ИССЛЕДОВАНИЕ  ВЫСОКОАДГЕЗИОННОЙ  РЕЗИНОВОЙ  СМЕСИ  НА  ОСНОВЕ  МОДИФИЦИРОВАННОГО  БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНОГО  И  ИЗОПРЕНОВОГО  КАУЧУКОВ

Мустафаева  Рена  Эльдаровна

младший  научный  сотрудник,  Азербайджанская  Государственная  Нефтяная  Академия,  Республика  Азербайджан,  г.  Баку

E-mail:  rena-babaeva0@  rambler.ru

INVESTIGATION  OF  ADHESION  RUBBER   MIXTURES  ON  THE  BASIS  OF  ISOPRENE  AND  MODIFIED  BY  BUTADIENE-STYROL  RUBBERS

Mustafaeva  Rena

junior  researcher,  Azerbaijan  State  Oil  A сademy,  Republic  of  Azerbaijan,  Baku

АННОТАЦИЯ

Разработаны  резиновые  смеси  на  основе  изопренового  и  модифицированного  олигоэфирметакрилатом  эпихлоргидрина  бутадиен-стирольного  каучуков  и  исследован  комплекс  свойств  их  вулканизатов.  Показано,  что  полученные  резины  обладают  улучшенными  показателями  деформационно-прочностных,  адгезионных  свойств  и  термической  стабильности. 

ABSTRACT

Rubber  mixtures  have  been  developed  on  the  basis  of  isoprene  and  modified  oligoefirmetacrylate  epichlorhydrine  butadiene  -  styrol  rubbers  and  complex  of  properties  of  their  vulcanizates  has  been  investigated.  In  has  been  shown  that  obtained  rubbers  have  improved  indices  of  deformation-strength,  adhesive  properties  and  thermal  stability.

Ключевые  слова:  резиновые  смеси;  изопреновый  каучук;  бутадиен-стирольный  каучук;  механо-химическая  модификация. 

Key  words :  rubber  mixtures;  izopren  rubber;  butadiene-styrol  rubber;  меchano-chemical  modification.

К  композиционным  материалам  на  основе  эластомеров,  прежде  всего,  относятся  резины  различного  назначения.  Несмотря  на  то,  что  каркасная  резина  на  основе  смеси  бутадиен-стирольного  (СКС-30АРКМ-15)  и  изопренового  (СКИ-3)  каучуков  обладает  удовлетворительными  технологическими  и  эксплуатационными  свойствами  в  настоящее  время  производятся  исследования  по  разработке  новых  составов  с  использованием  доступных  компонентов  с  целью  улучшения  их  физико-механических  и  эксплуатационных  свойств  [1].

Каркасные  резины  должны  обладать  большой  прочностью  при  растяжении,  эластичностью,  сопротивлением  многократным  деформациям,  тепловому  старению,  низким  теплообразованием  и  обеспечивать  необходимую  прочность  связи  с  кордом.  Межслойная  резина  деформируется  одновременно  со  слоями,  а  также  испытывает  деформации  сдвига,  которые  обусловлены  взаимным  перемещением  соседних  слоев.  Прочность  связи  между  кордом  и  резиной  должна  быть  по  возможности  максимальной,  так  как  при  этом  уменьшается  теплообразование  и  предрасположение  каркаса  шины  к  расслаиванию.  Резина  каркаса  участвует  в  распределении  нагрузок  между  нитями  и  слоями  корда,  уменьшает  воздействие  на  корд  ударных  нагрузок,  предохраняет  его  от  взаимного  перетирания  и  частично  от  увлажнения. 

Для  улучшения  механических  свойств  резин  и  повышения  прочности  связи  их  с  шинным  кордом  применяют  модификаторы.  Для  резиновых  смесей  на  основе  СКС-30  АРКМ-15  и  СКИ-3  в  промышленном  масштабе  применяется  дорогой  и  остродефицитный  резорцин-уротропиновый  комплекс  РУ-1  [2],  который  повышает  прочность  связи  каркасных  резиновых  смесей  с  шинным  кордом,  но  не  обеспечивает  достаточной  стабильности  крепления  при  повышенной  температуре  и  влажности. 

В  связи  с  этим  нами  была  предпринята  попытка  замены  в  рецептуре  каркасной  резиновой  смеси  на  основе  изопренового  (СКИ-3)  и  бутадиен-стирольного  каучуков  (СКС-30  АРКМ-15)  модификатора  РУ-1  на  синтезированный  реакционноспособный  олигомер  (РСО)  олигоэфир-метакрилат  эпихлоргидрина  (ОМАЭХГ),  имеющий  в  матрице  —  простую  эфирную  связь,  Cl-  и  концевую  гидроксильную  группу  [2].

С  учетом  вышеизложенного,  проведена  механо-химическая  модификация  бутадиен-стирольного  каучука  (БСК)  и  разработаны  резиновые  смеси  на  основе  изопренового  и  модифицированого  олигоэфирметакрилатом  эпихлоргидрина  бутадиен-стирольного  каучуков.

Для  модификации  бутадиен-стирольного  каучука  (СКС-30  АРКМ-15)  использован  олигоэфирметакрилат  эпихлоргидрина  (ОМАЭХГ)  с  содержанием  хлора  36  %,  в  количестве  2—3  мас.ч  на  100  мас.ч  бутадиен-стирольного  каучука.

Модификацию  бутадиен-стирольного  каучука  олигоэфирметакрилатом  эпихлоргидрина  (ОМАЭХГ)  проводили  непосредственно  при  изготовлении  резиновой  смеси.  Для  этого  бутадиен-стирольный  каучук  предварительно  смешивали  с  олигомером,  после  чего  вводили  изопреновый  каучук  СКИ-3,  а  затем  остальные  ингредиенты 

Опытные  резиновые  смеси,  наряду  со  стандартной  резиновой  смесью,  готовились  на  лабораторных  вальцах  при  25—30  ⁰С.  Общая  продолжительность  смешения  составляла  20—25  мин.  Вулканизацию  смесей  осуществляли  в  течение  15  мин.  при  температуре  423  К. 

Одним  из  эффективных  путей  повышения  прочности  связи  в  системе  «корд-адгезив-резина»  является  усиление  взаимодействия  компонентов  адгезива  и  каркасной  резины  в  граничном  слое,  сопровождающееся  образованием  прочной  сетки.  Оп­ределяющую  роль  в  адгезии  имеют  химическая  природа  адгезива  и  субстрата,  то  есть  тип  и  количество  функциональных  групп  на  поверхности  адгезива  и  субстра­та  и  их  способность  к  взаимодействию.  Характеристикой  прочности  адгезионного  соединения  служат  прочностные  показатели,  сопротивление  раздиру  и  разрыву,  предел  прочности  при  изгибе  и  растяжении  и  т.  д. 

Вулканизационные  характеристики  смесей  оценивались  на  ротометре  фирмы  «MONSANTO»  при  угле  колебания  ротора  -1.  Лучшие  показатели  достигаются  при  введении  в  резиновые  смеси  ОМАЭХГ  с    2000  и  4000. 

Исследован  комплекс  свойств  вулканизатов,  полученных  на  основе  смеси  изопренового  и  модифицированного  олигоэфирметакрилатом  эпихлоргидрина  бутадиен-стирольного  каучуков.  Установлено,  что  необходимая  плотность  вулканизационной  сетки  и  уровень  показателей  физико-механических  свойств  указанных  резин  достигается  в  2  раза  быстрее,  по  сравнению  с  резиновыми  смесями  на  основе  не  модифицированного  БСК.  Увеличение  скорости  вулканизации  обусловлено  присутствием  хлора,  который  может  реагировать  с  оксидом  цинка  в  составе  резин,  образуя  соли  активных  Cl-групп,  связанных  с  метильными  группами,  и  возможностью  отщепления  НCl  при  температуре  120—150  ⁰С  с  образованием  в  макромолекуле  бутадиен-стирольного  каучука  дополнительных  ненасыщенных  связей.

Рецептура  резиновых  смесей  представлена  в  табл.  1,  а  физико-механические  показатели  вулканизатов  в  табл.  2.  Проведено  сравнение  физико-механических  и  эксплутационных  свойств  вулканизатов  разработанной  резиновой  смеси  с  существующей  каркасной  резиновой  смесью.

Как  видно  из  данных  таблицы  2,  в  отличие  от  базового  варианта  при  использовании  в  резиновой  смеси  композиции  СКИ-3  и  модифицированного  олигоэфирметакрилатом  эпихлогидрина  СКС-30  АРКМ-15,  улучшаются  показатели  прочности  при  растяжении,  условного  напряжения  при  100  и  300  %-ном  удлинении,  сопротивления  раздиру  и  усталостной  выносливости  при  многократном  растяжении  вулканизатов. 

Наличие  реакционноспособных  функциональных  -Cl,  -OH  и  эфирных  групп  в  БСК,  модифицированном  олигоэфирметакрилатом  эпихлогидрина,  улучшает  совместимость  полимеров  в  межфазной  зоне  и  способствует  повышению  адгезионной  прочности  резины  с  шинным  кордом.

Так,  прочность  связи  резин  с  шинным  кордом  марки  25  КНТС  у  вулканизатов  модифицированных  резиновых  смесей  даже  при  120  ⁰С  выше  той,  что  имеет  стандартная  резина  при  нормальных  условиях.  Это  позволило  исключить  использование  в  составе  резины  остродефицитного  модификатора  РУ-1,  а  сокращение  времени  вулканизации  приведет  к  экономии  серы,  избыток  которой  оказывает  отрицательное  влияние  на  свойства  вулканизатов. 

Модифицированный  бутадиен-стирольный  каучук  олигоэфирметак-рилатом  эпихлогидрина  способствует  улучшению  адгезии  между  полимерными  фазами  препятствуя  процессу  их  разделения  и  улучшает  совместимость  полимеров  в  межфазной  зоне.  Наличие  простой  эфирной  группировки  в  олигомерной  цепи  ОМАЭХГ,  а  также  атома  хлора  обеспечивает  улучшение  адгезионных  свойств  модифицированных  резин,  а  именно  повышает  прочность  связи  резины  с  шинным  кордом  и  обеспечивает  стабильность  крепления  при  повышенной  температуре  и  влажности.

Таблица  1.

Составы  резиновых  смесей

Примечание:  компоненты,  взяты  в  мас.ч  на  100  мас.ч  смеси  (СКИ-3  +  СКС-30  АРКМ-15) 

2^*—  ОМАЭХГ  взят  в  количестве  2  мас.ч  на  100  мас.ч  СКС-30  АРКМ-15

3^**  —  ОМАЭХГ  взят  в  количестве  3  мас.ч  на  100  мас.ч  СКС-30  АРКМ-15

Таблица  2.

Физико-механические  показатели  вулканизатов  резиновых  смесей

Список  литературы:

1.Билалов  Я.М.,  Ибрагимова  С.М.,  Мовлаев  И.Г.  Модифицирующие  добавки  в  несовместимых  полимерных  системах.  //  Каучук  и  резина.  —  1998.  —  №  3.  —  С.  9—12 

2.Мустафаева  Р.Э.  Модификация  резиновой  смеси  на  основе  бутадиен-стирольного  и  изопренового  каучуков  олигоэфирметакрилатом  эпихлоргидрина.//  Актуальные  проблемы  гуманитарных  и  естественных  наук..  М.,  2013,  —  С.  23—25.