Известно, что в процессе вулканизации каучуков происходит образование сульфидирующего комплекса:
Комплекс представляет собой продукт взаимодействия стеариновой кислоты, каптакса и оксида цинка [1]. Процесс протекает в матрице каучука. Комплекс способствует образованию регулярной пространственной сетки серных связей. Представляло интерес получение подобных комплексов с целью ускорения процесса вулканизации, повышения физико-механических показателей вулканизатов и уменьшения вязкости резиновых смесей. Для этого были синтезированы комплексные соединения цинка следующей структуры:
Комплекс представляет собой продукт взаимодействия ε-капролактама, стеариновой кислоты и оксида цинка. Комплексное соединение, синтезированное при температуре 125 °C (диспрактол Zn 125), представляет собой порошок белого цвета с температурой плавления 100 °C. Растворимость продукта в ацетоне 30 %, в толуоле – 31 %. Комплексное соединение, синтезированное при температуре 150 °C (диспрактол Zn 150) – порошок розового цвета с температурой плавления 130 °C и растворимостью в ацетоне 26 %, в толуоле – 28 %. Изменение цвета продукта свидетельствует о его термохромности.
Подтверждением структуры комплексов являются анализ данных ДТА и ЯМР спектрометрии [2].
Исследовалось влияние полученных комплексов на процесс вулканизации бутадиен-стирольного каучука (СКС-30-АРКМ-15), свойства его резиновых смесей и их вулканизатов. Для этого были приготовлены следующие резиновые смеси: маточная смесь, содержащая на 100 масс. ч. каучука, мас. ч.: каучука СКС-30-АРКМ-15 – 100,00; технического углерода ТУ N 300 – 65,00; оксида цинка – 4,00, масла ПН-6 – 15,00; серы – 2,00; сульфенамида Ц – 1,80; IPPD – 2,00; сантогарда PVI (50 %) – 0,20. В приготовленную маточную смесь дополнительно вводились 2,00 мас. ч. стеариновой кислоты – контрольная смесь; 2,00 и 3,00 мас. ч. диспрактола Zn 125 – опытные смеси. Использование диспрактола Zn 125 в опытных смесях способствует некоторому уменьшению времени достижения оптимума вулканизации, что может явиться положительным фактором, способствующим уменьшения энергозатрат при вулканизации изделия. Следует отметить, так же, тенденцию к повышению физико-механических показателей вулканизатов при увеличении содержания диспрактола Zn 125 в смеси. Прежде всего, наблюдается некоторое увеличение их условных напряжений при заданных удлинениях и условной прочности при растяжении.
Для сравнения активирующего действия полученных комплексных соединений с ингредиентами, составляющими комплекс и введёнными в каучук обычным способом, были приготовлены следующие резиновые смеси: маточная, содержащая на 100 мас. ч. каучука, мас. ч.: каучука СКС-30-АРКМ-15 – 100,00; технического углерода ТУ N 300 – 65,00; оксида цинка – 4,00; масла ПН-6 – 15,00; серы – 2,00; сульфенамида Ц – 1,80; IPPD – 2,00; сантогарда PVI (50 %) – 0,20; стеариновой кислоты – 2,00. Контрольная – не отличалась по составу от маточной. В первую опытную смесь дополнительно вводились 2,00 мас. ч. диспрактола Zn 125; во вторую – 2,00 мас. ч. диспрактола Zn 150. Третья – была представлена механической смесью ингредиентов, составляющих комплекс, мас ч.: ε-капролактама – 0,45; стеариновой кислоты – 1,32; оксида цинка – 0,15, (т. е. в сумме – это около 2,00 мас. ч., заменяющих 2,00 мас. ч. диспрактол Zn 125). Введение ингредиентов, составляющих комплекс, не оказывает столь существенного влияния, как это свойственно, непосредственно, комплексам. Особенно отчётливо это проявляется в достижении более высокого уровня прочностных показателей, а также в повышении скорости вулканизации.
Таким образом, получение комплексных соединений способствует, по-видимому, не только активации элементарного цинка, но и компонентов, представляющих внутреннюю и внешнюю сферу комплекса. Это приводит к снижению энергии активации структурирования каучуков, что, в свою очередь, оказывает положительное влияние на формирование пространственной сетки и уровень физико-механических показателей вулканизатов.