Шунгит - новый ингредиент для резиновых смесей на основе хлорсодержащих эластомеров (1092028), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Шехтеру иБ.А. Годунову (ОАО «Сибур русские шины»,Саранский завод РТИ).В обсуждении результатов на основании анализа литературных данныхи тех экспериментальных результатов, которые были получены в ходевыполнения данной работы, рассмотрены вероятные схемы взаимодействийшунгита с фазой хлорсодержащих эластомеров, приводящих к протеканиюпроцессов структурирования.Под воздействием высоких температур (температуры смешения,вулканизации)полихлоропренподвергаетсяпроцессамтермоструктурирования, сопровождающихся гелеобразованием и выделениемHCl:19ClClCH2CCH CH2 CH2ClCCH2CH CH2 CH2CCCHCHCH2CH2ClClCH2 CClCH CH2 CH2 CCHCH2 CCH CH2 CH2 CCH2Cl+ClClClCH2 CCH-HClCH2CH CH2 CH2 C CH CH2CClH2CCH CH CH2 C CH CH2При наличии в используемой системе оксидов металлов, выделяющийсяHCl взаимодействует с ними с образованием галогенидов (MeCl2):MeO+MeCl22HCl+H2O.При использовании традиционной оксидной вулканизующей группы(ZnO, MgO), прежде всего образуется MgCl2, что снижает вероятностьобразования ZnCl2 и тем самым препятствует проявлению преждевременнойвулканизации и протеканию реакций типа Фриделя-Крафтса.Оксиды металлов способны к взаимодействию с аллильным хлороммакромолекулярных цепей полихлоропрена с образованием эфирныхпоперечных связей и хлоридов металлов.
В этом отношении наиболее активенZnO.Образующийся ZnCl2 может участвовать во многих других реакцияхструктурирования, инициируя протекание процессов по типу Фриделя-Крафтсаи возникновение координационных соединений с хлором полихлоропрена:CHCCHMeOCH2C+ Cl CH2Cl CH2MeCl2 +HCOH2CCHCCПоэтому введение MgO в состав оксидной вулканизующей группыуменьшает количество образующегося ZnCl2, препятствуя тем самым явлениюскорчинга.Можно предположить, что взаимодействие хлорсульфированногополиэтилена с шунгитом идет следующим образом:20CHSO2ClSO2ClCHH2O- HClCHCHSO2OHMgOSO2OH- H2OCHSO2OMgSO2OCHMgO+HCl → MgCl + H2O.Как и в случае с полихлоропреном объяснить структурирующее действиешунгита только этими процессами не представляется возможным.
Необходимоучитывать и все те факторы о которых речь шла выше.Учитывая специфику строения частиц шунгита, в состав которых нарядус углеродом в различных модификациях, оксида кремния и силикатов, входитбольшое число других оксидов металлов, в том числе оксида цинка, магния,можно предположить протекание рассмотренных выше реакций междуповерхностью частиц шунгита и фазой хлорсодержащего эластомера.Однако, объяснить структурирующее действие шунгита только наличиемв его структуре оксидов металлов невозможно из-за их низкой концентрации вэтом минерале. Очевидно, свою роль в эти процессы вносят и углерод в формеграфита, наноуглеродные трубки, фуллерены и ион-радикальные, радикальныеактивные центры на поверхности частиц шунгита, и наличие оксиднокремниевых фрагментов.
Важную роль играет и дифильный характер частицшунгита, обусловленный образованием кластеров, состоящих из углеродного иоксидно-кремниевых фрагментов, которые механическим путем разделитьневозможно. Изучить влияние каждого из вышеприведенных факторов вотдельности в данной работе не представляется возможным.Таким образом, мы можем констатировать, что при введении шунгита вхлорсодержащие эластомеры (в частности ПХ) в образующихся вулканизатахвозникает микрогетерогенная вулканизационная сетка, в которой междуповерхностью частиц шунгита и эластомером образуется сложная системалабильных ионных, координационно-ионных, ковалентных связей, структуракоторой еще недостаточно исследована.ВЫВОДЫ1.Впервые показана возможность применения природногоуглеродсодержащего минерального соединения – шунгита не только какнаполнителя для шинных и технических резин из каучуков общего назначения,но и как самостоятельного активного ингредиента (структурирующего агента)для резин на основе хлорсодержащих каучуков.212.Предложено в качестве критерия активности шунгита в резинах наоснове хлорсодержащих каучуков использовать его гелеобразующее действие вэтих эластомерах, а также величину оценки степени сшивания вулканизатов(1/Q).
Полученные экспериментальные данные позволили составитьследующий ряд активности хлорсодержащих каучуков относительносшивающего действия шунгита:ПХ > ХПЭ > ХСПЭ > ХБК.3.Показано влияние температуры и дозировки шунгита на количествогеля, образующегося в исследованных хлорсодержащих каучуках, степень егосшивания. Установлено, что с повышением дозировки шунгита и температурывулканизации количество гель-фракции и степень сшивания образцоввозрастают. Оптимальная дозировка шунгита в этом случае составляет 8-10масс.ч.4.Показано активирующее действие шунгита на процессыдегидрохлорирования,происходящиевизученныхэластомерахвтемпературных условиях вулканизации.
Установлена корреляция междуданным процессом и степенью сшивания каучука.5.Определены кинетические и термодинамические параметрыпроцессов сшивания хлорсодержащих каучуков шунгитом.6.Установлено, что в изученных системах гетерогенные узлывулканизационной сетки содержат в своем составе как ковалентные, так икоординационные связи.7.Экспериментальные данные, полученные при изучении некоторыхаспектов механизма действия шунгита в хлорсодержащих каучуках, позволилирекомендовать шунгит для применения в этих системах в качествеструктурирующего агента, при полной или частичной замене стандартнойоксидной вулканизующей группы.8.Применение шунгита в рецептурах резин на основеполихлоропрена позволило полностью или частично вывести из ее составастандартную оксидную группу на основе ZnO и MgO, без ухудшениятрадиционных свойств таких резин.
Определены оптимальные дозировкишунгита и условия вулканизации.9.Показана возможность частичной замены MgO на шунгит врецептурах резин на основе хлорсульфированного полиэтилена без ухудшениятрадиционных свойств таких резин.10. Показана возможность повышения активности шунгита вуказанных выше эластомерных композиционных материалах путем22модификации его поверхности химически активными соединениями(уротропин, резорцин и др.). Оптимальная степень модификации 10%.11. Применение шунгита в рецептурах резин для гермослоя шин наоснове хлорбутилкаучука позволило полностью вывести из ее составастандартную вулканизующую группу на основе ZnO и MgO и уменьшитьсодержание технического углерода, понизить газопроницпемость присохранении упруго-прочностных показателей, что позволило рекомендоватьшунгит для применения в рецептурах резин гермослоя автошин.12. Опытно-промышленное опробование шунгита в рецептурах резинна основе полихлоропрена и бутадиен-нитрильного каучука проведено вусловиях Саранского завода РТИ, а также в рецептурах резин на основехлорбутилкаучука, для медицинских изделий на заводе ООО ПКФ «Астрахим»,показало перспективность применения шунгита в этих рецептурах.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО ВРАБОТАХ:1.
Артамонова О.А. Пат. 2424255 (Россия). Порошковый наполнитель дляэластомерных материалов на основе каучука / Потапов Е.Э., Бобров А.П.,Лякин Ю.И., Никифоров А.А., Инжинова Л.М., Емельянова З.И., Дурмиш-ОглыЛ.И., Шехтер В.Е., Хворов Ю.М. 2011.2. Артамонова О.А. Изучение возможности применения «Карелита»(шунгита) в качестве вулканизующего агента в резиновых смесях на основеполихлоропрена и хлорсульфированного полиэтилена / Дурмиш-Оглы Л.И.,Потапов Е.Э., Годунов Б.А., Бобров А.П., Сахарова Е.В. // Каучук и резина.2010. №5.
С. 10.3. Артамонова О.А. Изучение процессов гелеобразования в системах«галоидированный каучук-шунгит» / Тростин А.В., Сахарова Е.В., ПотаповЕ.Э., Бобров А.П., Трухляева И.В. // Каучук и резина. 2011. №3. С. 19.4. Артамонова О.А. Изучение влияния шунгита на свойства резин наоснове хлорбутилкаучука. / Тростин А.В., Сахарова Е.В., Потапов Е.Э., БобровА.П., Трухляева И.В. // Каучук и резина. 2011.
№4. С. 17.5. Артамонова О.А. Применение природных углеродсодержащихминеральныхсоединенийвкачествеингредиентовполимерныхкомпозиционных материалов. / Потапов Е.Э., Прекоп Ш., Бобров А.П.,Резниченко С.В., Морозов Ю.Л. // Тезисы докладов конференции «Каучуки,РТИ, шины: традиции и новации», Москва, 2011.-С.42.23.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
