Модификация рецептуры резиновой смеси для производства резиноармированной детали муфты джуба

 

Эксплуатация воздушного, водного, автомобильного, железнодорожного транспорта и энергетических установок невозможно без использования долговечных и надежных резиновых, резинометаллических и резинотканевых деталей. В сельскохозяйственной технике, различных машинах и механизмах широко используют приводные ремни и рукава. В машиностроении и строительстве применяют резиновые амортизаторы, опоры и другие эластичные силовые изделия, и т.д.

Рост механизации производственных процессов в добывающей и обрабатывающей промышленности, развитие транспорта и сельского хозяйства обусловливают все увеличивающийся спрос на резинотехнические изделия.

Основными направлениями создания конкурентно-способных эластомерных материалов с заданными свойствами является регулирование состава и структуры известных типов каучуков и эластомерных материалов на их основе за счет рецептурно-технологических факторов, опираясь на полученные фундаментальные знания о процессах вулканизации, усилении и модификации, об особенностях поведения эластомерных материалов в процессе переработки и условиях эксплуатации.

К резинам, применяемым для изготовления изделий, предъявляется определенный комплекс требований в соответствии с конкретными условиями эксплуатации. Диапазон требуемых свойств очень широк – механическая прочность, жесткость, эластичность, стойкость при высоких или низких температурах, стойкость к действию различных веществ (смазочных материалов, топлива, кислот, щелочей и др.), электроизолирующие свойства, нетоксичность и т.д.

На современном этапе развития резиновой промышленности для улучшения качества каучуков и резин на их основе экономически выгоден не синтез новых, а рациональное использование традиционных крупнотоннажных модифицированных каучуков. Поэтому перспективным направлением совершенствования свойств композиционных материалов является химическая модификация эластомеров как основного компонента резин.

Основные компоненты резиновой смеси 57-1016 для производства муфты резинометаллической приведены в таблице 1.

Таблица 1

Рецептура базовой резиновой смеси

Наименование ингредиентов	Массовая доля, %
Каучук СКИ – 3	37,35
Каучук СКД	6,59
Белила цинковые БЦО – М	1,32
Нафтам-2	0,44
Диафен ФП	0,88
Воск 3В-П	0,44
Масло ПН-6Ш	6,15
Углерод технический П 514	26,37
Кислота стеориновая, Т-32	0,88
Мел природнй	17,58
Сера молотая с. 9990	1,10
Масло-мягчитель	0,11
Сульфенамид М	0,79
Итого	100

 

В данной статье приводятся усовершенствования состава резиновой смеси марки 57-1016.

Предлагается замена активатора вулканизации стеариновой кислоты на карбоновую кислоту, полученную озонолизом α-олефинов.

Добавление стеариновой кислоты обуславливает повышение модуля, прочности на разрыв, твердости и эластичности вулканизатов.

Техническую стеариновую кислоту получают из растительных масел и жиров, поэтому разработка путей синтеза ее синтетических аналогов представляет практичес­кий интерес. Разработан способ получения кислот с числом углеродных атомов С17-С19 из фракции α-олефинов выпускаемых ОАО «Нижнекамскнефтехим»:

СН3(СН2)nСН=СН2CH3(CH2) n-1 COOH + CH2O

Свойства вулканизатов на основе изопренового каучука приведены в таблице 2.

Таблица 2

Свойства вулканизатов на основе изопренового каучука

Показатель	Значения
	Стеариновая кислота базового варианта резиновой смеси	Жирные кислоты С17-С19 проектного варианта резиновой смеси
Вязкость по Муни, (100оС), усл.ед.	68	65
Напряжение при удлинении 300%, МПа	7,9	8,4
Условная прочность при растяжении, МПа	28,4	30,2
Относительное остаточное удлинение, %	45	49
Сопративление раздиру, кН/м	102	103
Эластичность по откосу, %	48	50

Исследования влияния полученных карбоновых кислот и стеариновой кислоты проводили на каучуке СКИ-3.

Как видно из анализа физико-механических испытаний резин (таблица 1.2), введение карбоновых кислот С17—С19 по сравнению со стеариновой кис­лотой несколько снижает вязкость по Муни, что свидетельствует об улучшении обрабатываемости каучука при его смешивании с ингредиентами и их большей пластифицирующей способности.

Улучшаются прочностные характеристи­ки резин и эластичность, повышаются напряжение при удлинении 300 % и сопротивление раздиру. На другие характеристики резин природные и синте­тические жирные кислоты влияют практически оди­наково и полученные параметры соответствуют требованиям к этим резинам.

В качестве модификатора в данном статье предлагается ввести метакриловую кислоту с метакрилатом натрия.

Влияние модификаторов на свойства резин обычно связывается с изменением межфазного вза­имодействия техуглерод-полиизопрен.

Модификатор практически не влияют на напряжение при заданном удлинении, твердость, прочность при растяжении и динамическую вынос­ливость резин при испытании стандартными мето­дами.

По ходимости же при одновременном воздей­ствии большого статического сжатия (40 %) и высокочастотных знакопеременных деформаций сдвига (амплитуда ±37,5 %) резины с модификато­рами превосходят контрольную резину в два-три раза (таблица 1.2).

Влияние модификатора на свойства резиновых смесей и вулканизатов на основе каучука СКИ-3 приведены в таблицы 3.

Таблица 3

Влияние модификатора метакриловой кислоты с метакрилатом натрия на свойстве резиновой смеси

Показатель	Резиновая смесь с сополимером метакриловой кислоты с метакрилатом натрия	Контрольная смесь без модификатора
Минимальная вязкость по Муни (130 °С), усл.ед.	42	46
Условное напряжение при Мнении 300 %, МПа	10,8	10,9
Условная прочность при растяжении, МПа	32,4	33,0
Эластичность, %	48	47
Выносливость при многократных деформациях, тыс. циклов -растяжение -знакопеременного сдвига статически сжатых образцов	496 2023	483 1340

 

Резиновая смесь с модификатором имеет высокую динамическую выносливость резины с модификатором в жестких условиях эксп­луатации, когда подвижность эластомера среды при статическом сжатии образцов резко снижена ори­ентационной кристаллизацией и при динамических воздействиях в ориентационных процессах начина­ют участвовать узлы сетки, с которыми сравнялся по жесткости эластомер среды.

Проанализировав все способы производства муфты Джуба – компрессионный, литьевой, инжекционно-компрессионный, предлагается использовать литьевой способ производства, т.к. значительно сокращается длительность технологического процесса, увеличивается точность геометрических размеров деталей, повышается культура производства.

Основными стадиями производства резинометаллических изделий являются:

1. Приготовление резиновой смеси
2. Изготовление заготовки резиновой смеси
3. Подготовка арматура
4. Вулканизация
5. Обработка изделий

На основании проведенного литературного обзора, анализа научно-технической и патентной литературы можно сделать вывод о целесообразности следующих усовершенствований состава резиновой смеси:

1. Замена стеариновой кислоты на карбоновую кислоту, полученную озонолизом α-олефинов

2. Введение модификатора метакриловой кислоты с метакрилатом натрия.

 

Литература:

1. Гайфутдинова Э.К. Использование карбоновых кислот, полученных озонолизом α – олефинов, в резиновах смесях на основе СКИ-3/ Гайфутдинова Э.К., Береснев В.В./Каучук и резина.- 2008.- №3. с.15-16
2. Никитин Ю.Н. О роли модификаторов в улучшении свойств наполненных резин на основе СКИ-3/ Никитин Ю.Н.// Каучук и резина.- 2010.- №6. с.45
3. Карасева Ю.С.Влияния состава комплексной серосодержащей добавки на вулканизующую способность в резиновых смесях на основе ски-3/ Карасева Ю.С., Черезова Е.Н., Хусаинов А.Д. Изучение// Вестник казанского технологического университета . –2011. – №8. – с. 121-125.
4. Минуленко Л.И. Активаторы вулканизации. / Л.И. Минуленко, Н.А. Бояркина, Л.Е. Заикина. // Сырье и материалы для производства РТИ. – 2001. – №3.-С. 17–22.