diplom rezina (739257), страница 8
Текст из файла (страница 8)
К
ак видно из рис. 3-7, и таблиц 12-17 с ростом содержания олеохимиката в резиновой смеси наблюдается изменение физико-механических характеристик резин: снижение условных напряжений при заданном удлинении и условной прочности при растяжении, но однородность резин растет. Такая картина имеет место как для резин, свулканизованных в оптимуме, так и для резин, свулканизованных в течение одинакового времени (30 минут при температуре 143С), причем уровень падения изучаемых характеристик меньше для резин, свулканизованных в оптимуме.
Степень сшивания резин, определяемая по величине набухания резин в толуоле, снижается с увеличением дозировки МЭЖКТМ в резине (рис. 8, табл. 18). Следует отметить, что уровень физико-механических характеристик резин с МЭЖКТМ и стеариновой и олеиновой кислотой практически одинаков, а однородность анализируемых резин выше по сравнению с контрольными резинами.
Таким образом, на основании полученных данных можно предварительно заключить, что олеохимикаты (на примере МЭЖКТМ) в резиновых смесях и вулканизатах могут выполнять функции диспергатора ингредиентов, вторичного активатора вулканизации резиновых смесей, технологической добавки и мягчителя.
Таблица 18 - Влияние содержания метилового эфира ЖКТМ на величину ацетонового экстракта и степень набухания ненаполненных резин на основе каучука СКИ-3
Режим вулканизации: температура 143С, время 30 минут.
| Показатели | Содержание метилового эфира ЖКТМ, масс.ч. | Контроль | ||||||||
| 0 | 0,16 | 2 | 5 | 10 | 15 | 30 | 60 | Стеариновая кислота | Олеиновая кислота | |
| Величина ацетонового экстракта, % Экспериментальная САээ Расчетная САэр Отношение САЭэ/САэр | 1,8 | 1,8 | 2,9 1,8 1,6 | 5,0 4,4 1,14 | 8,9 8,4 1,06 | 12,9 12,2 1,06 | 21,6 21,7 0,99 | 35,4 35,6 0,99 | 2,0 | 3,8 |
| Степень набухания в толуоле после удаления ацетонового экстракта | 3,7 | 3,8 | 3,9 | 4,0 | 4,4 | 4,8 | 5,5 | 9,8 | 3,7 | 3,5 |
| Степень набухания до удаления ацетонового экстракта | 3,6 | 3,6 | 3,7 | 3,8 | 3,9 | 4,0 | 4,1 | 5,9 | 3,7 | 3,4 |
Т
аким образом, исследуемые в работе олеохимикаты достаточно хорошо совмещаются с эластомерами, вступают во взаимодействие с каучуками и ингредиентами вулканизующей группы, диспергируя ингредиенты и активируя вулканизацию резиновых смесей.
В связи с дефицитом и высокой стоимостью жирных кислот в России работы по поиску новых диспергаторов ингредиентов и вторичных активаторов вулканизации является актуальным.
Представляло интерес оценить эффективность олеохимикатов различного химического строения в качестве вторичных активаторов вулканизации резиновых смесей. Для этого использовали олеохимикаты – сложные эфиры карбоновых кислот, взамен стеариновой (или олеиновой) кислоты в резиновых смесях на основе каучука СКИ-3. В качестве контрольных готовили резиновые смеси, содержащие стеариновую (или олеиновую) кислоту, в тех же количествах, а также резиновую смесь, не содержащую вторичного активатора (см. таблицу 2).
Из данных кинетики вулканизации анализируемых и контрольных резиновых смесей на реометре Монсанто (см. приложение к таблице 19), следует, что все анализируемые олеохимикаты и контрольные стеариновая и олеиновая кислоты обеспечивают одинаковый уровень минимального и максимального крутящего моментов. Но в присутствие олеохимикатов проявляется тенденция к снижению времени начала вулканизации и оптимального времени вулканизации резиновых смесей. Среди причин ускорения вулканизации резиновых смесей с олеохимикатами можно назвать их низкое кислотное число (жирные кислоты имеют высокое кислотное число), повышенную ненасыщенность (особенно в сравнении со стеариновой кислотой). Причем тенденция к ускорению вулканизации усиливается при переходе от пентола к димеризованным продуктам и олеохимикатам с нормальным строением спиртового радикала, а внутри последней группы – с уменьшением длины спиртового радикала. Основная причина ускорения вулканизации резиновых смесей с олеохимикатами – их высокая совместимость с каучуком, увеличивающаяся от пентола к эфирам с нормальным строением спиртового радикала.
С помощью золь-гель анализа исследуемых и контрольных вулканизатов (свулканизованных за одинаковое время) удалось установить, что эти резины имеют одинаковую долю активных цепей, отличаясь содержанием золь-фракции и общей степенью сшивания: у резин с олеохимикатами содержание золь-фракции выше, а степень сшивания, определенная по равновесному набуханию, ниже.
Уровень упруго-прочностных и деформационных характеристик анализируемых и контрольных вулканизатов, полученных в течение одинакового времени вулканизации, практически одинаков (табл. 21, 22).
Анализ структурных параметров вулканизационных сеток определенных методом Муни-Ривлина показал (табл. 23), что анализируемые резины, имея практически одинаковые значения эластической константы С1, характеризующей химические связи в резинах, отличаются меньшими значениями упругой постоянной С2, характеризующей уровень физического межмолекулярного взаимодействия, что, по-видимому, может быть связано с высокой совместимостью олеохимикатов с каучуком и, быть связано с лучшей диспергирующей способностью олеохимикатов на основе нормальных алифатических спиртов.
Следует отметить меньший разброс численных значений определяемых параметров у вулканизатов с олеохимикатами за исключением резин с пентолом, что, по-видимому, связано с низкой его совместимостью с каучуком.
Таким образом, олеохимикаты обеспечивают получение более однородных резин, а, следовательно, являются более эффективными диспергаторами, нежели стеариновая и олеиновая кислоты.
Таблица 19 - Влияние химической природы олеохимиката на кинетику вулканизации при испытании на реометре Монсанто ненаполненных резиновых смесей на основе каучука СКИ-3
Температура испытания 143С
| Показатели | Тип олеохимиката | Контроль | |||||||
| Метиловые эфиры ЖКТМ | Пропиловые эфиры ЖКТМ | Бутиловые эфиры ЖКТМ | Изо-пропиловые эфиры ЖКТМ | Диэфиры дикарбоновых кислот | Пентол | Стеариновая кислота | Олеиновая кислота | Без олеохимиката | |
| Минимальный крутящий момент, Н*м | 9,0 | 9,5 | 9,7 | 9,1 | 9,5 | 9,5 | 5,0 | 5,4 | 9,8 |
| Максимальный крутящий момент, Н*м | 22,7 | 23,6 | 23,5 | 24,4 | 24,0 | 24,0 | 24,2 | 25,0 | 24,0 |
| Время начала вулканизации, мин | 20,9 | 25,8 | 21,8 | 32,5 | 26,9 | 30,9 | 33,0 | 21,5 | 21,5 |
| Оптимальное время вулканизации, мин | 25,6 | 33,4 | 27,2 | 42,8 | 35,1 | 39,0 | 43,9 | 41,3 | 28,3 |
| Скорость вулканизации, %/мин | 21,3 | 13,1 | 18,5 | 9,7 | 12,2 | 12,3 | 7,2 | 5,0 | 14,7 |
Таблица 20 - Влияние химической природы олеохимиката на структурные параметры сетки ненаполненных вулканизатов на основе каучука СКИ‑3
Режим вулканизации: температура 143С, время 40 минут
| Показатели | Тип олеохимиката | Контроль | |||||||
| Метиловые эфиры ЖКТМ | Пропиловые эфиры ЖКТМ | Бутиловые эфиры ЖКТМ | Изо-пропиловые эфиры ЖКТМ | Диэфиры дикарбоновых кислот | Пентол | Стеариновая кислота | Олеиновая кислота | Без олеохимиката | |
| Содержание ацетонового экстракта, % | 3,09 | 2,8 | 3,15 | 2,2 | 3,1 | 3,0 | 3,2 | 2,4 | 1,6 |
| Содержание золь-фракции | 0,012 | 0,011 | 0,011 | 0,018 | 0,015 | 0,017 | 0,008 | 0,012 | 0,017 |
| Степень сшивания | 8,34 | 8,74 | 8,4 | 6,53 | 7,24 | 7,47 | 9,06 | 8,29 | 5,94 |
| Доля активных цепей | 0,88 | 0,89 | 0,88 | 0,79 | 0,87 | 0,87 | 0,89 | 0,88 | 0,84 |
| Объемная доля полимера | 0,16 | 0,17 | 0,17 | 0,17 | 0,17 | 0,18 | 0,19 | 0,19 | 0,16 |
| Равновесная степень набухания | 5,48 | 5,25 | 5,03 | 5,26 | 5,12 | 4,90 | 4,70 | 4,78 | 5,32 |
Таблица 21 - Влияние химической природы олеохимиката на физико-механические показатели ненаполненных вулканизатов на основе каучука СКИ-3
Режим вулканизации: температура 143С, время 40 минут
| Показатели | Тип олеохимиката | Контроль | |||||||
| Метиловые эфиры ЖКТМ | Пропиловые эфиры ЖКТМ | Бутиловые эфиры ЖКТМ | Изо-пропиловые эфиры ЖКТМ | Диэфиры дикарбоновых кислот | Пентол | Стеариновая кислота | Олеиновая кислота | Без олеохимиката | |
| Условное напряжение при удлинении 300%, МПа | 1,2 | 0,8 | 0,8 | - | 1,5 | 1,1 | 1,3 | 0,8 | - |
| Условное напряжение при удлинении 500%, МПа | 2,6 | 2,3 | 3,8 | - | 3,3 | 3,4 | 2,6 | 2,3 | - |
| Условная прочность при растяжении, МПа | 23,6 | 24,6 | 33,9 | - | 21,6 | 30,7 | 22,6 | 24,3 | - |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 790 | 710 | 780 | - | 730 | 750 | 740 | 690 | - |
| Остаточное удлинение, % | 10 | 5 | 16 | - | 8 | 11 | 11 | 5 | - |
| Сопротивление раздиру, кН/м | 53 | 56 | 49 | - | 41 | 55 | - | 48 | - |
| Дисперсия по условной прочности при растяжении | 0,068 | 0,088 | 0,06 | - | 0,021 | 0,586 | 0,153 | 0,26 | - |
| Доверительный интервал | 0,36 | 0,41 | 0,34 | - | 0,2 | 1,06 | 0,54 | 0,71 | - |
Таблица 22 - Влияние химической природы олеохимиката на физико-механические показатели ненаполненных вулканизатов на основе каучука СКИ-3















