Библиографическое описание:

Бабич О. Д., Савельева Е. А. Исследование влияния технологических добавок на пласто-эластические, вулканизационные характеристики резиновых смесей и физико-механические показатели вулканизатов // Молодой ученый. — 2015. — №24.1. — С. 3-5.



Исследование влияния технологических добавок на пласто-эластические, вулканизационные характеристики резиновых смесей и физико-механические показатели вулканизатов

Бабич Оксана Дмитриевна, преподаватель специальных дисциплин;

Савельева Екатерина Александровна, студент

Поволжский колледж технологий и менеджмента (г. Балаково)

 

Целевые добавки, которые при добавлении к резиновым смесям в небольших количествах, улучшают их технологические свойства – называются технологическими добавками.

Ингредиенты, улучшающие перерабатываемость резиновых смесей, давно использовались в резиновой промышленности. Однако, оказывая положительное действие натехнологические свойства смесей, они отрицательно влияют на эксплуатационные характеристики резин.

Для решения этих проблем и используются нетрадиционные вещества -технологические добавки, позволяющие направленно регулировать технологические свойства резиновых смесей. За рубежом такие добавки широко применяются. Добавки позволяют не только направленно регулировать свойства готовой продукции и улучшить переработку полимерных композиций, но и повысить срок службы и атмосферостойкость изделий, получать изделия с декоративной поверхностью, имитирующей природные материалы, улучшить адгезионную связь с армирующими материалами.

Технологические добавки должны удовлетворять комплексу требований: хорошо совмещаться с эластомерами и наполнителями; оказывать положительное влияние на текучесть смесей; положительно влиять на вулканизационные свойства смесей; сопротивляться воздействию света и озона, и легко вводиться в смесь; независимость действия от температуры смешения или шприцевания; автоматически дозироваться.

Механизм действия технологических добавок зависит от их совместимости с полимером. По совместимости с полимером технологические добавки можно разделить на три основные группы:

1) ограниченно совместимые с каучуком вещества. Технологические добавки выдавливаются на поверхность резиновой смеси и играют роль внешней смазки на поверхности резина-металл;

2) средне совместимые с каучуком вещества. Ниже критической концентрации добавка действует как "внутренняя смазка" между элементарными объемами, участвующими в процессе течения. При концентрации выше критической добавка этого типа действует по первому механизму;

3) хорошо совместимые с каучуком вещества. Добавки этого типа не мигрируют к поверхности раздела и действуют как модификатор вязкости всей массы системы по одному из нижеприведенных механизмов:

- межмолекулярный уменьшает взаимодействие между макромолекулами полимеров;

- внутримолекулярный - способствует набуханию макромолекулы и её ''смягчению".

По химической природе технологические добавки классифицируются на:жирные кислоты и их производные (соли и эфиры), эмульсионные пластификаторы, высококипящие полигликоли, смолы (смоляные кислоты и их производные).

В резиновой промышленности, в основном за рубежом, применяются производные жирных кислот (ПЖК) полифункционального действия. При смешении каучуков с такими добавками образуются композиции, применение которых позволяет в сильной степени изменить свойства, как резиновых смесей, так и полученных из них резин. Возможность использования полифункциональных добавок связана с их химическим строением, агрегатным состоянием и влиянием на структуру эластомерных композиций. Правильный подбор и введение добавок в резиновую смесь может облегчать ее переработку (эффект пластификации), изменять клейкость, когезионную прочность, параметры вулканизации и многие другие характеристики. В зависимости от химического строения и количества полифункциональных добавок существенно изменяются и свойства резин, полученных из таких композиций (эластичность, морозостойкость и теплостойкость, прочность, динамические и усталостные характеристики, твердость и сопротивление истиранию и т.д.).

Среди них выделяют шесть основных типов:

1) аддукты полиэтиленоксида (ПЭО) и полипропиленоксида (ППО) с амидами жирных кислот;

2) маслорастворимые мыла;

3) водорастворимые мыла;

4) нитрилы жирных кислот;

5) четвертичные соединения;

6) серосодержащие производные жирных кислот.

ПЖК этих типов применяют при полимеризации каучуков, вулканизации резиновых смесей и регенерации старых резин в качестве эмульгаторов, ПАВ, диспергаторов, мягчителей, пластификаторов, пептизаторов, вулканизующих веществ, активаторов, антиоксидантов, антиозонантов, антискорчингов, регуляторов молекулярной массы, добавок для повышения адгезии.

В состав резиновых смесей могут входить и фактисы - продукты реакции смешивания растительных и животных масел с серой (5-10 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука). Они облегчают введение большого количества наполнителей и улучшают стабильность размеров экструдированных заготовок.

Влияние добавки на пластичность и вязкость смеси незначительно, при этом значительно улучшается шприцуемость смесей. Резины без стеариновой кислоты и твердых мягчителей, содержащие Диспактол М, характеризуются пониженными гистерезисными потерями и повышенной износостойкостью.

Изучение эффективности пластификатора - диспергатора эмульфина К показало, что с его добавлением улучшаются технологические свойства резиновых смесей: шприцуемость, каландруемость, литьевые свойства и др. при сохранении прочностных свойств вулканизатов. Эмульфин К представляет собой композицию, состоящую из полиэтиленгликолевого (ПЭГ-400) эфира стеариновой кислоты - 40 %, парафина - 32 % и каолина - 28 %. Способствует снижению вязкости по Муни резиновых смесей. Способствует лучшему диспергированию наполнителя и других ингредиентов, снижает прилипание смесей к вальцам, увеличивает скорость шприцевания резиновых смесей. Эмульфин КС — синтетическая жирная кислота фракции С17-С20 и многоатомных спиртов (глицерина и полиэтиленгликоля). По комплексу пластоэластических, прочностных свойств, тепло- и морозостойкости резины с эмульфином-КС аналогичны резинам с эмульфином-К, что позволит высвободить стеариновую кислоту (пищевое сырье), применяемую для технических целей.

При взаимодействии высших карбоновых (жирных) кислот со спиртами образуются эфиры, широко применяемые при производстве резин, пластмасс, лаков и красок. Эфиры ЖКТМ отличаются хорошей смачивающей способностью и совместимостью с большинством пленкообразующих веществ, в том числе с водными эмульсиями, латексами. Пентаэритритовые эфиры талового масла имеют ряд преимуществ по сравнению с глицериновыми (большая вязкость и т.д.).

Эфиры алифатических карбоновых кислот широко применяются для получения резин с повышенной морозостойкостью. Наибольшее распространение получили эфиры адипиновой и себациновой кислот и одноатомных спиртов (от н-бутилового до изодецилового).

Самым эффективным пластификатором, значительно повышающим морозостойкость резин, является дибутилсебацинат (ДБС). Он хорошо совмещается с каучуками и пластмассами, имеет низкие вязкость, летучесть, высокую стойкость к экстрагированию водой, мылами и моющими средствами. ДБС склонен к экстрагированию углеводородами, что исключает возможность его применения в изделиях, контактирующими с такими средами. Он применяется для изготовления резин на основе хлоропренового и бутадиен-нитрильного каучуков с морозостойкостью до -60°С.

Для улучшения технологических свойств резиновых смесей при смешении, вальцевании, экструзии разработан продукт РА-1109, представляющий собой смесь эфиров органических кислот с парафином и мелом (карбонат кальция). Введение продукта в резиновую смесь способствует снижению вязкости по Муни, понижению гистерезисных потерь, повышению динамического модуля, повышению степени диспергирования технического углерода, что улучшает динамические свойства. Введение вместо РА-1109 каждого из компонентов дает худшие результаты. Оптимальная дозировка — 3 мас. ч.

Перспективным направлением в области разработки новых целевых добавок является их синтез на основе синтетических жирных монокарбоновых кислот (СЖК) разного фракционного состава, полученных в крупнотоннажном масштабе при окислении парафиновых углеводородов нефти. На базе СЖК фракции С5-С9 и диэтиленгликоля был создан новый пластификатор, названный «эфир Л3-7». Важной особенностью пластификатора эфира ЛЗ-7 является небольшое по сравнению с другими сложноэфирными пластификаторами изменение его вязкости с температурой. Эффективность повышения морозостойкости резин на основе полярных каучуков при введении сложноэфирного пластификатора тем больше, чем меньше возрастает его вязкость с понижением температуры. Это согласуется с результатами испытания конкретных резин с эфиром ЛЗ-7, из которых следует, что по влиянию на морозостойкость резин эфир ЛЗ-7 значительно превосходит дибутилфталат и приближается к дибутилсебацинату.

Следует отметить, что ассортимент смесевых продуктов в качестве технологических добавок постоянно возрастает. Зарубежные фирмы предлагают их для улучшения технологических свойств СК общего назначения (StrukturolHT 204), для улучшения экструзии и активации вулканизации (StrakturolHT 266) и другие.

В настоящее время в резиновой промышленности, в основном за рубежом, широко используются продукты растительного и животного происхождения в качестве ингредиентов различного назначения. Эти продукты - надежный, возобновляемый в больших количествах, недорогой, нетоксичный источник сырья.

Показана эффективность компонентов полифункционального действия полученных из сопутствующих продуктов производств растительных жиров в качестве целевых добавок резиновых смесей.

Основные термины: резиновых смесей, технологических добавок, свойства резиновых смесей, характеристики резиновых смесей, технологические свойства резиновых, вулканизационные характеристики резиновых, свойства смесей, влияния технологических добавок, морозостойкость резин, каучуком вещества, перерабатываемость резиновых смесей, добавок резиновых смесей, резиновой промышленности, физико-механические показатели вулканизатов, улучшения технологических свойств, Исследование влияния технологических, Муни резиновых смесей, технологические добавки, свойств резиновых смесей, жирных кислот

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle