Обоснование рецептуры резиновой смеси для маслобензостойких подошв и каблуков для низа обуви производственного назначения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание вариант 16

1. По материалам технологической практики привести подробное обоснование рецептуры резиновой смеси для маслобензостойких подошв и каблуков для низа обуви производственного назначения.

2. Нарисовать спектры времен релаксации СКИ-3, БК.

3. Привести кинетику вулканизации резины на основе СКЭП перекисью дикумила, резины на основе СКИ-3 с серной вулканизующей группой, СКЭПТ с серной вулканизующей группой, СКЭП с серной вулканизующей группой при температурах 143° и 160°С. Различия объяснить.

4. Описать особенности вулканизации смесей на основе комбинации каучуков CКД-CКН-40 обычными серными вулканизующими системами, например, S+тиурам+ZnO, а также особенности вулканизационной сетки таких резин.

5. Какие условия необходимо соблюсти исследователю, чтобы получить действительно сопоставимые результаты определения прочностных характеристик для различных резин?

Изменится ли механизм разрушения полимера при повышении Т от 0 К до температуры текучести полимера? Каковы особенности разрушения полимеров в различных физических и фазовых состояниях?

6. Как изменится кривая зависимости динамического модуля и относительного гистерезиса от температуры при введении:

а) пластификатора;

б) наполнителя.

Ответь показать графически и подробно пояснить.

7. Составить принципиальный рецепт резины, работающей при температуре 120°С в воздушной среде. Ответ обосновать.



1. Обоснование рецептуры резиновой смеси для маслобензостойких подошв и каблуков для низа обуви производственного назначения

На производственной практике было получено задание: изучение приготовления резиновых смесей для маслобензостойких подошв и каблуков для низа обуви производственного назначения. Из материала, полученного на практике получили задание Обосновать рецептуру резиновой смеси для маслобензостойких подошв и каблуков для низа обуви производственного назначения. Из материала практики была взята рецептура:

Таблица 1

Основная рецептура резины для маслобензостойких подошв и каблуков для низа обуви производственного назначения
Наименование материалов	Плотность г/см3	Расчетный рецепт в массовых % на смесь	Массовые части, на 100 м.ч.
Каучук СКН-40М	0,99	40,00	100,00
Канифоль	1,07	3,00	7,50
Кислота стеариновая техническая	0,96	1,00	2,50
Пластификатор ДБФ	1,06	6,00	15,00
Белила цинковые	5,61	3,00	7,50
Сульфенамид Ц	1,52	1,50	3,75
Тиурам Д	1,42	0,70	1,75
Асбест		8,00	20,00
Диафен ФП	1,30	0,50	1,25
Углерод технический П803	1,80	30,00	75,00
Углерод технический П324	1,80	5,00	12,50
Ангидрид фталевый	1,53	1,00	2,50

Нефтяные продукты относятся к физически активным агрессивным средам. Физически активные среды вызывают в основном растворение резины, а так же вымыванием из нее различных составных частиц. Активность физически агрессивных сред определяется в основном значениями параметров растворимости полимера и среды.

Для маслобензостойких резин используют полярные каучуки (БНК, ПХ, СКФ, тиоколы). С увеличением полярности бензомаслостойкость повышается.

БНК обладает высокой стойкостью к агрессивным средам, не способней к кристаллизации, высокой эластичностью, а так же достаточной теплостойкостью в заданном режиме температур. Был использован каучук СКН-40М. 40 % содержания акрилонитриловой кислоты, мягкий, имеет низкую Mr.

Антиоксидант Диафен ФП - это очень важный стабилизатор резины. Он защищает ее от светоозонного и термоокислительного старения и от разрушений, вызванных многократными деформациями.

Из различных типов поперечных связей в вулканизатах наиболее устойчивы к действию агрессивных сред связи С-С, менее стойкие моно- и дисульфидные связи и наименее стойкие полисульфидные и эфирные связи. Будем использовать для вулканизации серу с сульфенамидом Ц, тиурамом Д и белила цинковые, что обеспечит быструю и равномерную вулканизацию.

Все маслобензостойкие резины высоконаполненные, так как наполнитель уменьшает объемное содержание каучука, при этом удлиняется диффузионный путь агрессивного агента. Так как содержание технического углерода высокое, будем использовать технический углерод марки П-803 и П-324. Также вводится негорючий минеральный наполнитель асбест.

Для замедления подвулканизации резиновой смеси используется фталевый ангидрид.

В качестве пластификатора применяется канифоль, стеариновая кислота и пластификатор ДБФ (дибутилфталат). Что улучшит обработку смеси, ускорит вулканизацию. Так как ' стеариновая кислота имеет дифильную природу молекул и обладает большой поверхностной активностью это способствует лучшему диспергированию порошкообразных компонентов смеси.



2. Спектры времен релаксации СКИ-3, БК

вулканизация резина полимер разрушение

Релаксационные явления в значительной степени определяют протекание физических и химических процессов в эластомерах. Резины - сложные многоуровневые системы, состоящие из структурных элементов различной природы (атомов, боковых и концевых групп, звеньев макромолекул, свободных и связанных сегментов, элементов надсегментальной и надмолекулярной структуры, физических и химических узлов сетки, частиц наполнителя и т.п.). В процессах релаксации участвуют различные структурные элементы, каждый из которых имеет свои времена релаксации, лежащие в широком интервале - от 10-2 с до нескольких лет. Релаксационные свойства каучуков и резин зависят от типа и размера релаксирующих элементов структуры. Поэтому для полной характеристики полимеров необходимо рассматривать сумму всех релаксационных процессов, образующих так называемый релаксационный спектр. Все релаксационные процессы можно разбить на несколько групп, каждая из которых характеризуется молекулярной подвижностью одного и того же структурного элемента.

Спектр времен релаксации СКИ-3

СКИ-3 - синтетический каучук изопреновый. Содержание цис-1,4-звеньев составляет примерно 92-99%; транс-1,4-звеньев - 0…4%; 1,2-звеньев - 0…2%; 3,4-звеньев - 1…3%.

К первой группе относятся мелкомасштабные релаксационные процессы, связанные с подвижностью боковых привесков в макромолекулах. При полимеризации изопрена образуются подвески вида . Но, учитывая все типы присоединения (1,4; 1,2 и 3,4) можно выделить в структуре каучука подвески еще двух видов: и . Эти три разные по размерам группы отвечают трем различным г-переходам соответственно: , и , согласно размерам боковых групп.

Ко второй группе относятся мелкомасштабные релаксационные процессы, связанные с подвижностью малых участков цепи - звеньев. В кристаллических полимерах одна и та же структурная единица находится в разных структурных условиях - кристаллической и аморфной. Следовательно, на спектре будет наблюдаться два в-перехода: - и-переходы, характерные для аморфной и кристаллической структуры.

К третьей группе относятся б-переходы, кинетической единицей которых является сегмент. Переход соответствует температуре стеклования (-70). Данный полимер может кристаллизоваться, поэтому б-переходов будет три: , и , ответственные за сегментальную подвижность в кристаллическом, аморфном и переходном аморфно-кристаллическом состоянии.

Если полимер наполнен активным наполнителем, то появляется еще один б '-процесс с большей энергией активации, чем для б-процесса, а так же ц-переход, который связывают с подвижностью частиц наполнителя в каучуковой среде. Так как данный полимер является ненаполненным, то ни б '- , ни ц-переход не наблюдаются.

К четвертой группе относятся л-процессы релаксации. Наблюдается как минимум три процесса. Эти переходы выражены слабо по сравнению с б-переходами. Связаны они с подвижностью крупных структурных элементов, характерных для надсегментальных и надмолекулярных структур, имеющих вид упорядоченных микрообластей.

В полярных полимерах наблюдаются переходы, ответственные за взаимодействие полярных групп полимера - р-переходы. Полярных групп в СКИ-3 не присутствует, поэтому р-перехода на спектре не будет.

Последняя группа релаксационных процессов - это д-процессы. Они могут проявляться в виде нескольких максимумов, если существуют химические связи различной энергии. В вулканизате можно выделить несколько д-процессов, ответственных за различные типы химических связей: это ,,,,-переходы, отвечающие соответственно связям S-S, S-С, Sn , C-O-C и С-С.

Так как рассматривается невулканизованный образец, то на спектре будет присутствовать только один д-процесс, отвечающий за энергию химической связи С-С - это -переход. [2]

Таким образом, спектр времен релаксации каучука СКИ-3 будет выглядеть следующим образом ( рис. 3 ):

Рис. 1. Спектр времен релаксации каучука СКИ-3.

Спектры времени релаксации БК.

Бутил каучуки - сополимеры изобутилена с небольшим количеством (1-5%) изопрена, получаемые катионной сополимеризацией.

В спектре времен релаксации ненаполненного каучука БК можно выделить несколько групп переходов:

К первой группе относятся мелкомасштабные релаксационные процессы, связанные с подвижностью боковых привесков в макромолекулах. При полимеризации бутилкаучука образуются подвески одного вида: . Но, учитывая все типы присоединения изопренового звена (1,4; 1,2 и 3,4) можно выделить в структуре каучука подвески еще двух видов: и . Эти три разные по размерам группы отвечают трем различным г-переходам соответственно: , и , согласно размерам боковых групп.

Ко второй группе относятся мелкомасштабные релаксационные процессы, связанные с подвижностью малых участков цепи - звеньев. В кристаллических полимерах одна и та же структурная единица находится в разных структурных условиях - кристаллической и аморфной. Следовательно, на спектре будет наблюдаться два в-перехода: и-переходы, характерные для аморфной и кристаллической структуры.

К третьей группе относятся б-переходы, кинетической единицей которых является сегмент. Данный полимер кристаллизуется только при деформировании, поэтому б-переходов будет три: , и , ответственные за сегментальную подвижность в кристаллическом, аморфном и переходном аморфно-кристаллическом состоянии, Аморфное состояние - крупный пик, остальные маленькие.

К четвертой группе относятся л-процессы релаксации. Наблюдается как минимум три процесса. Эти переходы выражены слабо по сравнению с б-переходами. Связаны они с подвижностью крупных структурных элементов, характерных для надсегментарных и надмолекулярных структур, имеющих вид упорядоченных микрообластей.

Последняя группа релаксационных процессов - это д-процессы. Так как каучук не вулканизованный то на спектре один д переход[3]

Таким образом, спектр времен релаксации каучука БК, будет выглядеть следующим образом ( рис. 1 ):



Рис. 2 Спектр времен релаксации БК.

3 Кинетика вулканизации резины на основе СКЭП перекисью дикумила, резины на основе СКИ-3 с серной вулканизующей группой и СКЭПТ с серной вулканизующей группой при температурах 143 и 160С

Вулканизация - процесс сшивания макромолекул каучука в единую трехмерную сетку. Кинетика вулканизации - функция зависимости какого-либо технологического или эксплуатационного параметра от времени протекания процесса. [5]

1) Для изопреновых каучуков характерен ярко выраженный оптимум вулканизации. Вследствие высокой склонности СКИ-3 к деструкции на кривой кинетики вулканизации отчетливо наблюдается реверсия и узкое плато вулканизации. Каучук СКИ-3 обладает очень высокой скоростью вулканизации в основном периоде, что связано с большим количеством двойных связей, которые активируются группой -СН, но помимо процессов сшивания при вулканизации идут процессы деструкции. Повышение температуры ведет к увеличению скорости вулканизации, но одновременно ускоряются процессы деструкции, поэтому при температуре 160С концентрация поперечных связей для СКИ-3 будет меньше, чем при температуре 143С. Так как данный каучук склонен к реверсии при температурах вулканизации выше 140С, то при обоих температурах она будет наблюдаться, но при 143С- в меньшей степени. [3]

2) Тройной сополимер СКЭПТ содержит небольшое количество двойных связей (до 3%), и поэтому может вулканизоваться серной системой, но скорость будет мала, по сравнению с СКИ. Каучук в малой степени склонен к реверсии в следствии малой предельности, поэтому вулканизуют СКЭПТ при температурах выше 150С (до 200С). При 143С скорость вулканизации очень мала и недостаточна для полной вулканизации каучука (наблюдается недовулканизация), плато вулканизации не образуется. При 160С вулканизация идет быстрее, появляется плато, но оно уже, чем при вулканизации СКЭП перекисью дикумила.

3) Так как каучук СКЭП не содержит двойные связи, то серная вулканизация не возможна, пространственные трехмерные структуры могут быть образованы при помощи так называемой перекисной вулканизации. Образование трехмерной сетки происходит в этом случае за счет отрыва радикалами, образующимися в результате распада перекисей, лабильного атома водорода от молекулы насыщенного полимера. Для вулканизации применяют перекись бензоила, дикумила и дитретичного бутила. Скорость вулканизации зависит от скорости распада перекисей на радикалы и их реакционной способности. Перекись дикумила не вызывает подвулканизацию в процессе подготовки резиновой смеси. [3] Оптимальная температура для вулканизации двойного сополимера СКЭП перекисью дикумила составляет 150С и выше. При 143С скорость вулканизации очень мала, на кривой кинетики вулканизации плато не наблюдается, каучук будет недовулканизован. При 160С скорость вулканизации будет выше, на кинетической кривой будет наблюдаться плато.



Рис. 3 Кинетика вулканизации СКИ-3+S,СКЭПТ+S,СКЭП+П при температурах 143°С и 160°С.

Вывод: Получено, что самое большое количество связей образуется у каучука СКИ-3+S; наименьшее у СКЭП+П; Реверсия есть у СКИ+S и СКЭПТ+S.

4. Особенности вулканизации смесей на основе комбинации каучуков СКД + СКН-40 обычными серными вулканизующими группами (например, S+Tиуpaм+ZnO), а также особенности вулканизующей сетки таких резин

Вулканизация - процесс сшивания макромолекул каучука в единую трехмерную сетку. Кинетика вулканизации - функция зависимости какого-либо технологического или эксплуатационного параметра от времени протекания процесса. [3]

Структура смесей полимеров определяется способностью компонентов к взаимному растворению, которая выражается количественно концентрацией одного из полимеров в истинном насыщенном растворе другого.

Фактически подавляющее большинство полимеров настолько мало взаимно растворимы, а критическая температура смешения настолько велика, что смеси их, как правило, двухфазны и представляют собой особый тип коллоидных систем - дисперсия «полимер в полимере». Важной особенностью структуры смесей полимеров является наличие переходного слоя на границе раздела фаз, который образуется за счет взаимной диффузии (или сегментальной растворимости) полимерных компонентов. Равновесная толщина его составляет несколько, а иногда и десятки нм.

На структуру смеси каучуков сильно влияет их относительная вязкость. При смешивании в твердом виде (на вальцах, в экструдерах и другом смесительном оборудовании) предельный размер частиц (определяемый химической природой смешиваемых полимеров) достигается очень быстро (на вальцах это 10-15 минут) и при дальнейшем перемешивании практически не изменяется.

Введение наполнителей существенно меняет структуру смесей каучуков. Наполнитель может оказывать влияние как на размер частиц дисперсной фазы, так и на характер границы раздела между полимерными фазами. Хотя в наполненных смесях сохраняется характерная для смесей каучуков гетерогенная (двухфазная) структура, однако размер микрообъемов, как правило, уменьшается. Это является результатом значительного повышения вязкости наполненных смесей, увеличения сдвиговых усилий при смешении и повышении вследствие этого эффективности смешения.

При вулканизации смеси каучуков происходит значительное усложнение этого процесса. Это связано с различной растворимостью вулканизующих агентов в каучуках, диффузией агентов из одной полимерной фазы в другую, с различной реакционной способностью каучуков по отношению к одним и тем же вулканизующим агентам, различным механизмом реакций вулканизации. Поэтому связывание макромолекул разнородных каучуков в единую пространственную структуру возможно только при условии сходства кинетики вулканизации каучуков и значительно облегчается при наличии развитого переходного слоя. [7]

Для каучука СКД, как диенового каучука, будет характерны высокая скорость вулканизации, ярко выраженный оптимум вулканизации, а также склонность к реверсии. Перерабатывается в две стадии: сначала вводятся наполнители и пластификаторы, а затем остальные ингредиенты. СКД смешивают при 30-400С 30 минут, вулканизуют при 1430С 40-60 минут;

В каучуке СКН-40 содержится высокое количество связанного нитрила акриловой кислоты, что способствует высокой скорости вулканизации. При вулканизации наблюдается широкое плато вулканизации. Из-за высокой жесткости СКН-40, обусловленной большим межмолекулярным взаимодействием, возникают трудности при изготовлении резиновых смесей в резиносмесителях, так как при этом вследствие повышенного теплообразования развиваются высокие температуры, которые приводят к повышению жесткости смесей из-за подвулканизации или термоструктурирования каучука. Поэтому обычно применяются многостадийные режимы смешения с охлаждением и вылежкой маточных смесей между стадиями. СКН-40 смешивают при 30-400С минут, вулканизуют при 1430С 50-60 минут.

В процессе переработки бутадиен-нитрильного каучука серу необходимо добавлять в начале цикла смешения, так как она плохо распределяется в каучуке, наполнители добавляются порциями, затем - пластификаторы и остальные ингредиенты.

СКН-40 более вязкий (70-120 единиц Муни в зависимости от типа), чем СКД (30-60 единиц Муни). Получаем, что в данной смеси менее вязкий полимер (СКД) будет образовывать непрерывную фазу, а жесткий полимер СКН-40 будет распределяться в этой фазе в виде сферических, в лучшем случае, образований.

На основании всего вышеизложенного можно предположить, что вулканизация смеси на основе комбинации каучуков СКД и СКН-40 серой с тиурамом и оксидом цинка будет происходить неравномерно. Обладающий относительно СКН высокой непредельностью и скоростью вулканизации СКД будет вулканизоваться еще быстрее, в то время как бутадиен-нитрильный каучук, имеющий небольшое количество двойных связей, вулканизоваться будет медленно. Это приведет к неоднородности всей вулканизационной сетки. Скорость расходования вулканизующих агентов в фазе каучука СКД будет выше, что приведет к диффузии последних из фазы бутилкаучука для установления концентрационного равновесия, необходимого для нормального протекания процесса. В результате всего этого степень сшивания каучука СКД будет гораздо выше. Кинетика процесса совместной вулканизации каучуков приведена на рисунке 3:

Рисунок 4 - Вулканизация смеси на основе комбинации каучуков СКД (2)и СКН-40 (1) (штриховыми линиями показана кинетика вулканизации каучуков в отдельности)

Следует заметить, что СКН-40 достаточно хорошо вулканизуется в присутствии тиурама, в то время как самыми эффективными ускорителями для бутадиеновых каучуков являются сульфенамидные ускорители. Поэтому замена тиурама на сульфенамид приведет к еще более резкому различию между скоростями вулканизации данных каучуков. Кроме этого, будет наблюдаться обычный эффект при применении ускорителя класса сульфенамидов - это увеличение индукционного периода, а также более высокая скорость вулканизации в главном периоде.



5. Условия определения прочностных характеристик резин. Механизмы разрушения полимеров

Прочность - свойство материала сопротивляться разрушению под действием механических напряжений. С. Н. Журковым и А.П. Александровым была сформулирована статистическая теория прочности. Согласно ей разрыв происходит не одновременно во всей поверхности разрушения, а постепенно. Начинается разрушение с самого опасного дефекта, а уже затем разрушение идет в новых дефектных местах.

Основные положения статистической теории прочности:

1) в образцах одного и того же материала имеется большое количество дефектов различного происхождения и различной степени опасности. Поэтому внешне одинаковые образцы, полученные одинаковым способом, могут иметь дефекты различной опасности;

2) прочность образца определяется наиболее опасным дефектом;

3) чем больше объем (или поверхность) образца, тем вероятнее встретить наиболее опасный дефект. Отсюда следует, что с увеличением рабочей части образца прочность должна уменьшаться.

Структура резин неоднородна. Местная концентрация напряжений может быть следствием наличия в резине материальных дефектов (микротрещин, полостей, включений, дислокаций, нарушений химической структуры) и структурной неоднородности материалов (неодинаковая длина молекулярных цепей, неравномерное распределение связей по объему вулканизата, наличие упорядоченных областей, кристаллических образований в аморфной фазе, и т.д.).

Таким образом, из положений статистической теории вытекает следующий вывод: поскольку прочность определяется самым опасным дефектом, а распределение дефектов в материале носит статистический характер, маловероятно в разных образцах одной и той же резины встретить дефекты одинаковой степени опасности. Следовательно, различные образцы одной и той же резины будут иметь различную прочность. [4]

На основании всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что для получения достоверных данных о прочности резин исследователю необходимо проводить измерения на нескольких десятках образцов. Только в этом случае есть возможность получить действительно сопоставимые результаты прочностных характеристик. Кроме этого, необходимо принимать во внимание и такие факторы, как наличие инструментальной погрешности, субъективных ошибок исследователя, влияние различного рода помех во время эксперимента и т.д. [2]

Характер и механизм разрушения зависит от физического состояния, в котором они находятся. Г.М. Бартенев предложил следующую схему прочностных состояний полимеров (рис. 7):

Рис.5 Схема деформационно-прочностных состояний полимеров.

При температурах ниже Тхр полимеры ведут себя подобно низкомолекулярным твердым телам. Очаги разрушения - микротрещины, длина которых составляет примерно 10-3 - 10-5 см. Разрушение происходит по атермическому механизму, согласно которому разрыв связей определяется только напряженным состоянием материала (область Й).

При более высоких температурах хрупкое разрушение происходит в две стадии: на первой стадии медленно идет термофлуктуационный механизм роста микротрещины; на второй стадии рост трещины идет по атермическому механизму с критической скоростью порядка 1000 м/с (область ЙЙ).

При Т>Тхр могут реализовываться различные механизмы разрушения. При небольших напряжениях разрушение отличается от хрупкого лишь тем, что перед растущей трещиной имеется слабо деформированная зона. В области ЙЙЙ реализуется термофлуктуационно-релаксационный механизм разрушения полимеров.

При еще более высокой температуре вынужденная высокоэластичность обуславливает деформационное микрорасслоение материала и образование тяжей, скрепляющих стенки трещин - трещин “серебра”. Затем происходит разрушение материала в результате последовательных термофлуктуационных разрывов микротяжей. Такой механизм разрушения полимеров называется релаксационным (область ЙV).

При дальнейшем повышении температуры в местах концентрации напряжений развивается локальное вязкое течение, которое ведет к образованию надрывов, являющихся аналогами трещин в хрупком состоянии. Первый надрыв возникает в месте наиболее опасного дефекта. Такой механизм разрушения носит название вязкоупругого.

Начиная с некоторой температуры Тп, линейный полимер разрушается как пластичный материал. Напряжение приводит к накоплению необратимой деформации, образованию “шейки ” и разрыву материала в “шейке” (область V). [4]



6. Кривая зависимости изменения динамического модуля и относительного гистерезиса от температуры при введении пластификатора, наполнителя

вулканизация резина полимер разрушение

Для резины, как и для всех полимерных материалов, характерна зависимость деформационных свойств от температуры.

При повышении температуры динамический модуль уменьшается, относительный гистерезис изменяется по кривой с максимумом.

Комплексный динамический модуль наиболее резко меняется в области кристаллизации (стеклования для некристаллизующихся резин), т.е. для НК при температуре -25єС. Максимум на кривой зависимости гистерезиса от температуры находится для ненаполненной резины при -45єС. При введении наполнителя максимум двигается в сторону более высоких температур.

Рис. 6 Характер зависимости динамического модуля Е (слева) и относительного гистерезиса (справа) от температуры резин на основе НК: 1 - ненаполненная; 2 - с 60 масс.ч. технического углерода; 3 - ненаполненная с добавлением пластификатора.

Наполнители оказывают наиболее существенное влияние на динамические характеристики резин.

Введение наполнителей повышает динамический модуль резин и его вещественную Еґ и мнимую составляющую Е”. Это повышение тем значительнее, чем выше концентрация наполнителя в резине. При нормальном наполнении, т.е. когда образуется сплошная структура наполнителя, динамический модуль сдвига при малых деформациях примерно на два порядка выше, чем для ненаполненных резин.

Повышение динамического модуля с увеличением концентрации наполнителя обусловлено следующими взаимосвязанными факторами:

1) структурным эффектом - возникновением структуры наполнителя, обуславливающей, жесткость наполненной резины по сравнению с ненаполненными при малых деформациях;

2) гидродинамическим эффектом частиц наполнителя, распределённых в вязко-упругой среде;

3) адгезией между каучуком и наполнителем, роль которой возрастает с увеличением степени деформации.

Как. в наполненных так и в ненаполненных резинах пластификаторы приводят к уменьшению модуля внутреннего трения и, как правило, понижают, температуру стеклования. Зависимость динамического модуля от содержания пластификатора обусловлена изменениями его равновесной и неравновесной составляющих. Такого рода зависимость естественна, поскольку введение пластификатора уменьшает межмолекулярное взаимодействие и облегчает перемещение молекулярных цепей.

7. Рецепт резины, работающей при температуре 120єС в воздушной среде

При высоких температурах в каучуках и резинах протекают самые разнообразные химические процессы, определяемые как строением самого каучука, так и составом резины.

При повышенных температурах в каучуках происходит разрыв углерод-углеродных связей в цепи или отрыв водорода от CH2-группы, что сопровождается образованием свободных радикалов.

Влияние структуры резин на термостойкость.

1. Влияние каучука:

· чем меньше двойных связей, тем выше стойкость к старению;

· наличие электронно-донорных заместителей приводит к снижению стойкости к старению;

· наличие электронно-акцепторных заместителей приводит к увеличению стойкости к старению;

Исходя из выше написанного, выбираем этилен-пропиленовый каучук СКЭП-40.

2. Влияние структуры сетки

В данной резиновой смеси применяется вулканизующая система перекисью дикумила.

3. Влияние наполнителей.

Введение наполнителя ускоряет процессы термоокисления, из-за каталитического действия его поверхности на разложение пероксидов на свободные радикалы.

3. Влияние пластификаторов.

Неблагоприятно влияют на теплостойкость. Если у пластификатора высокая упругость паров, то пластификатор улетучивается, что приводит к уменьшению термостабильности полимерной композиции. Пластификаторы ненасыщенного типа ухудшают термо- и термоокислительную стойкость, поскольку участвуют в окислении резин. Даже химически инертные пластификаторы существенно повышают скорость окисления вследствие уменьшения интенсивности молекулярного движения.

4. Влияние стабилизаторов.

Стабилизаторы существенно повышают стойкость к старению. При высокой температуре применение стабилизаторов нерационально, поэтому в качестве адсорберов О2 применяют порошки металлов или окислы редкоземельных металлов.

При составлении рецептуры резиновых смесей следует учитывать, что антиоксиданты фенольного и аминного типов затрудняют перекисную вулканизацию. Окись цинка, которая не влияет на вулканизацию, повышает стойкость вулканизатов к старению при высокой температуре, а также пассивирует остатки катализаторов, которые ответственны за резкое ухудшение физико-механических свойств при старении. Более высокая теплостойкость СКЭП достигается при применении защитной группы на основе окиси цинка, флектона Н и меркаптобензиладазона. Используем Диафен ФП.

Таким образом, конечная рецептура смеси будет таковой:

Таблица 2 - Рецептура резиновой смеси.

Наименование ингредиентов	Массовые части	Массовые проценты
СКЭП-40	100,0	91,7
Перекись дикумила	6,0	5,5
Диафен ФП	3,0	2,8
ИТОГО	109,0	100,0

Такая резина имеет хорошие показатели по длительному пребыванию в ненапряженном состоянии при температуре 130єС.



Библиография

1) Семчиков Ю.Д. Высокомолекулярные соединения. Учеб./ Семчиков Ю.Д. - М.: Академия, 2003. - 368 с.

2) Энциклопедия полимеров: [В 3 т.] Т.2/ Под ред. В.А. Каргина. - М.: Сов. Энциклопедия, 1972. - [516]с.: ил.

3) Кошелев Ф.Ф., Корнев А.Е., Климов Н.С. Общая технология резины. Учеб./ Кошелев Ф.Ф., Корнев А.Е., Климов Н.С. - М.: Химия, 1968. - 560 с.

4) Жовнер Н.А., Чиркова Н.В., Хлебов Г.А. Структура и свойства материалов на основе эластомеров. Учеб./ Жовнер Н.А., Чиркова Н.В., Хлебов Г.А. - Омск: РосЗИТЛП, 2003. - 276 с.

5) Корнев А.Е., Буканов А.М., Шевердяев О.Н. Технология эластомерных материалов. Учеб./ Корнев А.Е., Буканов А.М., Шевердяев О.Н. - М.: НППА «Истек», 2005. - 508с.

6) Дж. Краус. Усиление эластомеров. / Под ред. Дж. Крауса. - М.: Химия, 1968. - 218 с.

7) Тагер А.А. Физико-химия полимеров. М.: Химия, 1978. - 544с.

Размещено на Allbest.ru