Автореферат (1091275), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Рекомендовано использование шунгита (карелита) для изготовления перчаток,работающих в суперконцентрированных средах.Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работыдокладывались и обсуждались на II научно-технической конференции «Каучуки,РТИ, шины: традиции и новации», Москва, 2012, на 23 симпозиуме «Проблемы шини резинокордных композитов», Москва, 2012, а также на IV всероссийскойконференции с международным участием «Каучук и резина – 2014: традиции иновации», Москва, 2014.Публикации. По материалам работы опубликовано 3 статьи в рецензируемыхжурналах, рекомендованных ВАК РФ для размещения материалов диссертаций,одна из которых переведена и опубликована в журнале Polymer Science andTechnology.Объем и структура диссертационной работы. Работа изложена на 141страницах машинописного текста и включает 51 рисунок и 35 таблиц.
Работасостоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературных источников.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВ Введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель изадачи диссертационного исследования. Определена научная новизна ипрактическая значимость работы.В главе Литературный обзор представлены результаты анализа научнотехнической литературы в области латексных технологий и природныхминеральных наполнителей.
Приведены характеристики и классификация латексов,их состав и свойства, а также виды минеральных наполнителей, применяемых влатексныхтехнологиях.Особоевниманиеуделеноприродномууглеродсодержащему минеральному соединению шунгиту (карелиту), описаны егосостав, свойства и области применения. Выделены перспективные областиприменения шунгита (карелита), в частности в полимер-перерабатывающихотраслях промышленности.
Представлены механизмы влияния природныхминеральных компонентов на свойства латексных резин. Обозначаены основные 5области применения латексов НК как с применением различных наполнителей, так ибез них. Выделены перспективные направления в области созданиявысоконаполненных композиционных материалов на основе латексов НК и шунгита(Карелита), обладающих расширенным комплексом специальных свойств иоптимальными экономическими характеристиками.В главе Объекты и методы исследования представленыподробныехарактеристики применяемых в работе основных и вспомогательных веществ.Описаны методы испытания латексных резин, методы определения их физикомеханических характеристик, испытания на определение устойчивости кагрессивным средам и набуханию в различных жидкостях.
Приведены впервыеразработанные методы определения контактных углов смачивания латексом НКтвердых поверхностей ( прибор "Гониометр ЛК-1"), электрокинетическогопотенциала заряженных частиц (измерения проводились на приборе Zetasizer NanoZS, фирмы «Malvern» (Великобритания), методы определения дисперсного составаисходных латекса НК и шунгита (карелита), а также систем на их основе (методдинамического светорассеяния, измерения проводились на анализаторе размеровчастиц DelsaNanо). В заключении главы указана нормативная документация, насоответствие которой проверялись полученные изделия (перчатки КЩС).В главе Экспериментальная часть.В разделе "Влияние шунгита (карелита) на коллоидно-химические свойствалатекса НК "Квалитекс" с целью изучения специфики взаимодействия глобуллатекса НК с частицами шунгита (карелита) были определены краевые углысмачивания латексом НК поверхности шунгита, а также твердых поверхностейразличной природы, моделирующих компоненты шунгита (карелита).
Дляисследования структурообразования и взаимодействия полимерных частиц сминеральным наполнителем измерены электрокинетические потенциалы глобуллатекса НК и частиц шунгита (тонкодисперсная фракция). Методом динамическогосветорассеяния определялся дисперсный состав исходного шунгита, латекса НК, атакже было изучено протекание ассоциативных процессов между компонентамисистем "латекс НК - шунгит" в зависимости от времени их выдержки.
С цельюизучения различного рода взаимодействий в системах «латекс НК - шунгит» былипроведены реологические исследования таких композиций в зависимости от ихсостава и времени выдержки.Информация, полученная в данном разделе, о влиянии наполнителей наагрегативную устойчивость латекса НК «Квалитекс» представлена в таблице 1.Шунгит, также как и тех. углерод и белую сажу вводили в латекс НК в виде 60 %ной водной дисперсии с добавлением 5 % диспергатора НФ. Было показано, чтошунгит (карелит) можно вводить до 250 мас.ч. на 100 мас.ч.
каучука латекса ссохранением агрегативной устойчивости смеси и ее оптимальной вязкости, вотличие от тех углерода, который можно ввести в латекс НК без его коагуляциитолько в количестве, не превышающем 100 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Кроме того,в случае с тех. углеродом происходит резкое нарастание вязкости латексной смеси,что делает данную смесь неперерабатываемой.
В случае диоксида кремния 6коагуляция смеси происходит уже при введении 1 мас.ч. этого наполнителя на 100мас.ч. каучука, что может быть связано с изменением рН среды.Таблица 1 - Агрегативная устойчивость латексных смесей (Латекс НК"Квалитекс"), наполненных различными минеральными соединениямиСодержаниенаполнителя,мас.ч. на 100мас.ч. НКлатексаСтабильность смеси (возможная коагуляция)Тех.
Углерод Т-900Шунгит (карелит)Белая сажа У-33310Смесь стабильнаСмесь стабильнаКоагуляция при введении1 мас.ч. на 100 мас.ч.каучука50Смесь стабильна(высокая вязкость)Смесь стабильна____100Коагуляция привведении 110 мас. ч.на 100 мас.ч. каучукаСмесь стабильна____150___Смесь стабильна____200___Смесь стабильна____250___После 250 мас.ч. смесьстабильна, нонеперерабатываема (высокаявязкость)____Измерения краевых углов смачивания в системах "Латекс НК "Квалитекс" шунгит (графит, кварц)", позволило установить, что исследуемый минеральныйнаполнитель по степени гидрофобности поверхности занимает промежуточноеположение между гидрофобным графитом и гидрофильным кварцем.
По существуданный показатель может свидетельствовать о промежуточной дифильной природеповерхности шунгита и служить возможным объяснением устойчивостивысоконаполненных композиционных материалов на основе латекса НК и шунгита(карелита), так как за счет своей дифильности частицы шунгита (карелита) хорошосовместимы как с гидрофобной (каучук в глобуле), так и с гидрофильной (белковаяоболочка глобулы, вода) частью глобулы латекса НК. Значения краевых угловсмачивания для воды и латекса, а также величина поверхностного натяжениярассчитанная через полярную (σp) и неполярную (дисперсионную σd) составляющуюповерхностной энергии приведены в таблицах 2 и 3.Высокая агрегативная устойчивость латексных композиций на основе шунгита,обусловлена, наряду с другими факторами, значениями электрокинетическогопотенциала (таблица 4).
7Таблица 2 - Значения краевых углов смачивания для воды и латекса НК"Квалитекс".ОбразецУгол по водеУгол по латексуГрафит108,5±2,575,3±1,5Шунгит91,0±1,559,5±1,0Кварц28,0±1,231,5±0,9Таблица 3 - Величина суммарного поверхностного натяжения длявыбранных образцов, а также его дисперсионной и полярной составляющихОбразецГрафитШунгитКварцσ, мДж/м257,537,465,1σd, мДж/м255,631,434,5σp, мДж/м21,96,030,7Таблица 4 - Электрокинетический потенциал глобул латекса "Квалитекс" ичастиц шунгита (карелита)Образецζ-потенциал, мВШунгит (карелит)-19,6Латекс НК "Квалитекс"-51,6Измерение электрокинетического потенциала глобул латекса НК и частицшунгита (Карелита) показало, что данные частицы имеют одноименный(отрицательный) заряд, что также является одной из причин высокой агрегативнойустойчивости латексов НК, наполненных шунгитом.Непосредственные данные о возможности протекания процессов агрегациичастиц шунгита и глобул латекса НК получены при изучении дисперсностикомпозиций «Латекс НК – шунгит» методом динамического светорассеяния*.
Ввиду существующих ограничений метода (необходимость участия частиц втепловом движении) в экспериментах использовали тонкодисперсную фракциюшунгита (d < 10 мкм) при сохранении постоянного соотношенияполимер/наполнитель. Диаграммы объемного распределения частиц по размерам вразбавленных дисперсиях исходных компонентов (латекса и дисперсия шунгита,содержащая 5% диспергатора НФ), а также в разбавленных латексных композициях,содержащих 20% минерального наполнителя, представлены на рисунках 1- 4.* Автор выражает благодарность Покидько Б.В(Московский технологический университет МИРЭА) запомощь в проведении исследований по изучению дисперсного состава систем «Латекс НК - шунгит».
8Рисунок 1 - Объемное распределение глобул по размерам в латексе НК "Квалитекс».Рисунок 2 - Объемное распределение частиц по размерам в дисперсии шунгита (карелита)Рисунок 3 - Объемное распределение по размерам частиц в латексе НК "Квалитекс",наполненного 20% шунгита (карелита) сразу после смешения.Рисунок 4 - Объемное распределение по размерам частиц в латексе НК "Квалитекс",наполненного 20% шунгита (карелита) через 48 часов после смешения. 9Изучение дисперсного состава как шунгита (карелита), так и латексных системсодержащих шунгит показало, что за счет протекания седиментационных процессовгрубодисперсных частиц шунгита, латекс НК содержит преимущественнотонкодисперсную фракцию этого наполнителя, размер частиц которого соизмерим сразмером глобул латекса (200-450 нм).
После длительной выдержки (в течение 48часов) композиций "латекс НК - шунгит" наблюдается появление в данных системахчастиц микронного размера (от 1000 нм), которые по всей видимости, являютсяагрегатами глобул латекса НК и частиц шунгита.Для исследования влияния шунгита (карелита) на вязкость латексных композицийи изучения процессов структурообразования в системе на ранних стадиях смешениякомпонентов, были изучены реологические свойства смесей из латекса НК ишунгита (карелита) при различном соотношении полимер/наполнитель и полученыкривые течения указанных композиций (рисунки 5 - 6).Рисунок 5 - Кривые течения наполненных шунгитом латексных композиций на основелатекса НК "Квалитекс" при содержании твердой фазы 60% спустя 30 мин после смешения.Содержание шунгита: 1 - 0%, 2 -16 мас.ч.
3 - 29 мас.ч. , 4 - 38 мас.ч., 5 - 45 мас.ч.Рисунок 6 - Кривые течения наполненных шунгитом латексных композиций на основелатекса НК "Квалитекс" при содержании твердой фазы 60% спустя 48 часов послесмешения. Содержание шунгита: 1 - 0%, 2 -16 мас.ч. 3 - 29 мас.ч. , 4 - 38 мас.ч., 5 - 45 мас.ч. 10Реологические исследования систем "латекс НК - шунгит" показали, что вначальный момент времени добавление шунгита (карелита) в широком диапазонеконцентраций (0 - 45 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука) несколько снижает напряжениесдвига таких систем, однако данный эффект не очень существенен.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
