Диссертация (Создание высоконаполненных эластомерных композиционных материалов на основе латексов нк и шунгита (карелита)), страница 18

По существу данный показатель может свидетельствовать опромежуточнойдифильнойприродеповерхностишунгитаислужитьвозможным объяснением устойчивости высоконаполненных композиционныхматериалов на основе латекса НК и шунгита (карелита), так как за счет своейдифильности частицы шунгита (карелита) хорошо совместимы как сгидрофобной (каучук в глобуле), так и с гидрофильной (белковая оболочкаглобулы, вода) частью глобулы латекса НК.Изучение дисперсного состава как шунгита (карелита), так и латексныхсистемсодержащихшунгитпоказало,чтозасчетпротеканияседиментационных процессов грубодисперсных частиц шунгита, латекс НКобогащается тонкодисперсной фракцией этого наполнителя, размер частицкоторого соизмерим с размером глобул латекса (200-450 нм).

После длительнойвыдержки (в течение 48 часов) композиций "латекс НК - шунгит" наблюдаетсяпоявление в данных системах частиц микронного размера (от 1000 нм),которые по всей видимости, являются агрегатами глобул латекса НК и частицшунгита.Реологические исследования систем "латекс НК - шунгит" показали, что вначальный момент времени добавление шунгита (карелита) в широкомдиапазоне концентраций (0 - 45 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука) несколько снижаетнапряжение сдвига таких систем, однако данный эффект не очень существенен.Увеличение времени выдержки таких композиций до 48 часов приводит к123заметному возрастанию их напряжения сдвига в широком диапазонеконцентраций и скоростей сдвига, что свидетельствует о протеканииопределенных процессов взаимодействия между глобулами латекса НК ичастицами шунгита (карелита) и хорошо кореллирует с данными дисперсногоанализа.

Увеличение напряжения сдвига свидетельствует и о росте вязкостисистем "Латекс НК - шунгит", так как данный параметр характеризуетсяотношением напряжения сдвига к скорости сдвига.Было установлено, что дозировка шунгита в латексных пленкахсущественно отличается от исходной дозировки шунгита в латексе.

Построенасоответствующаякалибровочнаязависимость,позволяющаяопределитьдозировку шунгита в пленках в зависимости от его дозировки в латексе. Всреднем около 70-80% шунгита латекса переходит, соответственно, в пленкупри ее формовании методом ионного отложения. Поэтому результаты всехэкспериментов, полученные в ходе выполнения данной работы, отнесены кдозировкам шунгита в пленках латекса НК.Физико-механические испытания пленок из латекса НК "Revultex"(подвулканизованный латекс, не требующий введения вулканизующей группыи вулканизации, а только сушки при 60 00 С) показали, что введение шунгита влатекс НК приводит к достаточно заметному снижению условной прочноститаких пленок и их относительного удлинения при разрыве (табл.

5, рис. 9).Однако, в области удлинений от 100 до 300% (также до 400% для пленок с 88массовыми частями шунгита и до 500% для пленок с 35 массовыми частямишунгита) все наполненные шунгитом пленки имеют более высокие показателиусловных напряжений (модулей), чем у пленок из латекса НК. Посколькубольшинство изделий из латекса НК работают при деформациях непревышающих 500-600 %, то в этом случае введение 35 мас.ч.

шунгита(карелита) в латекс обеспечивает необходимые упруго-прочностные свойстваизделию в условиях его эксплуатации. С введением шунгита (карелита)сопротивление раздиру у пленок из натурального латекса «Revultex»124понижается, однако при содержании шунгита в 35 массовых частей этотпоказатель сопоставим с сопротивлением раздира пленок из ненаполненоголатекса, что также позволяет рекомендовать такие пленки для практическогоиспользования. Было высказано предположение, что введение дополнительнойвулканизующей группы сможет улучшить механические характеристикиисследуемых пленок. Поэтому было изготовлено две серии пленок изнатурального латекса «Revultex» с дозировками шунгита в 35 и 88 массовыхчастей, содержащих дополнительно введенную вулканизующую группу.Показано,чтовведениевлатексНК«Revultex»дополнительныхвулканизующих групп и повышение температуры вулканизации не приводит ксущественнымулучшениямпрочностныхпоказателейвулканизованныхпленок.Для получения пленок из латекса НК "Квалитекс" требуется введение вэтот латекс вулканизующей группы и последующей вулканизации при 120 - 1250С.

Показано, что введение шунгита (карелита) также снижает прочностныехарактеристики пленок из латекса НК «Квалитекс», однако этот эффектвыражен в существенно меньшей степени, чем в случае латекса НК «Revultex»,что обусловлено участием шунгита в процессах серной вулканизации ивозможностью в данных условиях реализации дополнительных взаимодействийшунгита(карелита)скомпонентамилатексаНК.Шунгит(карелит)существенно повышает модули латексных резин при небольших деформациях,что позволяет использовать его эффективно в изделиях типа перчаток.Эталонные резины и резины на основе латекса НК «Revultex» уступаютрезинам, содержащим шунгит по указанным выше свойствам. Оптимальнаядозировка шунгита в пленке из латекса НК «Квалитекс» составляет 20-40 мас.ч.на 100 мас.ч.

каучука. Из литературных данных известно, что введение шунгита(карелита) в состав традиционных резиновых смесей, позволяет существенносократитьсодержаниеоксидацинка.Поэтомупредставлялоинтересисследовать физико-механические свойства латексных пленок из "Квалитекс",125содержащих шунгит (карелит), характеризующихся пониженным содержаниемZnO, что должно способствовать удешевлению продукции и повышениюэкологического уровня безопасности. Установлено, что вывод ZnO из состававулканизующей группы приводит к ухудшению прочностных характеристиккак исходного образца латекса НК "Квалитекс", так и образцов наполненныхшунгитом (карелитом).Результаты, полученные при исследовании влияния шунгита на физикомеханические свойства латексных резин на основе «Revultex» и «Квалитекс»показали,чтотакиерезиныполностьюсоответствуюттехническойдокументации, применяемой к изготовлению перчаток стойких к различнымагрессивным средам.

В соответствии с этим была изучена устойчивость пленокиз латексов НК и шунгита (карелита) к агрессивным средам (50%-й растворсерной кислоты, 30%-й раствор гидроокиси натрия) как при кратковременнойвыдержке (24 ч), так и при длительной экспозиции (96 ч).При кратковременной экспозиции (до 24 часов) пленки из латекса НК«Revultex» при введении шунгита (карелита) резко снижают свою прочность посравнению с ненаполненными пленками. Что касается модулей таких резин, тошунгит (карелит) их повышает существенно, причем данный эффектсохраняется и после выдержки в 50%-й H2SO4, и в меньшей степени послевыдержки в щелочи и они превосходят по своим абсолютным значенияммодули эталонных резин, что свидетельствует о их большей работоспособностив реальных для данного вида изделий деформационных режимах (200-400 %).Принимая во внимание результаты испытаний при 24 ч выдержки пленок вкислоте и щелочи было изучено поведение пленок из латекса «Revultex» придлительном воздействии агрессивных сред (до 96 ч).

Полученные результатысвидетельствуют о том, что пленки из натурального латекса «Revultex», несодержащие шунгит (карелит) при длительной экспозиции в агрессивныхсредах снижают свои прочностные характеристики. Введение в такие смеси 35мас.ч шунгита (карелита) мало влияет на устойчивость пленок из «Revultex» к126агрессивным средам при длительной экспозиции по-сравнению с исходнымиобразцами, хотя наблюдается небольшое повышение прочности в процессевыдержки до 96 ч.Аналогичные исследования проводили с пленками из латекса НК"Квалитекс". Латекс «Квалитекс» в отличие от латекса НК«Revultex» требуютвулканизации,длячегонеобходимовведениевегосоставсернойвулканизующей группы.

Шунгит, как известно из работ В.А. Шершнева,активирует процессы серной вулканизации, играя роль оксида цинка, что вдальнейшем могло бы положительно отразиться на свойствах соответствующихвулканизатов,улучшаяагрессивостойкость.комплексАнализихданных,физико-механическихприведенныхвсвойствтаблицеи25свидетельствуют о том, что введение шунгита (карелита) существенноповышает как модули резин после экспозиции в течение 24 ч в кислотах и вщелочах, так и прочностные показатели резин после экспозиции в кислоте (от24 МПа до 25 Мпа) и в щелочи (от 25 МПа до 26 МПа).

Изучено поведениепленок из латекса «Квалитекс» при длительном воздействии агрессивных сред.Если свойства вулканизованных пленок из латекса НК «Квалитекс», несодержащего шунгит (карелит), при длительной экспозиции в кислотах ищелочах существенно снижаются (прочность падает, модули уменьшаются), тов случае использования вулканизованных пленок, содержащих шунгит(карелит) при длительной экспозиции (до 96 ч) прочность растет до 21,7 МПа вкислоте и до 20,3 МПа в щелочи (ненаполненные пленки 17,4 МПа и 17,8 МПасоответственно).

Таким образом, шунгит (карелит) существенно улучшаеткомплекс свойств вулканизованных пленок из латекса «Квалитекс» после ихдлительной экспозиции в агрессивных средах. Причиной этого явления можетслужить бифильная природа шунгита и его устойчивость к кислотам и щелочамв отличие от мела и каолина.В ходе выполнения данной работы была представлена разработаннаятехнологическая схема производства КЩС (кислото-щелочестойких) перчаток127на основе латекса НК "Квалитекс" и шунгита (карелита), а также результаты ихиспытаний на соответствие технической документации на данный вид изделий.В соответствии с этой схемой на участке малых серий ОАО АЗРИ"Армавирский завод резиновых изделий" была изготовлена опытная партияшунгитсодержащих КЩС перчаток.

При их изготовлении в качестве основыиспользовали рецептуры серийных латексных смесей, применяемых ОАОАЗРИ "Армавирский завод резиновых изделий". Изготовленные КЩС перчаткина основе латекса НК «Квалитекс», наполненного шунгитом (карелитом) (20 30 мас. ч.) по всем показателям соответствуют ТУ на данный вид изделий, а вряде случаев эти свойства приближаются к свойствам КЩС перчаток на основелатекса НК и даже превосходят их.