Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: XLIII Международной научно-практической конференции «Технические науки - от теории к практике» (Россия, г. Новосибирск, 24 февраля 2015 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Химическая техника и технология

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Мустафаева Р.Э. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОАДГЕЗИОННОЙ РЕЗИНОВОЙ СМЕСИ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНОГО И ИЗОПРЕНОВОГО КАУЧУКОВ // Технические науки - от теории к практике: сб. ст. по матер. XLIII междунар. науч.-практ. конф. № 2(39). – Новосибирск: СибАК, 2015.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

 

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

Компоненты

Содержание  компонентов,  мас.ч.

Резиновая  смесь  2рБ-1824

Предлагаемые

1

2*

3**

Изопреновый  каучук  СКИ-3

70

70

70

Бутадиен-стирольный  каучук  (СКС-30  АРКМ-15)

 

30

 

-

 

-

Бутадиен-стирольный  каучук(СКС-30  АРКМ-15),  модифицированный  олигоэфирметакрилатом  эпихлоргидрина  (ОМАЭХГ)

-

 

 

30

 

 

30

Регенерат  РШТ

20

20

20

Сера

2,2

2,2

2,2

Сульфенамид  «Ц»

1,0

1,0

1,0

Альтакс

0,3

0,3

0,3

Белила  цинковые

4,0

4,0

4,0

Стеарин

2,0

2,0

2,0

Канифоль

1,0

1,0

1,0

Рубракс

4,0

4,0

4,0

Неозон-Д

1,0

1,0

1,0

Стирол-инденовая  смола

2,0

2,0

2,0

N-нитрозодифениламин

1,0

1,0

!.0

Микровоск

2,0

2,0

2,0

Модификатор  РУ-1

2,0

-

-

Диафен  ФП

1,5

1,5

1,5

Масло  ПН-6  Ш

4,0

4,0

4,0

Технический  углерод

П-514

50

50

50

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

Наименование  показателей

Показатели

Резиновая

смесь

2рБ-1824

Предлагаемые

1

2

3

Условная  прочность  при  растяжении,  МПа

20,5

22,5

24,2

Условное  напряжение  при  100  %  удлинении,  МПа

2,1

3,7

4,0

Условное  напряжение  при  300  %  удлинении,  МПа

8,9

 

9,7

 

10,4

 

Относительное  удлинение,  %

536

510

520

Относительное  остаточное  удлинение,  %

26

22

23

Сопротивление  раздиру,  кН/м

63,5

70,8

72

Эластичность  по  отскоку,%

42

43,5

43,8

Твердость  по  ТМ-2,  в  услов.един.

59

58

57

Прочность  связи  резины  с  кордом  марки  25  КНТС,  по  Н-методу,  кН.10-2

23  0С

 

100  0С

 

120  0С

 

 

3,9

 

3,4

 

3,1

 

 

6,6

 

5,4

 

4,8

 

 

7,1

 

5,9

 

5,7

Усталостная  выносливость  при  многократном  растяжении  (Един=200%,  V=250цикл/мин.,  Т=293К),  тыс.цикл

 

8,9

 

 

14

 

 

15,1

 

Коэффициент  теплового  старения  при  373К  в  течение  72  ч.:  по  прочности

по  относительному  удлинению

 

0,56

0,40

 

0,59

0,43

 

0,61

0,44

Коэффициент  теплостойкости  при  373К,  по:

по  прочности

по  относительному  удлинению

 

0,81

0,77

 

0,85

0,78

 

0,87

0,79

 

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.

Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий