Библиографическое описание:

Фортунов Д. С., Цыпкина И. М., Блохина Е. Г., Зарева А. В., Ткаченко Г. Т. Практический опыт использования вискозиметра Муни MV-2000 фирмы «Альфа Технолоджис» для оценки свойств эластомеров. Анализ и перспективы // Молодой ученый. — 2014. — №14.1. — С. 45-47.

Научно-исследовательские проекты, связанные с интенсивными разработками конкурентоспособных технологий и материалов требуют применения современных методов исследования и оборудования как для изучения новых эластомеров и композиций на их основе, так и улучшения качества выпускаемой продукции. На сегодняшний день прогрессирующий парк испытательного оборудования ФГУП «НИИСК» позволяет в полной мере решать эти задачи [1, 4 ].

Технологические свойства каучуков и резиновых смесей – это комплекс показателей, характеризующих их поведение на различных стадиях переработки. Вязкость по Муни является важнейшим из этих показателей. Во всем мире в производстве каучуков и резиновых смесей широко применяется метод определения вязкости по Муни с использованием ротационных вискозиметров дискового типа, работающих в режиме постоянной скорости сдвига. Прибор измеряет крутящий момент на валу ротора в зависимости от времени испытания: Мкр.= f(t).

От типа полимера, его химического строения, молекулярных параметров и т.д. зависят условия определения вязкости по Муни, они могут быть разными.

В настоящее время в химической промышленности в основном применяются вискозиметры Муни 1500S фирмы «Monsanto», MV-2000 и 2000Е фирмы «Альфа Технолоджис», MV-2000 и V-MV-3000 фирмы «Mon Tech». С помощью вискозиметров нового поколения можно не только измерить вязкость по Муни каучуков или резиновых смесей, но и определить релаксацию напряжения этих материалов. Измерение релаксации напряжения позволяет получить информацию об изменении таких характеристик полимера как содержание геля, молекулярно-массовое распределение, молекулярная масса, а для композиций оценить влияние типа и дозировки наполнителя, условий смешения и т.д. Важным преимуществом релаксации по Муни является очень короткое время, необходимое для испытания.

Вискозиметр Муни MV-2000 фирмы «Альфа Технолоджис» в ФГУП «НИИСК» с 2010 года активно используется для решения задач института и опытного завода. Его преимущества перед вискозиметрами серии 1500S, также применяющимися для контроля качества, очевидны.

В ФГУП «НИИСК» испытания каучуков проводятся в соответствии со следующими стандартами:

ГОСТ 10722-76. Каучуки  и резиновые смеси. Метод определения вязкости и способности к преждевременной вулканизации.

МС ИСО 289-1:2005. Каучук невулканизованный. Определение вязкости при помощи вискозиметра со сдвиговым диском. Ч.1. Определение вязкости по вискозиметру Муни.

МС ИСО 289-2:2005. Каучук невулканизованный. Определение вязкости при помощи вискозиметра со сдвиговым диском. Ч.2. Определение характеристик предварительной вулканизации.

МС ИСО 289-3: 2005. Каучук невулканизованный. Определение вязкости при помощи вискозиметра со сдвиговым диском. Ч.3. Определение показателя по Муни неокрашенного, маслонаполненного полимеризованного в эмульсии бутадиен-стирольного каучука.

МС ИСО 289-4: 2005. Каучук невулканизованный. Определение вязкости при помощи вискозиметра со сдвиговым диском. Ч.4. Определение скорости релаксации напряжений по Муни.

ГОСТ Р 54552-2011. Национальный стандарт Российской Федерации. Каучуки и резиновые смеси. Определение вязкости, релаксации напряжения и характеристик подвулканизации с использованием вискозиметра Муни.

Следует обратить внимание, что наряду с ГОСТ 10722-76, международным стандартом ИСО 289, включающим четыре части, с 2012 года на этот метод испытания введен национальный стандарт РФ, по сути представляющий собой аналог американского стандарта ASTMD-1646, включающий определения параметров релаксации.

Программное обеспечение прибора MV-2000 фирмы «Альфа Технолоджис» позволяет получить результаты испытания в виде типичной кривой вязкости по Муни с последующей релаксацией напряжения. По окончании определяют площадь, ограниченную кривой А от начала релаксации t0 до ее окончания tfпо следующей формуле:

.

Исследованию процессов определения релаксации напряжения с использованием вискозиметра Муни посвящено значительное количество публикаций, в частности, работы С.В. Афанасьева по изопреновому каучуку [2, 3, 5, 6]. Однако, на наш взгляд, все они достаточно сложны и не очень удобны для оперативного контроля качества изучаемых образцов. Нами был выбран показатель M60, определяющий значение вязкости по Муни через 1 мин после остановки ротора. Этот параметр достаточно чувствителен к микро- и макроструктуре каучука, применению различных модификаторов и наполнителей, в том числе, наноструктур, хорошо коррелирует с результатами испытаний на других приборах.

Только в 2013 году на вискозиметре Муни MV-2000 нами было проведено 718 испытаний, исследовалось качество перфторированных каучуков «Неофтон-Н» для поставки зарубежным заказчикам, и так же проводили следующие исследования.

1. Определяли технологические свойства опытных перфторированных каучуков и резиновых смесей с наполнителями различной природы, фторопластами, POSS-ами;

2. Оценивали способность к подвулканизации резиновых смесей с новыми вулканизующими агентами, класса имидоиламидинов. (ДИПИА-65 в сравнении с традиционным БОАФ).

3. Изучали технологические свойства опытных изопреновых каучуков, полученных с использованием каталитических систем на основе редкоземельных катализаторов в сравнении с промышленными изопреновыми каучуками СКИ-5ПМ, и резиновых смесей на их основе в рецептуре ИСО 2303 (пример на рис.1).

4. Для синтетических полибутадиенов исследовали влияние модифицирующих добавок на процессы релаксации с целью уменьшения хладотекучести полимеров.

5.Изучали влияние типа и дозировок наноуглеродных наполнителей на технологические свойства протекторных резиновых смесей. Показано уменьшение их вязкости по Муни, то есть улучшение технологических свойств при переработке.

6. Исследовали вязкость образцов 3,4-полиизопренов, содержащих различное количество винильных звеньев.

Возможности вискозиметр Муни MV-2000 позволяют определять показатели вязкости по Муни ряда силоксановых и фторсилоксановых каучуков, а также резиновых смесей на их основе (пример на рис.2), определять показатели вязкости по Муни исходных полимеров, резиновых смесей после изготовления, влияние на показатели процессов шприцевания и сроки хранения смесей. По результатам испытаний подготовлен научно-технический отчет. В качестве основного вывода в отчете нами предложено к используемой схеме дополнить промежуточный контроль вязкости по Муни по ходу технологического процесса. Очевидно, что в процессе переработки на разных стадиях можно контролировать качество продукции и, таким образом, улучшить ее стабильность, однородность, снизить до минимума процент брака [7–9].

Рис.1. Вязкость по Муни синтетических полиизопренов, полученных на

редкоземельном катализаторе

Рис.2. Кривые вязкости по Муни фторсилоксановых полимеров различных марок

Выводы

Современный вискозиметр Муни MV-2000 фирмы «Альфа Технолоджис» позволяет эффективно его использовать для определения целого ряда свойств и особенностей переработки различных полимеров и композиций на их основе.

Нами показаны возможности и эффективность применения вискозиметра Муни MV-2000 для контроля качества продукции, а именно, резиновых смесей, выпускаемых на опытном заводе ФГУП «НИИСК» в целях повышения конкурентоспособности.

Литература:

1.      Смирнов В.П., Цыпкина И.М., Ковалев Н.Ф., Коган Л.М. Структура, механические свойства и переработка полиизопренов. В сб. Химическая модификация эластомеров и латексов, ЦНИИТЭНефтехим. – М., 1988.– С. 4–9.

2.      Афанасьев С.В. Пластоэластические и релаксационные свойства цис-1,4-полиизопренов. Сообщение I. Каучук и резина. – 1989, № 4.– С. 16–18.

3.      Афанасьев С.В., Сире Е.М. Пластоэластические и релаксационные свойства цис-1,4-полиизопренов. Сообщение II. Каучук и резина. – 1989, № 7. – С. 11–13.

4.      Ткаченко Г.Т., Иванова Л.С., Шестернёва Э.В., Руран Г.В. Унификация методов оценки пластоэластических свойств СКИ – 3. Каучук и резина. – 1990, № 3. – С. 24–26.

5.      Афанасьев С.В. Пластоэластические свойства эластомеров. М., ЦНИИТЭНефтехим.– 1990. – 112 с.

6.      Афанасьев С.В. Релаксационный метод контроля технологических свойств эластомеров. М.: ЦНИИТЭНефтехим. – 1991. – 80 с.

7.      Ткаченко Г.Т., Цыпкина И.М., Волкова М.А., Мануйлова Е.А., Солодкий В.В., Губанов В.А. Методологические особенности оценки вязкостных и релаксационных характеристик каучука « Неофтон». /В сб. тез. доклад. «Первая всероссийская конференция по каучуку и резине», Москва, 26–28 февраля 2002. – С. 77–78.

8.      Цыпкина И.М., Ткаченко Г.Т., Александрова Л.В., Баженов Ю.П. Комплексный подход к изучению пластоэластических, вязкостных и реологических свойств изопреновых каучуков различной макроструктуры и резиновых смесей на их основе. / В сб. тез. докл. «Первая всероссийская конференция по каучуку и резине». –  Москва, 26-28 февраля 2002. – С. 80–81.

9.      Ткаченко Г.Т., Цыпкина И.М., Ковалев Н.Ф., Смирнов В.П. Экспресс-оценка пластоэластических и релаксационных характеристик синтетических и натуральных полимеров./ Сб. докл. «10-я Российская научно-практическая конференция резинщиков. Москва, 19–23 мая 2003. – 234 с.

Основные термины (генерируются автоматически): резиновых смесей, Определение вязкости, вискозиметра Муни, фирмы «Альфа Технолоджис», определения вязкости, использованием вискозиметра Муни, МС ИСО, сдвиговым диском, Афанасьев С.В, Каучук невулканизованный, ФГУП «НИИСК», релаксации напряжения, Муни каучуков, помощи вискозиметра, использования вискозиметра Муни, Цыпкина И.М, показатели вязкости, вискозиметру Муни, вискозиметры Муни, применения вискозиметра Муни.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос