CC BY
27
6. Samady M. A, Mirzakulov Kh.Ch., etc. Research of process deslurrying of sylvinite ores of the Tyubegatan deposit/Chemistry and chemical technology. - Tashkent, 2015. - № 4. - P. 57-62.
7. Samady M. A, Turaev K. A., Mirzakulov Kh.Ch. Research on improvement of quality hydromechanical deslurrying ores of the Tyubegatan deposit//«Problems of introduction of innovative ideas, technologies and projects in manufactures »: The Collection of materials of Republican scientific and technical conference. On May, 16-17th, 2014 Jizzah 2014. P. 357-358.
8. Methods of the analysis of complex fertilizers//Vinnik M. M, Erbanova L. N., etc. - M: Chemistry. 1975. - 218 p.
Teshabayeva Elmira, Tashkent chemical-technological institute, associate professor Seydabdullayev Yakhyo, Tashkent chemical-technological institute, senior researcher Ibodullayev Akhmadzhon, Tashkent chemical-technological institute, DrTech.Sci., professor E-mail: [email protected]
Influence research phosphate coating alkilolamids of fatty acids on formation of structure of the cross-linking grid and properties of composites
Abstract: In this article of influence the phosphate coating of alkillolamid of fatty acids on kinetics of curing of rubbers is given results research. Show high-speed sulfuric curing without reversion signs at a stage of formation of structure of a cross-linking grid.
Keywords: Influence, kinetics, phosphate coating, alkilloamids, sulfuric curing, physicomechanical properties, dynamic endurance.
Тешабаева Элмира, доцент Сейдабдуллаев Яхё, соискатель Ибодуллаев Ахмаджон, д. т.н., профессор Ташкентский химико-технологический институт, Узбекистан E-mail: [email protected]
Исследование влияния фосфотированных алкилоламидов жирных кислот на формирование структуры вулканизационной сетки и свойств композитов
Аннотация: В данной стати приводится результаты исследование влияние фосфотированных алкиллола-мидов жирных кислот на кинетики вулканизации каучуков. Показана высокоскоростная серная вулканизация без признаков реверсии на стадии образования структуры вулканизационной сетки.
Ключевые слова: Влияние, кинетика, фосфотирование, алкиллоамиды, серная вулканизация, физико-механические свойства, динамическая выносливость.
Введение. Известны многие органические соеди- основное требование — сочетание высокой вулкани-
нения, способные ускорять процесс серной вулкани- зационной активности с отсутствием преждевремен-
зации, т. е. процесс взаимодействия каучука с серой. ной вулканизации в температурных условиях техно-
Однако, предъявляемые к вулканизующим системам логической обработки резиновых смесей — весьма
ограничивает перечень ускорителен вулканизации, нашедших широкое промышленное применение. В этом аспекте одной из актуальных задач является разработка новых высокоэффективных ускорителей вулканизации эластомеров с различными составами.
Физико-химические свойства ускорителей во многом определяются природой электродонорных и электроакцепторных заместителей и их электронным строением [1]. В связи с этим можно было полагать, что наличие донорно-акцепторного характера ускорителя фосфотированных алкилоламидов жирных кислот полученного из хлопкового соапостока благоприятствует осуществлению процесса структурирования вулканизации эластомеров.
Объекты и методы исследования. Были изучены [2; 3]особенности вулканизации резиновых смесей на основе каучуков СКИ-3 и СКМС-30 АРКМ-15 (стандартных рецептур) с фосфотированных алкилоламидов жирных кислот. Молекулярная масса фосфотированных алкилоламидов жирных кислот в интервале 850-10-20, ИК-спектроскопическим методом установлено наличие интенсивных характеристических полос поглощения в областях 900, 1070, 1210, 1310 и 1370 см1 и умеренного поглощения при 2360, 2930 и 3300 см1, указывают на присутствие = СО, -Н, = Р = О, = О, = N - Н групп соответственно.
Химическое строение фосфатированных алкилло-ламидов жирных кислот: О
r-conc2h4o С2Н4он
ОС2Н4-
N
c2H4N
c2h4nh
с2н4он с2н4он С2Н4ОН
ОС2Н4 N — С2Н4МН с2н4он с2н4он
Кинетика вулканизации резиновых смесей изучали на реометре «Монсанто».
Результаты и обсуждения. Благодаря наличию функциональных полярных групп фосфатированных алкиллоламидов жирных кислот может проявлять поверхностно-активные свойства. Изучены изотермы поверхностного натяжения водных растворов фосфатированных алкиллоламидов жирных кислот в зависимости от длины углеводородного радикала. Определено, что с увеличением С2 Н4 — групп в углеводородном радикале возрастает гидрофобность молекулы фосфатированных алкиллоламидов жирных кислот, которая приводит к возникновению процессов ассоциации в домицелярной области и тем самым влияет на фор-
мирование адсорбционного слоя на границе раздела фаз. На основании изучения влияния количества углеводородного радикала и полярных ОН, СОО — групп на адсорбционные свойства фосфатированных алкиллоламидов жирных кислот показана возможность целенаправленного варьирования адсорбционных взаимодействий на границе раздела фаз, имеющее важное значение при формировании структуры композиционных эластомерных материалов.
Как показали результаты исследований кинетических кривых вулканизации смесей на основе метил-стирольного каучука, с увеличением концентрации фосфатированных алкиллоламидов жирных кислот происходит увеличение индукционного периода, свидетельствующее о возрастании стойкости эластомерных композиций к преждевременной вулканизации. Важнейшей особенностью предлагаемого фосфатированных алкиллоламидов жирных кислот является замедление процесса в начальной стадии вулканизации, которое обусловлено тем, что композиции в течение длительного времени могут находиться в вяз-котекучем состоянии. Это обстоятельство крайне важно при вулканизации дублированных смесей, при которых увеличение продолжительности пребывания в зоне стыка в вязкотекучем состоянии приводит к повышению прочности связей многослойных резин и изделий различной конфигурации.
На основании полученных результатов установлено влияние температурно-временных факторов и концентрации фосфатированных алкиллоламидов жирных кислот на кинетику вулканизации эластомерных композиции на основе нитрильных каучуков. Показана высокоскоростная серная вулканизация композиций без признаков реверсии на стадии образования структуры композитов. А в смесях на основе изопреновых каучуков наблюдаются (Рис. 1) сокращение индукционного периода и заметное возрастание скорости вулканизации, и широкое плато вулканизации.
Сопоставляя кинетические данные композиции на основе вышеизложенных каучуков следует отметить относительно высокую скорость вулканизации композиции на основе изопренового каучука, обусловленные спецификой строения фосфатированных алкиллоламидов жирных кислот и изопренового каучука.
В результате проведенных исследований получены данные позволяющие сделать заключение о предполагаемым механизме действия фосфотированных алкилоламидов жирных кислот.
Рисунок 1. Кинетика вулканизации резиновых смесей на основе каучуков СКИ-3 (а) и СКМС-30 АРКМ-15 (б). Содержания фосфатированных алкиллоламидов жирных кислот и дибензотиазолилдисульфид 2 (1.1'), 3 (2.2) и 5 (3.3') мас. ч. на 100 мас. ч. каучука
1. Процесс сопровождается образованием промежуточного сульфидирующего комплекса цинка
2. Образовавшийся комплекс является источником генерации фрагментов Я8х — полисульфидных подвесок ускорителей. В отличие от Я8х — полисульфидных радикалов, Я^ — моносульфидные радикалы более активны, которые вступают в реакцию присоединения по двойной связи макромолекулы, превращаясь в дальнейшем в поперечные связи каучука по схеме:
С2Н4ОН il
n = 2^3; Ка - макромолекулы каучука
Важнейшей особенностью ускорителей вулканизации эластомеров является их влияние на структуру вулканизационной сетки и свойства вулканизатов. В этой связи несомненный интерес представляет изучение фосфотированных алкилоамидов жирных кислот на структуру вулканизационной сетки. Интерес к дан-
ным соединениям обусловлен еще и тем, что благодаря большой концентрации аминогрупп в алифатической цепи и ярко выраженным поверхностно активным свойствам становится возможным регулирование структуры вулканизационной сетки.
При введении фосфотированных алкилоамидов жирных кислот в состав эластомерной композиции не только ускоряется процесс вулканизации в результате сокращения индукционного периода и более интенсивного сшивания, но и меняется также структура вулканизационной сетки и технические свойства композиции (Рис. 2).
Рисунок 2. Зависимость содержания связанной серы (1) и степени сшивания (2) резин на основе СКИ-3, содержащих по 3 мас. ч. ускорителей фосфотированных алкилоамидов жирных кислот (-Д-) и дибензотиазолилдисульфид (-•-) от продолжительности вулканизации (т).
Как видно из рисунков влияние фосфотированных алкилоамидов жирных кислот на структуру сетки на основе каучука СКИ-3 близки к композициям на основе СКН-18, где максимум содержания связанной серы по времени совпадает с максимумом сшивки. Данное указывает на то, что в начальных стадиях вулканизации образуются полисульфидные связи, кото-
рые при дальнейшем нагревании переходят в связи с меньшим числом атомов серы. Характерным для фосфотированных алкилоамидов жирных кислот в данных композициях является уменьшение степени сульфидности поперечных связей в оптимуме вулканизации при одновременном увеличении густоты сетки.
160
120
(D
К
к
св
X >>
ю
св
X
ф , мас.ч
Рисунок 3. Зависимость густоты сетки (1) и набухания (2) эластоиерных композиций на основе каучука СКИ-3 от содержания фосфотированных алкилоамидов жирных кислот (-Д-) и дибензотиазолилдисульфид (-о-).
Изменение структуры вулканизационной сетки свидетельствует о том, что усиливается гетерогенный
характер реакций, уменьшается доля серы и ускорителя, расходующихся в побочных реакциях. Следствием
гетерогенного характера реакции является формирование вулканизационной сетки с более узкой межмолекулярной реакцией активных цепей, что приводит к созданию эластомерных композиций с высоким модулем упругости.
Вышесказанное предположение подтверждает результаты исследования кинетики набухания вулканизованной резиной (Рис. 3) видно, что композиции на основе СКИ-3, содержащие фосфотированных алкилоамидов жирных кислот, более медленно поддаются набуханию, чем вулканизатов, содержащие серийные ускорители. Указанное обстоятельство наблюдается также в композициях на основе стироль-ных и нитрильных каучуков и сохраняются с увеличением их содержания. Все это свидетельствует о более плотном образовании и увеличении доли внутримо-
Исследованиями установлено, что фосфотированных алкилоамидов жирных кислот заметное влияние оказывают на физико-механические и, динамические свойства композитов. Исследования показали, что с ростом содержания фосфотированных алкилоамидов жирных кислот в составе композиции на основе каучуков СКМС-30 РП физико-механические свойства, динамическая выносливость при многократном растяжении и сжатии и коэффициент теплостойкости увеличивается и ее наибольшее значение наблюдается при содержание 3,5-4,5 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука (Табл. 1).
Указанное обстоятельство крайне важно при создании резинотехнические изделий, эксплуатируемых в экстремальных условиях, где влияют динамические и тепловые нагрузки.
лекулярных связей.
Таблица 1. - Физико-механические и динамические свойства эластомерных композиций на основе каучука СКМС-30 РП, содержащих фосфотированных алкилоамидов жирных кислот
Содержание фосфотированных алкилоамидов жирных кислот, мас. ч. Наименование показателей
fp, МПа Е ,% отн Е ,% ост Р, кН/н а N 10-3 рас цикл К по отн. т УДЛ
1 2,8 1200 62 14 5 0,20
2 5,6 880 44 28 25 0,41
3 11,8 660 18 62 200 0,84
4 12,1 650 18 64 180 0,91
5 11,2 360 12 60 160 0,62
6 11,8 340 10 48 80 0,74
Проведенные исследования показали, что фосфотированных алкилоамидов жирных кислот в качестве ускорителей вулканизации эластомеров позволяют целенаправленно регулировать структуру вулканизационной сетки при одновременном улучшении их комплекса свойств. Эксплуатационные свойства разработанной композиции с применением фосфотированных алкилоамидов жирных кислот
в качестве ускорителя, полностью соответствуют контрольным.
Таким образом полученные данные свидетельствуют о возможности применения фосфотиро-ванных алкилоамидов жирных кислот в качестве ускорителя в рецептуре эластомерных композиций широкого назначения без изменения действующего технологического процесса и регламента.
Список литературы:
1. Ибадуллаев А. Физико-химическая модификация композиционных эластомерных материалов полифункционального назначения//Ж. Композиционные материалы. - 2000. - № 1. - С. 48-50.
2. Юлдашев Д. Я., Юсупбеков А. Х., Ибадуллаев А. Негматов С. С. Новый ускоритель вулканизации для бута-диен-стирольный каучуков//Ж. Каучук и резина. - М. - 1997. - № 3. - С. 46-48.
3. Юлдашев Д. Я., Юсупбеков А. Х., Ибадуллаев А., Тиллаев С. К. Влияние азотсодержащего ускорителя на структурообразование и свойства вулканизатов.//Ж. Узбекский химический журнал. -1998. - № 4. -С. 57-60.
