Диссертация (Создание высоконаполненных эластомерных композиционных материалов на основе латексов нк и шунгита (карелита)), страница 13

Показано, что в составлатексных пленок (как из латекса Revultex, так и из латекса Квалитекс) переходит 7090 % шунгита, от введенного в латексную смесь, что позволило получить латексныепленки с содержанием шунгита от 35 до 180 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука латекса. 794.3 Влияние шунгита (карелита) на физико-механические свойствалатексных резин на основе латексов НК «Revultex» и «Квалитекс»4.3.1 Исследование динамических свойств пленок на основе латекса НК«Квалитекс» и шунгита (карелита) с помощью динамического механическогоанализа (ДМА)По результатам динамо-механических испытаний показано, что у пленокнаполненных шунгитом (карелитом) динамические модули немного ниже, чем упленок из латекса НК "Квалитекс" при нагружении композиций в диапазоне частот от1 до 50 Гц. Для того, чтобы боле детально проанализировать эту тенцецию, былипостроены графические зависимости тангенсаугла потерь наполненных иненаполненных шунгитом латексных пленок от температуры при различных частотахприложенной нагрузки (рис.

20-22).1221Рис.20 Зависимость тангенса угла потерь от температуры для исходной латекснойпленки и шунгитонаполненной пленки (при частоте растяжения,1 Гц) 801221Рис.21 Зависимость тангенса угла потерь от температуры для исходной латекснойпленки и шунгитонаполненной пленки (при частоте растяжения,10 Гц)1212Рис.22 Зависимость тангенса угла потерь от температуры для исходной латекснойпленки и шунгитонаполненной пленки (при частоте растяжения,50 Гц) 81В диапазоне частот (1-10 Гц) значения тангенса угла потерь несколько выше вслучае шунгитонаполненных пленок во всем диапазоне температур.При переходе к высоким частотам (при 50 Гц) тангенсы композиционной пленкиво всем диапазоне температур становятся ниже тангенсов исходной ненаполненнойпленки.Можно высказать следующие предположения: в области средних частот, времядействия нагрузки существенно превышает время релаксации материала, вызываяпотери энергии в виде теплоты.

В присутствии шунгита отклик материала нанагрузку становится несколько более медленным в сравнении с чистым полимером.Однако, чем выше становится частота нагрузки, тем в большей степени проявляетсявлияние наполнителя на время релаксации материала. В условиях высокочастотногорастяжения (свыше 10 Гц) тангенс потерь становится заметно ниже в случаекомпозиционной пленки в сравнении с ненаполненной композицией.

Характеризменения тангенса потерь при различных частотах наполненных и ненаполненныхшунгитом пленок представлен на рисунке 23 (при температуре 20 0С).tgdЧастота,ГцРис. 23 Зависимость тангенса угла потерь от частоты для исходной латексной пленкии шунгитонаполненной пленки (при температуре 20 0С) 824.3.2 Влияние дозировки шунгита (карелита) на комплекс физикомеханических характеристик пленок из латекса НК " Revultex "Исследовали пленки с содержанием шунгита в 35, 88, 128 и 174 массовыхчастей, а также ненаполненные пленки из натурального латекса «Revultex»высушенные в термошкафу при 60 0С. Проводились физико-механические испытанияэтих пленок на определение упругопрочностных свойств при растяжении исопротивления раздиру (методики описаны в разделе 3.2.7).Результаты испытаний на определение упругопрочностных свойств прирастяжении приведены в таблице 16.Таблица 16Упругопрочностные свойства при растяжении ненаполненных и наполненныхшунгитом пленок из натурального латекса «Revultex»Тип пленки→Условноенапряжение,МПа, приε=100%Условноенапряжение,МПа, приε=300%Условноенапряжение,МПа, приε=500%Условнаяпрочность,МПаОтносительноеудлинение приразрыве, %Относительноеостаточноеудлинение, %Ненаполненная35 масс.ч.шунгита88 масс.ч.шунгита128 масс.ч.шунгита174 масс.ч.шунгита1,120,821,571,672,142,242,014,283,99-3,874,85---31,1213,058,014,583,778348224413332525,02,42,83,13,8По данным испытаний были построены графики зависимостей напряжения отдеформации для ненаполненных и наполненных шунгитом пленок из натуральноголатекса «Revultex» (рис.

24). 83Рис. 24 Кривые напряжение-деформация ненаполненных и наполненных шунгитом(карелитом) пленок (мас.ч.шунгита/100 мас.ч. каучука) из натурального латекса«Revultex»С введением шунгита резко уменьшается условная прочность латексныхпленок. Она снижается с увеличением дозировки шунгита. Однако, в областиудлинений от 100 до 300% (также до 400% для пленок с 88 массовыми частямишунгита и до 500% для пленок с 35 массовыми частями шунгита) все наполненныешунгитом пленки имеют более высокие показатели условных напряжений, чем унатурального латекса. Поскольку большинство изделий из латекса НК «Revultex» неработают при деформациях не превышающих 500-600 %, то в этом случае введение35 мас.ч.

шунгита в латекс обеспечивает необходимые упруго-прочностные свойства.Результаты испытаний на определение сопротивления раздиру пленок излатекса НК «Revultex» приведены в таблице 17. 84Таблица 17Значения сопротивления раздиру ненаполненных и наполненных шунгитом(Карелитом) пленок из натурального латекса «Revultex»Тип пленкиНенаполненная35 масс.ч. шунгита88 масс.ч. шунгита128 масс.ч. шунгита174 масс.ч. шунгитаСопротивление раздиру, кН/м76,0360,1036,3824,5121,36Полученные экспериментальные данные позволили построить зависимостьсопротивления раздиру латексных пленок от содержания в них шунгита (рис.

25).Рис. 25 Зависимость сопротивления раздиру пленок из натурального латекса«Revultex» от содержания в них шунгита (карелита)С введением и увеличением дозировки шунгита сопротивление раздиру упленок из натурального латекса «Revultex» понижается, однако при содержаниишунгита в 35 массовых частей этот показатель сопоставим с раздиром пленок изненаполненого латекса, что также позволяет рекомендовать такие пленки дляпрактического использования. 85Из полученных данных можно сделать вывод, что введение шунгита (карелита)в латекс НК «Revultex» существенно снижает прочность латексных пленок иотносительное удлинение при разрыве.

Введение шунгита (карелита) в латекс НК«Revultex» существенно повышает модули при удлинениях от 100% до 500 %, чтопозвляет рекомендовать эти пленки для изготовления изделий, работающих приданных удлинениях (перчатки). Оптимальная дозировка шунгита (карелита) в латексеНК «Revultex» составляет 30-35 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Малая эффективностьшунгита (карелита) как наполнителя в резинах на основе латекса НК «Revultex»обусловлена тем, что пленки из этого латекса не вулканизуют.ПолученныерезультатысоответствуюттребованиямГОСТ12.4.183-91«Система стандартов безопасности труда. Материалы для средств защиты рук.Технические требования к полимерным материалам» (раздел 3.3.1).

По механическимхарактеристикам наполненные шунгитом пленки из натурального латекса «Revultex»с дозировками шунгита в 35 и 88 массовых частей удовлетворяют требованиямстандарта к материалам для перчаток, защищающих от растворов кислот (от 20 до50%) и щелочей (свыше 20%).4.3.3 Исследование физико-механических свойств наполненных шунгитомпленок из натурального латекса «Revultex» с дополнительно введеннойвулканизующей группойТак как натуральный латекс «Revultex» поставляется уже подвулканизованным,то никаких вулканизующих агентов при изготовлении пленок в него введено не было.Можно было предположить, что введение дополнительной вулканизующей группыможет улучшить механические характеристики исследуемых пленок.

Поэтомурешено было изготовить две серии пленок из натурального латекса «Revultex» сдозировками шунгита в 35 и 88 массовых частей, содержащих также дополнительновведенную вулканизующую группу № 1 состава: сера – 2 масс. ч., ZnO – 2 масс. ч.,этилцимат – 1,4 масс. ч.

Вулканизация проводилась при температуре 120 °C в течение20 минут. 86Проводились физико-механические испытания полученных пленок путемопределенияихупругопрочностныхсвойствприрастяжении.Результатыпредставлены в таблице 18, также построены кривые напряжение-деформация (рис.26).Таблица 18Упругопрочностные свойства наполненных шунгитом (карелитом) пленок изнатурального латекса «Revultex» с дополнительно введенной вулканизующейгруппой № 1Латекс«Revultex»исх.F,МПа1,122,243,8731,12ε, %10030050083435 мас.ч.шунгита на100 мас.ч.каучука бездоп.гр.F,ε, %МПа1,12 1002,24 3003,87 50031,12 83488 мас.ч.35 мас.ч.

шунгиташунгита нана 100 мас.ч.100 мас.ч.каучука скаучука бездоп.группой № 1доп.гр.F,ε, % F, МПаε, %МПа1,12 1001,651002,24 3004,043003,87 5008,5950031,12 83414,4870088 мас.ч. шунгитана 100 мас.ч.каучука сдоп.группой № 1F, МПаε, %3,014,15100212Рис. 26 Зависимость напряжения от деформации наполненных шунгитом (карелитом)пленок из натурального латекса «Revultex» с дополнительно введеннойвулканизующей группой № 1 87У пленок с 35 массовыми частями шунгита наблюдается незначительноеувеличение прочности при разрыве после введения вулканизующей группы,снижение относительного удлинения при разрыве при некотором повышенииусловных напряжений при заданных удлинениях 100-500% по сравнению с пленкамибез дополнительной вулканизующей группы.