Шунгит - новый ингредиент для резиновых смесей на основе хлорсодержащих эластомеров (1092028), страница 3
Текст из файла (страница 3)
шунгита;3 – Байпрен 330 + 9 масс.ч. шунгита(Т = 150ºС)10203040506070 80Время, минРисунок 12 – Кинетика выделения HClпри прогреве каучука в виде пленки:1 – Байпрен 330;2 – Байпрен 330 + 5 масс.ч. шунгита;3 – Байпрен 330 + 10 масс.ч. шунгита(Т = 150ºС)Таблица 3 – Влияние полярности среды на набухание геля, возникающегов системе «хлорсодержащий каучук - шунгит»Характеристика образцаБайпрен 330+5 м.ч. шунгитаБайпрен 330+15 м.ч.
шунгита1/Q (толуол)1/Q (толуол + 5% уксуснаяк-та)T = 155ºС, t = 30 мин0,290,310,170,41ХСПЭ + 5 м.ч. шунгитХСПЭ + 15 м.ч. шунгит0,230,240,160,40Таблица 4 – Кинетические параметры и кажущаяся энергия активациисшивания хлорсодержащих каучуков шунгитом (содержание шунгита10 масс.ч.)*Тип каучукаКскормин-1(140°С), Кскор (155°С),мин-1Кскор (170°С),мин-1Еакт, КДж/мольПХ0,0080,040,08446,8ХСПЭХПЭ0,00120,0130,0360,080,08521,944,2* Автор выражает благодарность профессору В.Р. Флиду за консультацию поданным вопросам.В четвертом разделе изучено влияние шунгита и его модифицированныхформ на комплекс свойств вулканизатов на основе хлорсодержащихэластомеров.Была исследована возможность замены традиционных оксидов металлов(MgO+ZnO) на шунгит в резиновых смесях на основе полихлоропрена12меркаптанового регулирования марки Байпрен 340. Состав и свойстваполученных вулканизатов представлены в таблице 5.Как видно из таблицы 5, в экспериментальных рецептурах №2-6оксиды металлов заменены на 5, 9, 12, 15, 20 масс.ч.
шунгитасоответственно, в рецептуре 7 оксидную группу частично заменили нашунгит.Анализ результатов показал, что полная замена традиционнойметаллооксидной группы на шунгит дает несколько более низкие показателипрочности вулканизатов, по сравнению с прочностью вулканизатов,приготовленных по стандартной рецептуре, хотя эти данные свидетельствуют овысокой активности шунгита, а также о возможности его использования вкачестве вторичного вулканизующего агента. Замена 50% традиционнойоксидной группы на шунгит дает значения условной прочности при разрыве,близкие к показателям прочности вулканизатов, приготовленных постандартной рецептуре.С целью повышения активности шунгит был подвергнут химическойповерхностной модификации гетероциклическими аминами, в частности,уротропином, растворным методом (свойства модифицированного шунгитаприведены в таблице 1).Таблица 5 – Состав и свойства модельных вулканизатов на основеполихлоропрена (Байпрен 340) и шунгита (T = 155°С, t = 30 мин)Состав и свойстваБайпрен 340Оксид магнияОксид цинкаСераТиурамДФГШунгитМодуль 100, МПаМодуль 200, МПаМодуль 300, МПаУсловнаяпрочность приразрыве, МПаОтносительноеудлинение приразрыве, %№2Номера образцов№3№4№5№1эталон100,04,05,01,01,01,03,55,07,2100,01,01,01,05,03,34,87,3100,01,01,01,09,02,64,16,3100,01,01,01,012,02,74,26,722,815,313,764252053013№6№7100,01,01,01,015,03,15,58,6100,01,01,01,020,02,95,38,7100,02,02,51,01,01,05,03,45,17,015,212,914,622,0510410408630Для определения оптимальной степени модификации шунгитауротропином были приготовлены резиновые смеси на основе полихлоропрена(Байпрен-340), в которых металлооксидная группа была заменена на 9 масс.ч.шунгита различной степени модификации уротропином (5, 10, 15% вес.).Зависимость прочности вулканизатов полихлоропрена Байпрен-340 от степенимодификации шунгита уротропином представлена на рисунке 13.σ, МПаСтепень модификации,Рисунок 13 – Зависимость прочности вулканизатов полихлоропрена(Байпрен-340) от степени модификации шунгита уротропином(содержание шунгита 9 масс.ч., Т = 155ºС, t = 25-30 мин.)В дальнейшем испытания проводили с шунгитом, модифицированнымуротропином со степенью модификации 10% вес.Была исследована возможность замены традиционной металлооксиднойвулканизующей группы на шунгит модифицированный уротропином состепенью модификации 10% вес.
Состав и свойства вулканизатов приведены втаблице 6.Анализ данных, представленных в таблице 6, позволяет сделать вывод овозможности полной замены традиционной оксидной группы на 9 масс.ч.шунгита, модифицированного уротропином 10% вес. при сохранении уровняупруго-прочностных свойств традиционных вулканизатов на основеполихлоропрена Байпрен 340.В рецептурах на основе полихлоропрена меркаптанового регулированияхимическая модификация шунгита позволяет повысить упруго-прочностныесвойства вулканизатов относительно вулканизатов, содержащих исходныйшунгит.Замена оксида магния и оксида цинка на шунгит (как исходный, так имодифицированный) в рецептурах на основе полихлоропрена серногорегулирования (Байпрен 611), дает низкие прочностные показатели и являетсянецелесообразной.14Таблица 6 – Состав и свойства модельных вулканизатов на основеБайпрен-340 и модифицированного шунгита (T = 155°С, t = 30 мин.)Состав и свойстваНомера образцовБайпрен 340Оксид магнияОксид цинкаСераТиурамДФГШунгит,модифицированныйуротропином,10% вес.Модуль 100, МПаМодуль 200, МПаМодуль 300, МПаУсловная прочность приразрыве, МПаОтносительноепри разрыве, %№1эталон100,04,05,01,01,01,0№2№3№4№5№6100,01,01,01,0100,01,01,01,0100,01,01,01,0100,01,01,01,0100,01,01,01,03,55,07,25,03,96,19,39,03,35,79,412,03,35,68,715,02,23,86,520,01,93,35,318,943121,957317,645017,517,450054122,8удлинение642σ, МПаРисунок 14 – Прочность вулканизатов различных марок полихлоропрена с шунгитом и егомодифицированными вариантами(содержание шунгита 9 масс.ч., Т=155˚С, t = 20-30 мин.)15Была исследована возможность частичной замены MgO на шунгит врезинах на основе ХСПЭ.
Состав и свойства модельных вулканизатовприведены в таблице 7.Таблица 7 – Состав и свойства вулканизатов на основе ХСПЭ и шунгита(T = 155°С , t = 25 мин.)Состав и свойстваХСПЭКанифольКаптаксДФГMgOШунгитМодуль 100, МПаМодуль 200, МПаМодуль 300, МПаУсловная прочностьпри разрыве, МПаОтносительное удлинениепри разрыве, %№1 - эталон100,02,52,00,520,02,24,47,2Номера образцов№2№3100,0100,02,52,52,02,00,50,510,010,010,020,02,62,65,15,08,37,3№4100,02,52,00,510,030,03,16,08,324,321,821,821,0528485578545Анализируя полученные данные, видим, что частичная заменатрадиционного агента вулканизации на шунгит в резиновых смесях на основеХСПЭ позволяет получить вулканизаты с достаточно высокими показателямипрочности при сохранении высокой эластичности.
Возможно введение30масс.ч. шунгита, что позволяет не только сократить в 2 раза содержание оксидамагния, но и уменьшить каучукосодержание.Была исследована возможность частичной замены MgO на шунгит,модифицированный уротропином, со степенью модификации 10% вес., врезиновых смесях на основе хлорсульфированного полиэтилена. Состав исвойства модельных вулканизатов приведены в таблице 8.Анализ данных таблицы 8 показывает, что возможна замена 10 масс.ч.MgO на 10 - 30 масс.ч. шунгита, модифицированного уротропином, безухудшения упруго-прочностных свойств резин на основе хлорсульфированногополиэтилена.Введение шунгита (45 – 55 масс.ч.) в резиновые смеси медицинскогоназначения на основе смесей хлорбутил- и бутилкаучука, позволяет вывести изрецептуры металлооксидную группу, уменьшить на 30% содержание сернойвулканизующей группы, тем самым снизить количество СS2, выделяющегося изполученных медицинских изделий, при этом сохраняя на высоком уровне16физико-механические показатели, а также дает возможность снизить дозировкутехнического углерода (на 10 масс.ч.), вывести из рецептуры традиционныеминеральные наполнители (таблица 9).Таблица 8 – Состав и свойства вулканизатов на основе ХСПЭ имодифицированного шунгита (T = 155°С, t = 30 мин.)Состав и свойстваХСПЭКанифольКаптаксДФГMgOШунгитмодифицированныйуротропином 10% вес.Модуль 100, МПаМодуль 200, МПаМодуль 300, МПаУсловная прочность при разрыве,МПаОтносительное удлинение приразрыве, %Номера образцов№2№3100,0100,02,52,52,02,00,50,510,010,0№4100,02,52,00,510,02,24,47,210,02,75,79,120,04,07,611,530,04,78,512,524,325,122,822,2528496435420№1 эталон100,02,52,00,520,0Таблица 9 – Состав и свойства вулканизатов резиновых смесей на основеХБК и БК медицинского назначения (T = 160°С, t = 15 мин.)*Номера образцовСостав и свойства№1эталон80,020,020,020,020,02,450,751,00,90,95,03,02,8№2№3№4БК-1675М80,080,080,0ХБК-13920,020,020,0Шунгит65,045,055,0ТУ N33020,010,0МелЛитопонНетоксол2,452,452,45Парафин0,750,750,75Стеариновая к-та1,01,01,0Тиурам Д0,90,90,9Сера0,90,90,9ZnOMgOМодуль 300, МПа1,93,41,0Условная прочность приразрыве, МПа9,16,610,47,7Относительное удлинение приразрыве, %670828724725* Автор выражает свою благодарность И.В.
Трухляевой (ООО ПКФконсультационную помощь.17№5№680,020,045,020,02,450,751,00,60,61,080,020,055,010,02,450,751,00,60,61,39,510,9716657«Астрахим») заВведение шунгита в резиновые смеси для гермослоя шин на основехлорбутилкаучука позволяет существенно снизить дозировку техническогоуглерода,вывести из рецептуры металлооксидную группу, понизитьгазопроницаемость при сохранении упруго-прочностных показателей (таблица10).Таблица 10 – Состав и свойства вулканизатов резиновых смесей на основеХБК для гермослоя шин (T = 160°С, t = 15 мин.)Номера образцовСостав и свойстваХБК-139ШунгитТУ N330Нафтеновое маслоСтруктол-40MSКанифольСтеариновая к-таАльтаксСераZnOMgOМодуль 300, МПаУсловная прочность при разрыве, МПаОтносительное удлинение при разрыве,%Коэф.
газопроницаемости,см2/(атм.∙сек.)№1эталон100,060,08,07,04,02,01,20,51,00,152,69,4№2№3№4№5100,050,08,07,04,02,01,20,51,76,0100,030,030,08,07,04,02,01,20,54,110,5100,040,020,08,07,04,02,01,20,51,29,1100,020,040,08,07,04,02,01,20,51,610,79508146246014976,8*10-3-5,3*10-3-5,4*10-3В пятом разделе приведены данные опытно-промышленного испытаниярезин на основе смеси полихлоропрена и бутадиен-нитрильного каучука,содержащих шунгит на Саранском заводе РТИ для обкладки рукавов,конвейерных лент и т. д.
(таблица 11).При полной замене традиционной вулканизующей группы намодифицированный уротропином шунгит наблюдали сохранение прочностныхсвойств резин и повышение некоторых показателей. Относительное удлинениепри разрыве увеличилось с 440 до 470 МПа, относительная остаточнаядеформация снизилась в 2 раза, увеличился температурный предел хрупкостивулканизатов (образцы №1 и №5).18Таблица 11 - Состав и свойства вулканизатов резиновых смесей на основеБНКС и ПХ, содержащих шунгит (T = 160ºС; t = 20 – 60 мин.)*Состав и свойстваБНСК-18 АМНПХ (Наирит ДП)Вулканизующий агент (MgO+ZnO)СераСульфенамид ЦШунгитШунгит модифицированныйуротропином 10%Условная прочность, МПаОтносительное удлинение, %Относительная остаточнаядеформация, %Твердость по Шору АМодуль 100% , МПаИзменениеИзооктан –толуолобъема после 23∙24старения вТосол А 40 100∙24ТС 70∙24ТПХ, СºОстаточная деформация в воздухепри 20% сжатии100∙24ИзменениеИзменениепослеотносительногостаренияудлинения, %70∙72Изменениепрочности, %№1эталон5050+1,51,5-№2№3№4№5№65050+1,51,5105050+1,51,5-50501,51,51050501,51,5-5050+1,051,05-12,544011,04801011,238011,94301012,34701010,550014603,913592,49643,34531,67561,98581,9+47,6+14,9+26,7-55+49,3+15,3+29,6-55+41,9+16,1+25,2-55+38,8+13,2+17,4-53+36,8+14,3+17,7-63+48,5+15,3+26,5-6374,775,570,339,466,466,4----18,6-14,9-20,8----3,4-3,2+3,8* Автор благодарит за оказанную помощь в проведении изучения свойств резин наоснове смесей полихлоропрена и бутадиен-нитрильного каучука, содержащих шунгит, иценные консультации В.Е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
