CC BY
59
310
KÍMYA PROBLEML9RÍ № 3 2014
UOT 547.678.074
ELASTOMERL9R УЭ ELASTOMER QARIÇIQLARININ MODÍFÍKASÍYASI
D.S.M9MM9D H3S3N-ZAD3
Azdrbaycan Dövldt Neft Akademiyasi AZ1010 Baki, Azadliq pr., 20; e-mail: ihm@adna. baku. az
SKEP, SKEPT-PVX vd SKEPT-XAPP qari§iqlarin alinmasinin xüsusiyydtldri tddqiq edilmiçdir. Müdyydn olunmuçdur ki, mexaniki qariçiqlardan fdrqli olaraq, istilik-mexaniki tdsir çdraitindd emal edilmiç qari§iqlarda SKEP-PVX vd SKEPT-PVX sopolimerldri dmdld gdlir. SKEPT-XAPP qari$iqlarinm özlülüyünd tdsir eddn faktorlar öyrdnilib. Göstdrilib ki, modifikasiya olunmuç qariçiqlar dsasinda vulkanizatlarin xassdldri yüksdkdir.
Açar sözlsr: elastomer qariçiqlari, modifikasiya, vulkanizatlar
Polimerlarin kimyavi modifikasiya prosesinin samaraliyini mexaniki-kimyavi sintezla müayyan daracada alda edila bilmasi, polimerlarin ananavi emal §araitinda, mexa-niki-kimyavi sintezla modifikasiyasinin daha maqsadauygun oldugunu göstarmi§dir [1-4]. Müasir emal proseslarinin intensivlaçmasi
mexaniki-kimyavi sintez ^ün samarali §arait yaradir.
Taqdim olunmu§ i§in maqsadi elastomerlarin va elastomer qan§iqlarinin ananayi emal §araitinda funksional qruplu polimerlarla modifikasiyasinin tadqiqidir.
T9CRÜBÍ Hisse
Kauçuk asasli elastomera mexaniki qari§dirma yolu ila funksional polimerlar alava edilir va qariçdirma 60°C-da rezin qari§diricida 4-5 daqiqa arzinda aparilir, qariçiq bir neca saat arzinda saxlandiqdan sonra ona yenidan qariçdirma yolu ila ba§qa inqrediyentlar alava edilir va 8-10 daqiqa arzinda 80°C-da qari§dirilir. Modifikasiya
edilmi§ elastomer qari§iqlarinin qariçdirmadan sonra relaksasiya proseslarinin tamamlanmasi üçün bir neca saat arzinda saxlanilir. Qari§iqlarin fiziki-mexaniki xassalari açagidaki üsullarla öyranilib: mexaniki tadqiqatlar, iQ-, hidrostatik çakilma, istilik tadqiqatlari.
NeTiceLeRiN MüzAKiResi
SKEPT:PVX (90:10) qariçiginin dinamiki modulunun (E) va mexaniki itkilarin bucaginin tangensinin (tgô) temperaturdan asililiq ayrilarinda, SKEPT-in va PVX-nin bela asililiqlarindan farqli olaraq [5,6], relaksasiya keçidi sarhadi yüksak temperatur tarafa geniçlanir. Relaksasiya keçidi 70°C-da, 55°C-da, daha iki keçid isa 90 va 100°C-da mü§ahida edilir. Bu, qariçiqda müxtalif §ü§ala§ma temperaturuna (T§) malik SKEPT ve PVX olmasi ila izah edilir.
SKEPT-in relaksasiya keçidlari dinamiki modula göra -70°C-da, mexaniki
itkilarin bucaginin tangensina göra isa -50°C-da mü§ahida edilir. Ancaq dinamiki modulun PVX-nin T § sahasinda dayiçmasi daha intensivdir. E-T va tgô-T asililiqlarin vaziyyatinin dayiçmasi, qariçiqlarin quruluçu-nun SKEPTva PVX-dan farqli oldugunu göstarir.
SKEPT-PVX mexaniki va SKEPT-PVX (80:20) istilik-mexaniki tasirdan sonraki qariçiqlarinin xassalarindaki farq da istilik-mexaniki tasir naticasinda quruluçun dayiçmasi ila izah edilir.
Mexaniki qariçiqlarda PVX-nin T§
sahasinda daqiq ke9idlar mü§ahida edilir va bu ke9idlar yüksak temperatura taraf yönalmi§dir.
istilik-mexaniki tasirdan sonraki SKEPT-PVX qari§igini tg5-T asililiginda PVX-nm T§-dan sonra maksimumunun amala galmasi SKEP fazasinin süratli relaksasiyasi ila izah edilir. Bunlar SKEPT - PVX qari§iqlarinin, ilkin polimerlara nisbatan, daha 90X konformasiya yigimi qurulu§una malik olmasi ila izah edilir.
SKEP va SKEPT-in PVX ila mexaniki qari§iqlari asasinda vulkanla§mi§ kompo-zisiyalarin xassalari, modifikasiya edilmami§ SKEP va SKEPT-in peroksid vulkanizatlarinin xassalarina nisbatan, pisdir va bu PVX-nin göstarilan elastomerlarla pis qari§masi ila izah edilir. Bu qari§iqlar ekstruderda 140-150°C-da, 3.6 MPa tazyiqda va 200 dövr/daq istilik mexaniki tasir (iMT) §araitinda emal edildikda onlar asasinda kompozisiyalarin xassalarinin xeyli yax§ila§masi alda edilir.
Qari§iqlarda iMT naticasinda SKEP-PVX ve SKEPT-PVX sopolimerlarinin amala galmasi, bu sopolimerlarin metal oksidlari -
MgO, ZnO va PbO ila peroksidsiz, kimyavi birla§mi§ PVX hesabina, vulkanla§masi ila tasdiq edilmi§dir.
Etilen-propilen sopolimerlarinin PVX ila modifikasiyasi, PVX-nin axma tempera-turundan yüksak temperaturada aparilmi§dir. Bu §araitda emal PVX-nin qari§iqda yax§i dispersla§masini va elastomer faza ila kimyavi alaqasini tamin edir. Elastomer fazanin dispers PVX fazasi ila güclanmasi effekti da ba§ verir. Kompozisiyarin elastikliyinin azalmasi va barkliyin artmasi bu effektla alaqadardir.
SKEP-PVX va SKEPT-PVX qari§iqlarina 5, 10% kütla xlorparafin - XP-40 alava edildikda, bu qari§iqlarin vulkanizatlarinin xassalarinin yax§ila§masi XP-40-in sistemin polimerlarinin qar§iliqli dispers-la§masina tasiri ila izah edilir. XP-40 qari§iqda fazalar arasi alaqa rolunu oynayir.
SKS-30 ARKM-15. SKEPT-60 (70:30) elastomer qari§iginda SKEPT-in bir hissasini (5-15 k.h.) metakril tur§usu va ya akril-amidla modifikasiya edilmi§ SKEPT-la avaz etdikda qari§iqlar asasinda kompozisiyalarin texnoloji ve fiziki-mexaniki xassalari yax§ila§ir (cad.1).
Cadval 1. SKS-30 ARKM-15: SKEPT-60: SKEP-MAT va SKEP-AA qari§iqlarinin vulkanizatlaririn fiziki - mexaniki xassalari
SKS-30 ARKM-15 Qari§iqlarin tarkibi, k.h.
70 70 70 70 70
SKEPT-60 30 25 20 15 15
SKEPT-MAT* - 5 10 15 -
SKEPT-AA** 2 3 4 5 6
Vulkanizatlarin xassalari
1. 300% uzanmada garginlik, MPa 7.8 8.3 8.9 9.2 9.0
2. Qirilmada möhkamlik haddi, MPa 17 17 19 20 19
3. Nisbi uzanma, % 470 490 502 520 502
4. Cirilmaya müqavimat, kN/m 50 54 57 58 58
5. £oxdafali deformasiyada yorulmaya müqavimat (Edin=200%, V=250 dövr/daq, t=23°C), min dövr 11 16.5 19 23 19
6. 100°C-da 72 saat müddatinda istilik tasirina müqavimat amsallari K s Ki 0.72 0.76 0.82 0.85 0.86
0.65 0.69 0.74 0.76 0.80
312 D.S.MOMMOD H9S9NZADa
7. £oxdafali deformasiyada istilik
amalagalma,
K 340 336 333 338 338
Qari§igin tsrkibi -gski hissssi ils, polimerlsrin qari§iginin 100 k.h.: kükürd-1.8; sulfenamid TS-1.3; sink oksidi -3.0; olein tur^usu - 1.0; stearin - 1.0; rubraks - 3.0; antioksidant - 1.0; PN-6 yagi -10; texniki karbon 11-245 - 60. Vulkanla^ma 155°C, 30 dsqiqs müddstinds. * SKEPT-ds PMAT-in 12-13% kütls; ** SKEPT-ds PAA-nin 18% kütls.
Etilen propilen sopolimerlarinin ba§qa polimerlarla birga qari§masini va vulkan-la§masini yax§ila§dirmaq ü9ün bu qari§iqlara polyar qruplu maddalar va ya polimerlar alava edilir. Bu maqsadla müxtalif daracada xlorla§dirilmi§, sulfoxlorla§mi§ ataktik polipropilenin SKEPT-60-la qari§iqlarinin texnoloji va fiziki-mexaniki xassalari öyranilmi§dir.
SKEPT - XAPP qari§iqlarinin 100°C-da axma ayrilarinin tadqiqi göstarir ki, SKEPT-XAPP (90:10) qari§igindaki XAPP-da xlorun miqdari artdiqca qari§igin özlülüyü artir. Özlülüyün artmasi iki amilin tasiri ila izah edilir: birinci - XAPP-nin SKEPT-a nisbatan daha yüksak özlülü axma enerjisi; ikinci - XAPP-nin SKEPT-la alaqalanmasi ila. Bu qari§iqlar ü9ün özlülü axma qeyri Nyuton xassali va özlülüyün anomal göstaricisi n=2.4-3.0 qiymatlarindadir.
XAPP-da xlorun miqdarinin artmasi axiciligin ümumi mexanizmina tasir etmir va yalniz özlülüyün dayi§masi ila saciyyalanir.
Garginliyin t=(1-1.35)105 Pa qiymatlarinda müxtalif temperaturlarda (100-
200°C) özlülüyün tayini qari§iqda XAPP-nin miqdarindan asili olaraq (5-25% kütla) özlülüyün additiv göstaricilarindan xeyli faqrlanildiyi mü§ahida edilir.
Tadqiqatlar ü9ün tarkibinda 66.2% kütla olan XAPP götürülmü§dür. Bu, elastomer-XAPP sisteminda alaqa samara-liyinin daha yax§i tayin edilmasi maqsadini güdür.
Bu qari§iqlarda özlülüyün artmasi SKEPT-la XAPP arasinda kimyavi alaqanin amala galmasi ila izah olunur.
Temperatur artdiqca bu alaqanin intensivliyi artir. XAPP-nin qari§iqda miqdari artdiqca özlülü axmanin aktivla§ma enerjisi 49-dan 60 kC/mol-a qadar artir. Bu, eyni zamanda, SKEPT-in axma aktivla§ma enerjisinin (49 kC/mol) XAPP-na (167 kC/mol) nisbatan 9ox az olmasi ila izah olunur.
SKEPT-XAPP qari§iqlarinin müxtalif garginliklarda va temperaturlarda axma ayrilarinin tadqiqi göstarir ki, axma mexanizmi yalniz XAPP-nin 20% kütla miqdarindan sonra ciddi dayi§ir (§akil ).
(i 2-C 1 O FS il 8 [f>.tn
Qan§iqda XAPP miqdan, k.h.
SKEPT-XAPP qari§igi arintilarinin özlülüyün, sabit sürü§ma garginliyinda -T=l,35.105 Pa, XAPP -nin miqdarindan asililiqlari: temperatur, °C: 1-100; 2-130; 3-150;4-180;5-200.
Cadval 2. SKEPT-XAPP qariçiqlari asasinda alinmiç vulkanizatlarin xassalari.
SKEPT-60 Qariçiqlarin tarkibi, k.h.
100 97.5 95 92.5 90 87.5 85
XAPP - 2.5 5 7.5 10 12.5 15
Vulkanizatlarin xassalari
Qirilmada möhkamlik haddi, MPa 20.7 21.9 22.7 22.6 21.5 19.3 17.8
100% uzanmada çarti garginlik, MPa 3.6 4.3 4.2 4.3 4.5 3.75 3.5
300% uzanmada çarti garginlik, MPa 13.6 14.8 14.3 13.7 13.4 13.7 1.9
Nisbi uzanma, % 380 410 445 460 490 450 440
Nisbi qaliq deformasiyasi, % 14.0 15.2 18.2 19.5 21.5 23.2 24.1
Cirlmaya müqavimat, kN/m 32.9 45.1 47.3 50.8 51.7 50.9 51.7
Elastiklik, % 40.0 41.0 41.5 40.9 39.0 37.2 35.5
TM-2 üzrabarklik, §.v. 70.0 69.5 70.0 68.5 69.2 71.0 71.5
120°C-da 138 saat müddatinda istilik tasirina müqavimat amsallari ks 0.76 0.83 0.85 0.90 0.94 0.98 1.10
k1 0.41 0.44 0.46 0.50 0.52 0.49 0.47
Çoxdafali dartilmada davamlihq (Edm=200%; V=250 dövr/daq; t=23°C), min dövr 1.150 3.25 5.17 6.74 8.950 1.880 1.350
Metalla alaqa möhkamliyi, MPa 1.45 2.40 2.72 2.95 3.05 3.12 3.20
23°C-da 120 saat müddatinda benzinda §i§ma daracasi, % 114.1 108.1 106.5 110.1 114.8 116.9 118.5
Yanma vaxti, san. 292* 360* 390* 851 65 45 30
Otaq temperaturunda 32 gün müddatinda §i§ma daracasina göra kimyavi dayaniqli- liq,% H2SO4 (qati) 31.13 31.4 32.6 31.4 33.2 31.7 32.1
HNO3 (qati) 9.8 9.52 9.7 9.45 9.65 9.52 9.85
HCl (qati) 22.3 23.2 22.8 23.7 24.3 23.3 23.2
NaOH 40%-li mahlul 0.014 0.0111 0.0095 0.0085 0.0089 0.011 0.0092
*Tamam yanma
**Bu vaxtdan sonrayanma dayanir. Qariçiqlarda SKEPT-XAPP-nin 1QQ k.h-ng görg k.h. ils: stearin turçusu — 1.Q; TMTD — 1.5; MBT-Q.5; sink oksidi-5.Q; kükürd-2.Q; texniki karbon (II- 234)-50 vardir. Vulkanlaçma 155°C-ds, 3Q dsq. müddatinda aparilmiçdir.
314
d.S.M3MM3D HasaNZADa
Bu gostarilan qari§iqlarin SKEPT-in ananavi emal rejimlarinda i§ladilmasina imkan verir.
Qari§iqlarin iQ spektrlarinin analizi, XAPP-nin miqdari 25% kutla olduqda 1110 sm-1 udulma zolaginin - XAPP-na xas zolagin geni§lanmasi, qari§iqlarda kimyavi alaqanin yarandigini gostarir. >C=0 qruplarina xas 1610 va 1710 sm-1 zolaginin intensivliyinin artmasi emal proseslarinda XAPP-nin oksidla§masi ila izah olunur. Almmi§ naticalar SKEPT-XAPP sisteminda birga emal zamani temperaturun tasirindan sistemin polimerlari arasinda alaqanin yaranmasi va blok va calaq sopolimerlarin amala galmasini tasdiq edir.
Nazarda tutulur ki, vulkanla§ma zamani bu alaqalarin yaranmasi davam edacakdir. Gostarilan qari§iqlar asasinda alinmi§ vulkanizatlarin xassalarinin tadqiqi gostar-mi§dir ki, onlar yalniz SKEPT asasinda vulkanizatlara xas olmayan xassalara malikdirlar (cadval 2).
SKEPT-XAPP qari§iqlari asasinda vulkanizatlarin SKEPT asasindaki vulkanizatlara nisbatan, bir sira xassalari - 9oxdafali dartilmada dayaniqliligi, istilik tasirina muqavimati, metallarla alaqa davamliligi, halledicilarda §i§maya muqavimati va s. gostaricilari artir va yanma vaxti azalir.
NOTiCOLOR
SKEP va SKEPT-in PVX ila qari§iqlari tadqiq edilmi§ va gostarilmi§dir ki, bu polimerlarin mexaniki qari§iqlarindan farqli olaraq, 140-150°C-da istilik-mexaniki tasir §araitinda emal edilmi§ qari§iqlarda SKEP - PVX, SKEPT - PVX sopolimarlari amala galir. Qari§iqlarda PVX-in miqdarindan (5-30 k.h.) asili olaraq birla§mi§ xlorun miqdari 1.32-dan 4.05% kutlaya qadar dayi§ir. SKEP-PVX va SKEPT-PVX qan§iqlan, modifikasiya edilmami§ sopolimarlardan farqli olaraq, metal oksidlari ila vulkanla§irlar, SKEP va SKEPT vulkanizatlarina nisbatan, yuksak mexaniki, dinamiki, relaksasiya va
kimyavi davamliliga malikdirlar.
SKEPT-XAPP qari§iqlarinin
ozluluyunun XAPP-nin va XAPP-da xlorun miqdarindan (25.46 va 66% kutla) asili olaraq monoton artmasi XAPP-nin SKEPT-a nisbatan daha yuksak ozlulu axma aktivlik enerjisina malik olmasi va sistemin polimerlarinin kimyavi alaqalanmasi ila izah edilir. Gostarilmi§dir ki, SKEPT-XAPP qari§iqlari asasinda vulkanizatlarin 9oxdafali dartilmaya, istilik tasirina muqavimati, metallarla alaqa davamliligi, halledicilarin tasirina, yanmaya muqavimati, SKEPT asasinda vulkanizatlara nisbatan yuksakdir
ODoBiYYAT
1. Савельянов В.П. Общая химическая технология полимеров. М.: Академкнига. 2007. 336 с.
// Савелуанов В.П. Обsщаya Шими^ескауа теkhнолоgиya
полимеров. М. : Академ- книgа. 2007. 336 с.
2. Баронин Г.С. Физико-химические и технологические основы переработки полимерных материалов в твердой фазе. Твердофазная экструзия полимерных сплавов. // Химическая промышленность. 2002. № 3. С. 27-33.
//Баронин G.C. Физико-khимиchеские и теkhнолоgиchеские основ1 переработки полимерш^ материалов в твердой фазе. Твердофазнаya eкструзиya полимерной сплавов. // Khимиchескаya промь^- ленност. 2002. № 3. С. 2733.
3. Шур А.М. Высокомолекулярные соединения. М.: Высшая школа. 1981. 656 с.
/^Ьур А.М. Вiсокомолекулyaрнiе соединениya. М.: Вiсshаya школа. 1981. 656 с.
4. Годовский Ю.К. Теплофизика поли-
меров. Москва: Химия. 1982. 280 с.
//GodoecKUü Y.K. Теплофизика полимеров. Москва: KhuMuya. 1982. 280 с.
5. Шихалиев K.C., МамедГасан-заде Д.С., Вафадарова З.М. Теоретические аспекты получения смесей полимеров. // Elmi asarlar. Fundamental elmlar. ATU. Cild IV(13). №1. 2005. S.26-30.
//БИихалиев K.C., MaMedGacan-3ade Д.С., Вафадарова З.М. Теоретические аспектi полу^епиуа смесей полимеров. // Elmi eserler. Fundamental elmler. ATU. CildIV(13). №1. 2005. S.26-30.
6. Шихалиев К.С., МамедГасан-заде Д.С., Гусейнова З.Н. Комплексное исследование физико-механических свойств структурированного полиэтилена. // Известия высших технических учебных заведений Азербайджана. АГНА. 2002. №1. С.34. /^и^алиев К.С., МамедGасан-заде Д.С., Оусейнова З.Н. Комплексное исследование физико-мекЬаниеЬескикЬ свойств структу- рированноgо полиетилена. // Известиуа в^ЬикЬ текЬниеЬескикЬ уеЬебшкЬ заведений Азербайджана. АОНА. 2002. №1. С.34.
МОДИФИКАЦИЯ ЭЛАСТОМЕРОВ И СМЕСЕЙ ЭЛАСТОМЕРОВ
Д. С.МамедГасан-заде
Исследованы особенности образования смесей SKEP, SKEPT-PVX и SKEPT-XAPP. Установлено, что в отличие от механического смешения, переработка SKEP-PVX и SKEPT-PVX в условиях тепломеханического воздействия приводит к образованию сополимеров. Изучены факторы, влияющие на вязкость смеси SKEPT-XAPP. Показано улучшение свойств вулканизатов на основе модифицированных смесей. Ключевые слова: смеси эластомеров, модификация, вулканизаты.
MODIFICA TION OF ELASTOMERS AND MIXTURES OF ELASTOMERS
D. S.Mamed Hasan-zadeh
Features of SKEP, SKEPT-PV and SKEPT-XAPP mixture formations have been analyzed. It found that as distinct from mechanical mixture, reprocessing of SKEPT-PV and SKEPT-XAPP in terms of thermo-mechanical impact leads to the formation of copolymers. Also, factors affecting the viscosity of SKEPT-XAPP mixture have been examined. It revealed improvement of vulcanizates properties on the basis of modified mixtures. Keywords: elastomer mixtures, modification, vulcanizates.
Redaksiyaya daxil olub 18.03.2014.
