Научная статья на тему 'Использование синтетических смол в качестве пластификатора резин'

Использование синтетических смол в качестве пластификатора резин Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
243
40
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АЛКИЛФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕ СМОЛЫ / ПЛАСТИФИКАТОР / МОРОЗУСТОЙЧИВОСТЬ / НЕПОЛЯРНЫЕ КАУЧУКИ / МЕТИЛОЛЬНЫЕ ГРУППЫ

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Стрижак Елена Александровна, Чуденкова Татьяна Николаевна

В статье рассмотрены возможности применения алкил-фенолформальдегидных смол в качестве пластификатора резин. Особое внимание уделено улучшению низкотемпературных свойств резины за счет применения алкилфенолформальдегидных смол.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Стрижак Елена Александровна, Чуденкова Татьяна Николаевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Использование синтетических смол в качестве пластификатора резин»

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ СМОЛ В КАЧЕСТВЕ

ПЛАСТИФИКАТОРА РЕЗИН 1 2 Стрижак Е.А. , Чуденкова Т.Н.

1Стрижак Елена Александровна - кандидат химических наук, доцент, кафедра химической технологии;

2Чуденкова Татьяна Николаевна - студент, специальность: 18.03.01. Химическая технология, Омский государственный технический университет, г. Омск

Аннотация: в статье рассмотрены возможности применения алкил-фенолформальдегидных смол в качестве пластификатора резин. Особое внимание уделено улучшению низкотемпературных свойств резины за счет применения алкилфенолформальдегидных смол.

Ключевые слова: алкилфенолформальдегидные смолы, пластификатор, морозустойчивость, неполярные каучуки, метилольные группы.

УДК 678.632

К группе пластификаторов и мягчителей относятся вещества, которые способны снижать внутреннее трение между макромолекулами в полимерных системах. Такое деление, на пластификаторы и мягчители, большей частью характерно для резиновой промышленности, и основным признаком деления является их влияние на морозоустойчивость резин. Вещества, которые понижают температуру стеклования исходного каучука и улучшают морозостойкость резин, относятся к группе пластификаторов. Вещества, которые не влияют на морозостойкость резин, относятся к группе мягчителей [3, с. 1].

При этом влияние на все другие свойства резиновых смесей и резин у обеих групп практически идентично. Использование алкилфенолформальдегидных смол, например, у резиновых смесей может повысить пластичность, такие резины могут легче поддаваться обработке, лучше формоваться, может быть снижено теплообразование при переработке, снизиться расход энергии и общее время переработки, что соответственно приведёт к увеличению производительности оборудования. Действие пластификаторов и мягчителей проявляется в резинах в виде повышения эластичности и связанных с ней динамических характеристик резин, при некотором снижении их механической прочности.

Насколько эффективно действие пластификаторов и мягчителей, зависит от их совместимости с каучуком. Совместимость смол с каучуком может изменяться от термодинамического уровня, до уровня технологического. Исходя из этого, дозировка вводимой смолы должна соответствовать её растворимости в каучуке, так как избыток мигрирует на поверхность заготовок, образуя пленки, что резко ухудшает клейкость заготовок при сборке [4, с. 2].

В настоящее время известно большое количество органических соединений, которые проявляют свойства пластификаторов. И только несколько десятков из них применяются в промышленности. Все они являются продуктами органического синтеза, полученными при переработке нефти, каменного угля, сланцев, либо продуктами растительного или животного происхождения.

Как эффективный усилитель клейкости резиновых смесей, диспергатор наполнителей, а в ряде случаев и активатор процесса вулканизации, широко применяется сосновая живичная канифоль. Непредельная абиетиновая кислота, входящая в состав канифоли, ухудшает сопротивление вулканизатов различными

видами старения. В связи с этим канифоль необходимо подвергать гидрированию. Тогда основным компонентом облагороженной канифоли становится уже стабильная дигидроабиетиновая кислота [4, с. 2].

Главным недостатком сосновой канифоли является её ограниченность, как природного сырья, которая приводит к перебоям в поставках её потребителям, а также нестабильность её состава, способная вызвать осложнения при её применении.

Увеличителями клейкости рекомендуются применять нефтеполимерные и фенолформальдегидные смолы, которые для этого модифицируют различными соединениями.

Фенолформальдегидные смолы являются продуктами реакции конденсации фенолов либо его гомологов (ксиленолов, крезолов) формальдегидом. Для этого реакцию конденсации проводят в присутствии катализаторов, которые могут быть как щелочного типа (NH4OH, Ba(OH)2 NaOH), так и кислотного (НО, H2SO4) [1, с. 3].

Наиболее широкое применение в качестве пластификаторов резины находят смолы, полученные на основе алкил- и арилзамещенных фенолов, которые называют так же 100-процентными фенольными смолами. Имея в наличии алкильные (начиная с С4Н9 — бутил) и арильные радикалы в фенольном

ядре, они обладают способностью совмещаться с маслами. С целью получения 100-процентных фенольных смол применяется также паратретичный бутилфенол.

Смолы эти изготавливаются так же, как и обычные фенолформальдегидные. Их конденсация производится в кислой и щелочной среде. Наиболее ценными являются резольные смолы. Из-за наличия в их молекуле свободных метилольных групп CH2OH, они совмещаются с растительными маслами и алкидными смолами, что позволяет получать резины с высокими свойствами [1, с. 3].

Для резин общего назначения температурная устойчивость является главным показателем. Как один из путей улучшения технических характеристик резин является подбор вулканизующей группы, способной обеспечить стабильные поперечные связи. Для этой цели рекомендуется использовать алкилфенолформальдегидные смолы. Они не требуют введения специальных активаторов, что позволяет значительно повысить скорость вулканизации [4, с. 2].

Применяемые в настоящее время низкомолекулярные пластификаторы и смягчители имеют так же ряд существенных недостатков, как пример, достаточно высокую летучесть. Это затрудняет переработку резиновых смесей при высоких температурах, создает высокую загазованность помещений и легкую экстрагируемость различными маслами, растворителями и другими средами, например фреоном.

Эти недостатки можно уменьшить увеличением молекулярной массы пластификатора, но повышение вязкости и ухудшение распределения в резиновых смесях, а за одно, и снижение низкотемпературных свойств резин, накладывают ограничения на увеличение молекулярной массы добавки [4, с. 2].

Пластификаторы и смягчители резиновых смесей оказывают двоякое влияние на скорость слипания эластомерных поверхностей. С одной стороны, внесение этих добавок снижает взаимодействие между макромолекулами эластомеров, что увеличивает их подвижность и приводит к снижению вязкости системы, это, в свою очередь, создает условия для увеличения скорости образования аутогезионных связей. Но с другой стороны, миграция пластификатора из объема эластомерной фазы к поверхности вызывает экранирование адгезионно-активных центров. Это приводит к уменьшению прочности связи при дублировании, пропорционально количеству мигрировавшего пластификатора. Этот эффект будет особенно заметен и может стать главным, если будет плохая совместимость пластификаторов с эластомером, а также если будет высокая дозировка хорошо совмещающихся пластификаторов.

Особое значение это имеет в случае шинных резин, в приготовлении которых используются неполярные каучуки или смеси неполярных каучуков с использованием пластифицирующих добавок в роли мягчителей, которые уменьшают вязкость смесей, температуру технологической обработки, опасность подвулканизации и снижают затраты энергии на смешение. Пластификаторы, которые улучшают морозостойкие свойства шинных резин, практически не применяются. Морозостойкость, в этом случае, обеспечивается комбинацией каучуков с различными пластоэластическими свойствами.

Из-за неоднородности макромолекулярного состава при использовании комбинаций каучуков требуется введение в состав резиновых смесей нескольких добавок. Каждая из этих добавок может в разной степени влиять на улучшение технологических свойств. Поэтому достаточно велика вероятность улучшения свойств композиций в случае использования смесевых пластификаторов с компонентами различной структуры и молекулярной массы.

Алкилфенолформальдегидные смолы (АФФС) применяются достаточно широко в смесях на основе неполярных каучуков. Делается это для повышения конфекционной клейкости и других адгезионных свойств именно из-за наличия функциональных групп тогда, когда необходимая совместимость обеспечивается за счет технологических факторов [3].

Алкилфенолформальдегидные смолы (АФФС) имеют характеристические полосы поглощения:

1080 см-1 — метилольные группы (СН2ОН);

1220 см-1 — фенольный гидроксил;

750, 1490 см-1 — бензольное кольцо;

3400 см-1 — гидроксильная группа.

Реакционная способность смол обусловлена наличием гидроксильных и метилольных групп [2].

Чаще всего используются повысители клейкости из группы алкилфенолформальдегидных смол (Дюрез, октофоры N SP-1077 и др.). Россия сейчас производит только октофор N.

Смола алкилфеноламинная «Октофор-№> представляет собой продукт поликонденсации алкилфенолов с уротропином.

Смола Октофор-М используется в качестве добавки для повышения клейкости резиновых смесей в производстве шин и для улучшения технологических и потребительских свойств РТИ. Октофор-М - заменитель импортных смол Sр -1047, Sр - 1068 и канифоли.

По комплексу свойств смола Октофор - N как повыситель клейкости, на сегодняшний день является наиболее эффективной.

Заключение.

1. Для повышения конфекционной клейкости целесообразно применять алкилфенолформальдегидные смолы (АФФС) в смесях на основе неполярных каучуков.

2. Смола Октофор - N как повыситель клейкости, на сегодняшний день является наиболее эффективной.

Список литературы

1. Воробьев А. Фенолформальдегидные смолы. / А.Воробьев // Журнал «Компоненты

и технологии». № 7, 2003.

2. МалышевА.И. Анализ резин. М.: Химия, 1977. 232 с.

3. Охотина Н.А., Ведяшкина Д.А., Ильязов М.Ф. «Алькорез 2975 - новая технологическая добавка для резиновых смесей» / Н.А. Охотина, Д.А. Ведяшкина, М.Ф. Ильязов // Вестник Казанского технологического университета. № 7, 2011. С. 104-110.

4. Шарипов Э.Н. Технология получения и применение малеинизированных полупродуктов синтеза изопрена для улучшения конфекционных свойств шинных резиновых смесей: дисс. к.т.н. / Э.Н. Шарипов. Казань. КГТУ, 2009. 136 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.