Модификация поверхности технического углерода и её влияние на технологические и физико-механические свойства резин (1090786)
Текст из файла
На правах рукописиКорнев Юрий ВитальевичМОДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА ИЕЁ ВЛИЯНИЕ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕЗИН05.17.06 – технология и переработка полимеров и композитовАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2007www.mitht.ru/e-libraryРабота выполнена в Московской государственной академии тонкойхимической технологии имени М.В.
Ломоносова на кафедре Химии и технологии переработки эластомеров и ООО “Научно-технический центр “НИИШП”.Научный руководитель:кандидат технических наук, профессорБуканов Александр МихайловичОфициальные оппоненты:доктор технических наук, профессорМорозов Юрий Львовичдоктор технических наукАльтзицер Владимир СоломоновичВедущая организация:ЗАО “Московский шинный завод - М”Защита состоится 24 декабря 2007 года в 16 часов на заседании Диссертационного совета Д 212.120.07 в Московской государственной академии тонкойхимической технологии имени М.В.Ломоносова по адресу 119831, Москва,ул.
Малая Пироговская, д.1С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской государственной академии тонкой химической технологии имени М.В.ЛомоносоваОтзывы на автореферат направлять по адресу: 119571, Москва, пр. Вернадского, 86, МИТХТ им. М.В. Ломоносова, учёному секретарю диссертационного советаАвтореферат разослан ____ ноября 2007 г.Автореферат размещен на сайте www.mitht.ruУченый секретарь Диссертационного советадоктор физико-математических наук,профессор2www.mitht.ru/e-libraryВ.В. Шевелев.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность проблемы. Повышение требований к эксплуатационнымхарактеристикам эластомерных материалов, расширение областей их применения, увеличение производительности перерабатывающего оборудования,сокращение производственных расходов и снижение загрязненности окружающей среды, вызывает необходимость изыскания новых путей полученияэластомерных материалов и изделий.
Наибольшее влияние на изменениесвойств эластомерных материалов оказывают наполнители и, в первую очередь, широко применяемый в резиновой промышленности технический углерод. В связи с этим, важное значение имеет получение новых типов технического углерода, направленных на улучшение технологических свойств резиновых смесей и обеспечение необходимого комплекса свойств эластомерныхматериалов и изделий.Промышленность технического углерода постоянно ориентируется натребования своего основного потребителя – шинную промышленность. Впоследнее время внимание производителей шин уделяется снижению сопротивления качению, улучшению сцепных свойств с мокрой дорогой при сохранении износостойкости на высоком уровне. Сегодня для обеспечения высоких эксплуатационных характеристик шин в резинах, в качестве наполнителя применяется система кремнекислота/органосилан + технический углерод в определённых соотношениях.
Система кремнекислота/органосиланпридает резинам более низкое сопротивление качению и одновременноулучшает сцепные свойства, но она дороже технического углерода и менеетехнологична. В связи с этим, оптимизация состава резин с техническим углеродом в качестве наполнителя, а также применение процессов модификации (как химических, так и физических) поверхности технического углеродас целью улучшения его свойств, могут быть достаточно эффективны и иметьпреимущества в сравнении с традиционными решениями по стоимости, технологичности и эксплуатационным характеристикам готовых изделий.Следует отметить, что опытные образцы и некоторые серийные маркимодифицированного техуглерода уже представили ведущие мировые производители активных наполнителей для эластомерных материалов такие какКэбот (Cabot Corp.
- США) и Дегусса (Degussa Сorp. - Германия).Определённый интерес для химической обработки поверхности технического углерода представляют некоторые олигомерные соединения с функциональными группами, например гидроксил-содержащие олигомеры. Вбольшинстве своем гидроксил-содержащие олигомеры хорошо растворимыв воде и органических растворителях и проявляют свойства поверхностноактивных веществ, вследствие чего применение их в промышленном процессе изготовления техуглерода на стадии гранулирования представляет значительный интерес.3www.mitht.ru/e-libraryТаким образом, одним из направлений для регулирования свойств наполненных эластомерных материалов является модификация поверхности технического углерода.Цель работы.
Целью работы является исследование химической модификации поверхности технического углерода гидроксил-содержащими химическими соединениями, разработка методов и условий процесса модификации иопределение влияния модифицированного технического углерода на технологические и физико-механические свойства эластомерных материалов.Научная новизна. Изучено действие водорастворимых гидроксилсодержащих соединений лапрамола 294 (N,N,N',N'-тетрагидроксипропилэтилендиамин – продукт взаимодействия окиси пропилена с этилендиамином) и полифурита (олигоокситетраметиленгликоль – продукт полимеризации тетрагидрофурана) в качестве модификаторов поверхности техническогоуглерода, а также лапрамола 294 в качестве ингредиента в резиновых смесяхи вулканизатах. Показано различие в действии лапрамола 294, взятого в равных количествах, в зависимости от условий его применения: в качестве самостоятельного ингредиента или в качестве модификатора технического углерода.Установлено, что в ходе процесса модификации технического углеродапроисходит образование функциональных групп на его поверхности, чтоподтверждено физико-химическими методами: ТГА, ДСК, методом определения относительной термодесорбции, измерением рН водной суспензии.Определена взаимосвязь между изменением поверхности техническогоуглерода в ходе предложенного процесса модификации и свойствами резиновых смесей и вулканизатов.Показана возможность взаимодействия модифицированной поверхноститехнического углерода со связующим агентом (органосиланом), обеспечивающим дополнительную связь такого технического углерода с эластомерной матрицей.Практическая значимость.
Изучен процесс и предложены методы химической модификации поверхности технического углерода с применением вкачестве модификаторов двух соединений: полифурита и лапрамола 294.Получен модифицированный технический углерод на основе марки N220,резиновые смеси и вулканизаты с которым обладают рядом ценных специфических свойств: пониженной склонностью к подвулканизации, увеличенной прочностью, увеличенным относительным удлинением, увеличеннымсопротивлением к действию ударных нагрузок, улучшенной усталостной выносливостью.Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, симпозиумах и выставках: международной конференции «International Rubber Conference» (Москва, 2004); ХI и ХIII международных научно-практических конференциях4www.mitht.ru/e-library«Резиновая промышленность.
Сырье, материалы, технологии» (Москва, 2005и 2007); 14, 15, 16, 17 симпозиумах «Проблемы шин и резинокордных композитов» (Москва, 2003, 2004, 2005, 2006); 1-ой и 2-ой научно-техническойконференции молодых учёных «Наукоемкие химические технологии» (Москва, МИТХТ, 2005, 2007); На всероссийской выставке научно-техническоготворчества молодёжи ”НТТМ” (Москва, ВВЦ, 2007), работа отмечена дипломом.Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, втом числе в журналах, аккредитованных ВАК 1 публикация и 1 находится впечати.Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из Введения,литературного обзора, объектов и методов исследования, экспериментальнойчасти, заключения, выводов, списка цитируемой литературы (110 ссылок).Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 27 таблиц и 32 рисунка.Объекты и методы исследования.
Основными объектами исследованияявлялись: бутадиен-стирольные каучуки эмульсионной полимеризации(СКС-30 АРК) и растворной полимеризации (SE-SLR 4400 - аналог ДССК),(SE-SLR 4601 - аналог ДССК), технический углерод марки N220 и соединения, взятые в качестве модификаторов: полифурит – олигоокситетраметиленгликоль – продукт полимеризации тетрагидрофурана и лапрамол 294 –N,N,N',N'-тетрагидроксипропилэтилендиамин – продукт взаимодействия окиси пропилена с этилендиамином, а также модельные резиновые смеси и резины, содержащие данные соединения. В работе были использованы следующие методы исследования: зондовая сканирующая микроскопия, ДСК(дифференциальная-сканирующая калориметрия), ТГА (термогравиметрия),метод относительной термодесорбции и адсорбции (часть метода КомпАС),измерение рН водной суспензии технического углерода и другие физикохимические методы, стандартные методы физико-механических испытанийэластомерных материалов, специально разработанные методики.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении и литературном обзоре обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, пути её реализации, научная новизнаи практическая значимость.Проведение процесса модификации технического углерода.В качестве исходного образца был выбран технический углерод маркиN220.
В качестве модификаторов использовали полифурит и лапрамол 294(табл. 1). Процесс модификации проводили как по методике, разработанной вООО «НТЦ «НИИШП», так и по методу, разработанному на кафедре ХТПЭ вМИТХТ.5www.mitht.ru/e-libraryТехника проведения модификации поверхности технического углерода пометоду ООО «НТЦ «НИИШП» заключалась в следующем: готовили водныйраствор лапрамола 294 из расчёта 3 м. ч. лапрамола 294 на 100 м. ч. технического углерода, затем добавляли в водный раствор лапрамола 294 технический углерод и проводили процесс ультразвукового диспергирования суспензии технического углерода. После процесса диспергирования суспензию помещали в термошкаф и проводили процесс сушки в 2 стадии. Первую стадиюсушки осуществляли при 150°С, на этой стадии из суспензии техническогоуглерода испаряется вода и весь модификатор остаётся на поверхности технического углерода.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
