I bis III kein Metallhalogenid. Die schnelle Anvulkanisation der nach der Erfindung hergestellten Mischung I ergibt sich bei Vergleich mit den Mischungen II und III. In contrast to mixture IV, mixtures I to III do not contain any Metal halide. The rapid vulcanization of those produced according to the invention Mixture I results from a comparison with mixtures II and III.

Mischung I gibt schon nach 20 Minuten Vulkanisationszeit Vulkanisate mit guten physikalischen Eigenschaften, was insbesondere aus dem Spannungswert bei 300°/o Dehnung und der niedrigen bleibenden Dehnung hervorgeht. Bei der Alterung (Mischung IA) nimmt die bleibende Dehnung nur geringfügig zu, und die Zerreißdehnung bleibt mit über 300°/o ausreichend groß. Mixture I gives vulcanizates after just 20 minutes of vulcanization with good physical properties, which is particularly evident from the tension value 300% elongation and the low permanent elongation. With aging (Mixture IA) the permanent elongation increases only slightly, and the elongation at break remains sufficiently large at over 300%.

Mischung II vulkanisiert dagegen sehr viel langsamer, obwohl sie doppelt soviel Phenolharz enthält. Mixture II, on the other hand, vulcanizes much more slowly, although it does contains twice as much phenolic resin.

Erst nach 60 Minuten Vulkanisationszeit werden angenähert dieselben Eigenschaften erreicht wie bei Mischung I nach 20 Minuten. Die hohen Werte der bleibenden Dehnung lassen aber erkennen, daß die Vernetzung in Mischung II insgesamt ungünstiger verläuft. Erst bei der Alterung kommt die Vulkanisation richtig in Gang und führt zu einer starken Verhärtung des Vulkanisates.Only after a vulcanization time of 60 minutes are approximately the same Properties achieved as with mixture I after 20 minutes. The high values of the lasting However, elongation shows that the crosslinking in mixture II is less favorable overall runs. Vulcanization only really gets going and takes place when it ages to a strong hardening of the vulcanizate.

Mischung III vulkanisiert zwar schneller als Mischung 11, aber immer noch wesentlich langsamer als Mischung I. Das äußert sich vor allem in den niedrigen Spannungswerten und der großen bleibenden Dehnung. Bei der Alterung findet eine starke Nachvulkanisation statt, die ähnlich wie in Mischung II zu einem starken Rückgang der Zerreißdehnung und einem starken Anstieg der Spannungswerte führt. Mixture III cures faster than Mixture 11, but always much slower than mixture I. This is particularly evident in the low Tension values and the large permanent elongation. With aging there is a strong post-vulcanization takes place, which is similar to mixture II to a strong Decrease in elongation at break and a sharp increase in stress values.

Insgesamt zeichnet sich die nach der Erfindung hergestellte Mischung gegenüber den anderen Mischungen durch einfache Herstellung, sehr schnelle Vulkanisation und gute Alterungsbeständigkeit, insbesondere durch eine sehr geringe Zunahme der Härte aus. Overall, the mixture produced according to the invention is notable compared to the other compounds due to simple production, very fast vulcanization and good aging resistance, in particular due to a very small increase in Hardness.

Mischungen entsprechend Mischung I ohne Zinkoxyd vulkanisieren etwa gleich schnell, geben aber weniger alterungsbeständige Vulkanisate. Mixtures corresponding to Mixture I without zinc oxide vulcanize for example same fast, but give less aging-resistant vulcanizates.

Wird die nach der Erfindung hergestellte Mischung I vor Zugabe des Phenolharzes einer Heißbehandlung unterworfen, z. B. durch Heißwalzen während 10 Minuten bei Temperaturen von 160 bis 200°C oder durch Tempern, z. B. 50 Minuten bei 200 dann verläuft die Vulkanisation noch schneller. Derselbe Effekt wird erreicht, wenn die Mischung von vornherein heiß gemischt wird. If the mixture prepared according to the invention I before adding the Phenolic resin subjected to a heat treatment, e.g. B. by hot rolling during 10 Minutes at temperatures of 160 to 200 ° C or by annealing, e.g. B. 50 minutes at 200 the vulcanization proceeds even faster. The same effect is achieved if the mixture is mixed hot from the start.

Gleichwertige Vulkanisationseffekte werden erhalten, wenn an Stelle des p-Octylphenolharzes Harze aus p-tert.-Butylphenol, p-Amylphenol oder p-Nonylphenol verwendet werden. Equivalent vulcanization effects are obtained if in place of the p-octylphenol resin, resins made from p-tert-butylphenol, p-amylphenol or p-nonylphenol be used.

B e i s p i e l 2 Eine sehr schnelle Vulkanisation kann auch mit Hilfe von Diphenylchlormethan oder Triphenylchlormethan erzielt werden. Die Mischungen wurden wie im Beispiel I angegeben hergestellt. Mischung V Vt I Vil Vill Butylkautschuk (s. Bei- spiel 1) ................. 100 100 100 100 Stearinsäure I 1 I I Zinkoxyd 3 3 3 2 Mischung v vi Vll Vlll Hochabriebfester Ofen- ruß 50 50 50 50 Diphenylchlormethan 3 4 4- Triphenylchlormethan---4 p-Isooctylphenolharz (s. Beispiel 1) ................. 3 3 6 3 Prüfdaten der Vulkanisate I Z D MI150 M300 BD KZ H R PL Mischung V Vulkanisationstemperatur 160°C 20 120 644 16 48 233 22 54 6 73/63 40 129 631 19 55 24 22 56 6 60 132 619 19 57 22 23 56 7 Mischung VI Vulkanisationstemperatur 160°C 20 121 669 16 49 27 22 55 6 73/63 40 127 639 18 54 25 24 56 6 60 127 607 19 56 21 22 55 6 Vulkanisationstemperatur 150°C 20 107 706 14 38 41 20 55 6 40 119 631 16 48 29 22 55 6 60 118 570 18 53 20 22 56 6 60 118 570 18 53 20 22 56 6 Mischung VII Vulkanisationstemperatur 160°C 20 132 679 19 55 19 25 56 5 73/62 40 132 576 23 67 13 28 59 5 60 136 556 25 73 11 22 59 5 Mischung VIII Vulkanisationstemperatur 160°C 20 92 651 10 30 55 16 S5 6 70/60 4011166611364417566 60 117 667 14 42 41 17 57 6 Nach den Prufwerten vulkanisieren die nach der Erfindung hergestellten Mischungen V bis VIII ebenfalls schneller an als die im Beispiel I angeführten, den Stand der Technik beschreibenden Mischungen II und 111, obwohl letztere 6 Teile Phenolharz je 100 Teile Kautschuk, die Mischungen V, VI und VIII dagegen nur 3 Teile Phenolharz je 100 Teile Kautschuk enthalten. Es wird auBerdem gezeigt, daß die Vulkanisation auch schon bei 150°C mit gutem Erfolg durchgeführt werden kann.EXAMPLE 2 Very rapid vulcanization can also be achieved with the aid of diphenylchloromethane or triphenylchloromethane. The mixtures were prepared as indicated in Example I. mixture V Vt I Vil Vill Butyl rubber (see game 1) ................. 100 100 100 100 Stearic acid I 1 II Zinc oxide 3 3 3 2 mixture v vi Vll Vlll Highly abrasion-resistant oven soot 50 50 50 50 Diphenylchloromethane 3 4 4- Triphenylchloromethane --- 4 p-isooctylphenol resin (see example 1) ................. 3 3 6 3 Test data of the vulcanizates IZD MI150 M300 BD KZ HR PL Mixture V vulcanization temperature 160 ° C 20 120 644 16 48 233 22 54 6 73/63 40 129 631 19 55 24 22 56 6 60 132 619 19 57 22 23 56 7 Mixture VI vulcanization temperature 160 ° C 20 121 669 16 49 27 22 55 6 73/63 40 127 639 18 54 25 24 56 6 60 127 607 19 56 21 22 55 6 Vulcanization temperature 150 ° C 20 107 706 14 38 41 20 55 6 40 119 631 16 48 29 22 55 6 60 118 570 18 53 20 22 56 6 60 118 570 18 53 20 22 56 6 Mixture VII vulcanization temperature 160 ° C 20 132 679 19 55 19 25 56 5 73/62 40 132 576 23 67 13 28 59 5 60 136 556 25 73 11 22 59 5 Mixture VIII vulcanization temperature 160 ° C 20 92 651 10 30 55 16 S5 6 70/60 4011166611364417566 60 117 667 14 42 41 17 57 6 According to the test values, the mixtures V to VIII produced according to the invention also vulcanize more quickly than the mixtures II and III, which describe the prior art, listed in Example I, although the latter 6 parts of phenolic resin per 100 parts of rubber, the mixtures V, VI and VIII on the other hand contain only 3 parts of phenolic resin per 100 parts of rubber. It is also shown that the vulcanization can be carried out with good success even at 150 ° C.

Werden an Stelle des Diphenylchlormethans und des Triphenylchlormethans andere Halogenverbindungen eingesetzt, z. B. Dibrompropanol, Cyclopentylbromid, Stearylbromid, Laurylbromid oder Phenyljodidchlorid, so wird ein wesentlich schwächerer Vulkanisationseffekt erreicht. Are in place of diphenylchloromethane and triphenylchloromethane other halogen compounds used, e.g. B. dibromopropanol, cyclopentyl bromide, Stearyl bromide, lauryl bromide or phenyl iodide chloride, it becomes a much weaker one Vulcanization effect achieved.

Beispiel 3 Butylkautschukmischungen lassen sich mit Hilfe von Diphenylbrommethan auch durch Bisphenolharze vulkanisieren, wobei ebenfalls ein schneller und energischer Vulkanisationseffekt erzielt wird. Example 3 Butyl rubber mixtures can be prepared with the aid of diphenylbromomethane also through bisphenol resins vulcanize, also a quick one and vigorous vulcanization effect is achieved.

Mischung IX Butylkautschuk (s. Bispiel 1) 100 Paraffin................. 0.5 Diphenylbrommethan. 3 Zinkoxyd.. 3 Hochabriebfester Ofenruß..... 50 Bisphenolharz*. 6, 0 * Handelsübliches Bisphenolharz, hergestellt aus p, p'-Dihydroxydiphenylpropan durch Anlagerung von 4 Mol Formaldehyd in alkalischem Medium und Verätherung der zunächst entstandenen Tetramethylolverbindung mit Butanol.Mixture IX butyl rubber (see example 1) 100 paraffin ................. 0.5 diphenylbromomethane. 3 zinc oxide .. 3 Highly abrasion-resistant furnace soot ..... 50 bisphenol resin *. 6, 0 * Commercially available bisphenol resin, made from p, p'-dihydroxydiphenylpropane by the addition of 4 moles of formaldehyde in an alkaline medium and etherification of the initially formed tetramethylol compound with butanol.

Herstellung der Mischung wie im Beispiel 1 angegeben. Vulkanisationstemperatur 160 C. Preparation of the mixture as indicated in Example 1. Vulcanization temperature 160 C.

Prüfdaten des Vulkanisats t Z D M 150 M 300 BD KZ H R PL 20 100 446 22 58 21 15 66 9 61/51 40 110 414 29 73 17 14 70 9 60 110 373 31 80 13 15 70 10 A 150 7 40 83 279 43 - 16 13 78 10 Beispiel 4 Mischung X Butadien-Styrol-Kautschuk (Styrolgehalt etwa 23%).... 100, 0 Stearinsäure ....... . . . 1. 0 Zinkoxyd..................... 3, 0 Diphenylchlormethan 2. 0 Hochabriebfester Ofenruß 50, 0 Phenolharz aus p-tert.-Butylphenol.. 6, 0 Die Herstellung der Mischung erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben.Test data of the vulcanizate t ZDM 150 M 300 BD KZ HR PL 20 100 446 22 58 21 15 66 9 61/51 40 110 414 29 73 17 14 70 9 60 110 373 31 80 13 15 70 10 A 150 7 40 83 279 43 - 16 13 78 10 Example 4 Mixture X butadiene-styrene rubber (styrene content approx. 23%) .... 100.0 stearic acid ........ . . 1. 0 zinc oxide ..................... 3, 0 diphenylchloromethane 2. 0 highly abrasion-resistant furnace carbon black 50, 0 phenolic resin made from p-tert.-butylphenol .. 6, 0 The mixture is produced as described in Example 1.

Prüfwerte der 40 Minuten bei 155°C vulkanisierten Mischung : Zerreißfestigkeit 207 kg/cm2, Zerreißdehnung 4100/o, Spannungswert bei 3000/o Dehnung 136 kg/cm2, bleibende Dehnung 8°/o, Härte nach Shore A 61. Test values of the mixture vulcanized for 40 minutes at 155 ° C: tensile strength 207 kg / cm2, elongation at break 4100 / o, stress value at 3000 / o elongation 136 kg / cm2, permanent elongation 8%, hardness according to Shore A 61.

An Stelle des Bisphenolharzes können mit praktisch dem gleichen Effekt trifunktionelle Phenolharze als Vulkanisationsmittel verwendet werden. Solche Harze werden durch Anlagerung von 2 bis 3 Mol Formaldehyd an Phenol oder ein in m-Stellung substituiertes Phenol erhalten, wobei es vorteilhaft ist, die Methylolgruppen durch Monoalkohole zu veräthern. Instead of the bisphenol resin you can have practically the same effect trifunctional phenolic resins can be used as vulcanizing agents. Such resins are made by the addition of 2 to 3 moles of formaldehyde to phenol or one in the m-position substituted phenol obtained, it is advantageous to use the methylol groups To etherify monoalcohols.

Claims (3)

Patentansprüche : 1. Verfahren zum Vulkanisieren von Kautschukmischungen durch Phenolharze in Gegenwart von halogenhaltigen Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschleunigung der Vulkanisation Halogenverbindungen der allgemeinen Formel verwendet werden, wobei X ein Halogen, Y und Y' Halogen, Wasserstoff oder ein Kohlenwasserstoffrest mit bis zu 6 C-Atomen darstellen und Y und Y'gleich oder verschieden sein können.Claims: 1. Process for vulcanizing rubber mixtures by phenolic resins in the presence of halogen-containing compounds, characterized in that halogen compounds of the general formula are used to accelerate vulcanization can be used, where X is a halogen, Y and Y 'are halogen, hydrogen or a hydrocarbon radical having up to 6 carbon atoms and Y and Y' can be the same or different. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Mischungen vulkanisiert, die Oxyde oder Salze schwacher Säuren von Metallen der II. oder III. Gruppe des Periodischen Systems oder Schwermetalle enthalten. 2. The method according to claim 1, characterized in that mixtures vulcanized, the oxides or salts of weak acids of metals of the II. or III. Group of the Periodic Table or Heavy Metals included. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Mischungen vulkanisiert, die vor der Zugabe des Phenolharzes bei Temperaturen über 100°C gemischt oder einige Zeit bei Temperaturen über 100°C gewalzt oder getempert worden sind. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that mixtures are vulcanized before the addition of the phenolic resin at temperatures mixed above 100 ° C or rolled or tempered for some time at temperatures above 100 ° C have been.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US2489340A (en) * 1946-08-06 1949-11-29 Du Pont Process of vulcanizing elastomers
US2567135A (en) * 1946-08-06 1951-09-04 Du Pont Vulcanization of butadiene copolymer rubbers

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