CC BY
75
УДК 678.049.4
С. Н. Каюшников, Н. Р. Прокопчук, Е. П. Усс,
И. В. Алфимов
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЦИНКОСОДЕРЖАЩИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ДОБАВОК
НА ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕЗИН
Ключевые слова: каучук, эластомерная композиция, цинкосодержащая технологическая добавка, физико-механические показатели,
плотность сшивания.
В данной работе изучалось влияние цинкосодержащих технологических добавок при частичной или полной замене оксида цинка на физико-механические показатели ненаполненных эластомерных композиций на основе синтетических полиизопренового и маслонаполненного бутадиен-стирольного каучуков. Определено, что частичная замена оксида цинка на цинкосодержащие технологические добавки в соотношении 3:1 и 1:1 не оказывает значительного влияния на основные физико-механические показатели резин до и после теплового старения. Установлено, что введение в эластомерные композиции цинкосодержащих добавок в комбинации с оксидом цинка больше соотношения 1:1 приводит к ухудшению свойств резин, что, по-видимому, связано с влиянием химической природы добавки на плотность сшивки и структуру поперечных связей резин.
Keywords: rubber, elastomer composition, zinc-containing processing aids, physical and mechanical properties, crosslinking density.
In this paper, we examined the effect of zinc-containing processing aids under partial or total replacement of zinc oxide on physico-mechanical properties of unfilled elastomeric compositions based on synthetic polyisoprene and oil-extended styrene butadiene rubber. It was determined that the partial replacement of zinc oxide to zinc containing processing aids in a ratio of 3: 1 and 1: 1, had no significant influence on the basic physical and mechanical properties of rubbers before and after heat aging. The introduction in the zinc-containing elastomer composition additives in combination with zinc oxide over 1: 1 ratio leads to deterioration of rubber properties, which is apparently due to the influence of additives on the chemical nature of the crosslink density and structure of cross-linking of rubbers.
Введение
Технологически активные добавки - это химические вещества, которые при введении в резиновые смеси в небольшом количестве повышают ряд технологических и технических свойств резин и резино-кордных систем. С химической точки зрения, технологические добавки, в основном, представляют собой поверхностно-активные вещества (ПАВ), отличающиеся структурой полярной и неполярной частей молекулы. Данные добавки играют существенную роль не только в процессах приготовления и переработки резиновых смесей, но и при вулканизации эластомер-ных композиций, способствуя улучшению диспергирования и равномерному распределению труднорастворимых порошкообразных компонентов вулканизующей группы, а также регулированию межфазных взаимодействий на границах раздела фаз при образовании действительного агента вулканизации [1-4].
Активаторы вулканизации являются одними из важных компонентов вулканизующих систем, без которых, в большинстве случаев, нельзя получить технически ценные вулканизационные структуры. Обычно применяют неорганические и органические активаторы вулканизации. Наиболее распространёнными активаторами являются оксид цинка в сочетании с жирными кислотами: стеариновой, олеиновой и др. [5-8].
Жирные кислоты в температурно-временных условиях реальных процессов изготовления резиновых смесей взаимодействуют с оксидом цинка с образованием соответствующих солей, состоящих из типично дифильных молекул, склонных к ассоциации и мицеллообразованию. Предполагают, что вулканизующие агенты и ускорители солюбилизируются в полярном ядре мицеллы, что приводит к повышению
их растворимости в каучуке и равномерности распределения. Это в свою очередь вызывает увеличение скорости химических реакций, приводящих к сшиванию макромолекул каучука. Благодаря ускорению образования комплекса активатор-ускоритель в локальных объемах полярного ядра мицелл обеспечивается образование действительного агента вулканизации. Помимо значительного увеличения скорости сшивания в главном периоде с сохранением или увеличением индукционного периода наблюдается увеличение плотности сшивки вулканизата при одновременном улучшении технических свойств резины, снижение сульфидности поперечных связей, способствующее увеличению теплостойкости резин [9-11].
Несмотря на то, что оксид цинка признан лучшим активатором серной вулканизации, в последнее время возникает все больше беспокойств по его влиянию на окружающую среду и организм человека. Это связано с тем, что в процессе производства, в течение использования резиновых изделий (в том числе шин), в процессе утилизации, например, через выщелачивание в участках закапывания мусора происходит выброс оксида цинка в окружающую среду [12].
В связи с этим актуальным представляется использование цинкосодержащих технологических добавок, позволяющих снизить содержание экологически небезопасного оксида цинка в эластомерных композициях.
Целью данной работы являлось определение влияния цинкосодержащих технологических добавок при частичной или полной замене оксида цинка на физико-механические свойства ненаполненных эла-стомерных композиций на основе каучуков общего назначения.
Экспериментальная часть
Объектами исследования являлись ненаполнен-ные эластомерные композиции на основе синтетических каучуков общего назначения СКИ-3 и СКМС-30 АРКМ-15, в которые вводились цинкосодержащие добавки в индивидуальном виде и в различных соотношениях с оксидом цинка: 3:1, 1:1, 1:3. Общая дозировка технологических добавок составляла 5,0 мас.ч. на 100,0 мас.ч. каучука.
Цинкосодержащие технологические добавки представляют собой смесь цинковых солей жирных кислот, синтезированных с использованием различного вида сырья. Так, добавка СЦС1 отличается высоким содержанием олеиновой кислоты, добавка СЦС2 представляет собой смесь цинковых солей на основе стеариновой и олеиновой кислот в определенном соотношении, а добавка СЦС3 не содержит в своем составе ненасыщенных жирных кислот.
Определение физико-механических показателей вулканизатов до и после теплового старения определялись согласно ГОСТ 270-75 и ГОСТ 9.024-74. Плотность поперечного сшивания модифицированных вулканизатов определяли по уравнению Флори -Ренера на основании данных равновесного набухания в толуоле при температуре (23 ± 2)°С [13].
Вулканизация является завершающим процессом производства резиновых изделий, во многом определяющим их поведение при эксплуатации. Применение активаторов вулканизации вместе с серой и ускорителями позволяет оказывать влияние не только на кинетику процесса вулканизации, но и на структуру резины [14]. Установлено, что в присутствии активаторов увеличивается плотность сшивания при одном и том же количестве связанной серы, уменьшается степень сульфидности поперечных связей, что обеспечивает получение резин с высокими механическими свойствами [15]. В таблице 1 приведены основные деформационно-прочностные показатели исследуемых резин.
Из данных таблицы видно, что увеличение содержания в составе резиновых смесей на основе исследуемых каучуков цинкосодержащих технологических добавок приводит к некоторому снижению условной прочности при растяжении резин. Выявлено, что для резины на основе СКИ-3 с ZnO показатель условной прочности при растяжении составляет 28,6 МПа, а для резины с добавкой СЦС1 данный показатель с увеличением содержания компонента в эластомерной композиции находится в пределах 28,3-23,0 МПа. Использование в резиновых смесях исследуемых цинкосодержащих компонентов в комбинации с ZnO в соотношении 3:1 и 1:1 в наименьшей степени оказывает влияние на прочностные свойства резин. Так, для резин, содержащих добавки типа СЦС1 , СЦС2 и СЦС3 в указанных соотношениях с ZnO, показатель условной прочности при растяжении изменяется в диапазоне 29,0 МПа (для резин с СЦС2) - 26,7 МПа (для резин с СЦС3). Показатель относительного удлинения при разрыве для всех исследуемых резин на основе СКИ-3 находится в пределах 880-950 %, т.е. в пределах погрешности допустимых ГОСТ на данный вид измерения.
Повышение дозировки цинкосодержащих технологических добавок в резиновых смесях на основе СК(М)С-30 АРКМ-15 также приводит к некоторому снижению показателя условной прочности при растяжении резин. Для резины с оксидом цинка данный показатель имеет значение 1,9 МПа, а для резины с добавкой СЦС3, с увеличением содержания данного компонента в составе эластомерной композиции, показатель условной прочности при растяжении составляет 1,9-1,6 МПа. Показатель относительного удлинения при разрыве для всех исследуемых эла-стомерных композиций на основе СК(М)С-30 АРКМ-15 находится в пределах допустимых ГОСТ и составляет 480-530 %. Такой характер изменения свойств резин на основе используемых каучуков при введении цинкосодержащих технологических добавок, вероятно обусловлен не только особенностями строения эластомерной матрицы, но и различиями структуры полученных вулканизатов, а именно плотностью поперечной сшивки и природой образующихся связей между макромолекулами каучука. Действие оксида цинка как активатора вулканизации объясняется взаимодействием вулканизующих агентов на его поверхности с образованием устойчивых промежуточных веществ, которые затем превращаются в солеобразные соединения ускорителя. Ввиду ограниченной растворимости вулканизующего агента в эластомере или прочной связи продуктов распада вулканизующих агентов с оксидом образование поперечных связей происходит вблизи поверхности оксида металла, т.е. имеет место топохи-мическая реакция. Образующаяся пространственная структура имеет характер полифункционального узла, что, по-видимому, является необходимым условием для получения сеток с высокими механическими свойствами [16]. В тоже время стеараты и олеаты металлов, являясь поверхностно-активными веществами, находятся в среде эластомера в виде мицелл и имеют ионизированную форму [17]. Определено [11], что, ПАВ в среде каучука образуют так называемые обратные мицеллы, поскольку полярные группы дифильных молекул концентрируются в ядре мицеллы. Ввиду того, что большинство компонентов вулканизующей системы являются полярными веществами, то вероятно, в присутствии ПАВ они солюбилизируются в полярном ядре обратных мицелл и более равномерно распределяются в объеме смеси.
Таким образом, частичная замена оксида цинка на цинкосодержащую технологическую добавку в соотношении 3:1 и 1:1 практически не оказывает влияния на основные физико-механические показатели резин. Это может быть обусловлено увеличением содержания поверхностно-активных веществ в исследуемых резинах, приводящее к более равномерному распределению компонентов вулканизующей системы в среде эластомера, что обеспечивает получение более микрооднородного распределения поперечных связей и узлов сетки в объеме вулкани-зата. В тоже время некоторое снижение прочностных свойств резин с повышением количества цин-косодержащих добавок, вероятно, обусловлено недостаточным количеством оксида цинка, что, может
приводить к уменьшению плотности сшивки вулка-низационной структуры и оказывать влияние на природу поперечных связей.
Для установления влияния исследуемых компонентов на структуру поперечных связей было определено изменение физико-механических показателей исследуемых резин в процессе теплового старения (табл.1).
Из представленных в таблице 1 данных видно, что введение СЦС1, СЦС2, СЦС3 в комбинации с оксидом цинка в соотношении 3:1 и 1:1 в эластомер-ные композиции на основе СКИ-3 позволяет получать резины, не уступающие по термоокислительной стойкости, резинам с ZnO.
Таблица 1 - Условная прочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве (£р) исследуемых резин с композиционным активатором и их изменение (5П и S£) после теплового старения
Наименование компонентов (их соотношение) Резины на основе СКИ-3 Резины на основе СК(М)С-30АРКМ-15
до теплового старения после теплового старения после 120 часов теплового старения до теплового старения после 72 часов теплового старения после 120 часов теплового старения
fp, МПа £р,% З,, % Бе, % % Бе, % МПа £р,% % Бе, % % Бе, %
ZnO 28,6 890 -21,3 -34,8 -44,7 -49,4 1,9 530 5,3 -34,0 13,6 -39,6
ZnO: СЦС1 (3:1) 28,3 900 -19,1 -31,1 -42,0 -44,4 1,9 500 10,5 -32,0 15,8 -40,0
ZnO: СЦС1 (1:1) 27,0 920 -20,0 -29,3 -41,5 -46,7 1,9 520 15,8 -34,6 21,1 -40,3
ZnO: СЦС1 (1:3) 25,9 910 -24,3 -34,1 -45,4 -48,4 1,3 510 23,1 -37,3 38,5 -47,1
ад 23,0 930 -25,7 -35,5 -47,0 -51,6 1,3 490 18,2 -38,8 36,4 -46,9
ZnO: СЦС2 (3:1) 29,0 900 -18,2 -30,0 -41,0 -40,0 2,0 520 10,0 -30,7 15,0 -38,5
ZnO: СЦС2 (1:1) 28,3 920 -18,4 -29,3 -41,7 -42,4 2,0 500 10,0 -26,0 10,0 -36,0
ZnO: СЦС2 (1:3) 26,9 940 -21,6 -32,0 -44,6 -43,6 1,8 500 11,1 -30,0 16,7 -40,0
СЦС2 25,1 950 -23,1 -34,7 -46,2 -47,4 1,6 490 18,8 -28,6 25,0 -42,9
ZnO: СЦС3 (3:1) 28,1 880 -19,9 -29,5 -42,7 -40,9 1,9 480 5,3 -33,3 15,8 -41,7
ZnO: СЦС3 (1:1) 26,7 900 -22,1 -31,1 -44,2 -43,3 1,8 490 16,7 -34,7 16,7 -38,8
ZnO: СЦС3 (1:3) 24,2 920 -24,1 -34,8 -47,5 -45,6 1,6 490 6,3 -36,7 18,8 -46,9
СЦСз 23,1 910 -26,0 -35,2 -49,0 -47,2 1,6 490 - -34,7 6,3 -46,9
Так, изменение относительного удлинения при разрыве резин с традиционным активатором составляет -34,8% и -49,4 % после 72 и 120 часов теплового старения соответственно, а для резин, содержащих комбинации компонентов в указанных соотношениях максимальные значения этого показателя —31,1% и -46,7% после 72 и 120 часов теплового старения соответственно. Аналогичные изменения показателей выявлены и для условной прочности при растяжении резин. Значение для резины с оксидом цинка составляет -21,3% и -44,7% после 72 и 120 часов теплового старения соответственно. В тоже время для резин с комбинациями компонентов в соотношении 3:1 и 1:1 максимальное значение составляет для резины с СЦС3 -22,1 % после 72 часов и -44,2% после 120 часов теплового старения.
Анализ полученных данных для эластомерных композиций на основе СК(М)С-30АРКМ-15 показал, что, как и в случае вулканизатов для СКИ-3, применение комбинаций ZnO с цинкосодержащими технологическими добавками в соотношении 3:1 и 1:1 позволяет получать резины, не уступающие по термоокислительной стойкости вулканизатам с промышленным активатором. Так, для резины с оксидом цинка изменение относительное удлинение при разрыве составляет -34,0 и -39,6 % после 72 и 120 часов теплового старения соответственно, а для резин с исследуемыми добавками в вышеуказанных соот-Таблица 2 - Показатели пространственной сетки исследуемых резин
ношениях наибольшее значение S6 наблюдается для резины с СЦС3 -34,7 % после 72 часов теплового старения и -41,7 % после 120 часов теплового старения.
При действии на эластомеры повышенной температуры происходит деструкция и сшивание макромолекул, деполимеризация, изменение степени насыщенности, выделение летучих продуктов, а на воздухе - также окисление, образование карбонильных и других кислородсодержащих групп. Характер и скорость этих процессов зависят от типа каучука, состава резиновой смеси, температуры. Воздействие температуры и кислорода воздуха приводит к распаду полисульфидных связей, при этом данный процесс происходит несоизмеримо быстрее окислительного распада макромолекул каучука. Термический распад полисульфидных связей сопровождается снижением степени их сульфидности и выделением серы, которая может в дальнейшем участвовать в образовании новых связей [18]. Введение активатора вулканизации оказывает непосредственное влияние на процессы изменения сульфидности связи и плотности пространственной сетки резин как на стадии вулканизации, так при термическом старении.
В таблице 2 представлены результаты исследований показателей пространственной сетки вулка-низатов на основе СКИ-3 и СК(М)С-30 АРКМ-15 до и после теплового старения.
Показатели пространственной сетки резин
Наименование ком- до старения после 72 часов теплового после 120 часов теплового
понентов (их соот- старения старения
ношение) Мс, п-10-19, ^105, Мс, п-10-19, ^105, Мс, п-10-19, ^105,
кг/моль 3 см моль/см3 кг/моль 3 см моль/см3 кг/моль 3 см моль/см3
Резины на основе СКИ-3
ZnO 16032 3,42 5,68 13719 3,99 6,63 10797 4,02 6,68
ZnO: СЦС1 (3:1) 16122 3,27 5,56 17183 3,08 5,23 16826 3,15 5,35
ZnO: СЦС1 (1:1) 16456 3,20 5,43 17368 3,05 5,17 16924 3,15 5,33
ZnO: СЦС1 (1:3) 16674 3,19 5,40 17582 3,04 5,16 17203 3,07 5,22
СЦС1 17670 3,05 5,15 17199 3,12 5,21 16569 3,24 5,41
ZnO: СЦС2 (3:1) 15997 3,42 5,71 16129 3,35 5,59 14345 3,74 6,24
ZnO: СЦС2 (1:1) 16234 3,36 5,61 16426 3,29 5,49 14781 3,67 6,13
ZnO: СЦС2 (1:3) 16511 3,26 5,44 16743 3,22 5,38 15438 3,49 5,89
СЦС2 17013 2,97 5,02 16197 3,30 5,58 15302 3,44 5,82
ZnO: СЦС3 (3:1) 16047 3,31 5,60 16298 3,21 5,43 15866 3,38 5,71
ZnO: СЦС3 (1:1) 16001 3,26 5,51 16791 3,18 5,37 16099 3,25 5,49
ZnO: СЦС3 (1:3) 16689 3,18 5,38 17095 2,96 5,01 17198 3,11 5,27
СЦС3 17204 3,11 5,29 16387 3,19 5,42 16093 3,25 5,53
Резины на основе СК(М)С-30 АРКМ-15
ZnO 10981 5,10 8,47 9474 5,91 9,82 9246 5,98 9,94
ZnO: СЦС1 (3:1) 13003 4,28 7,11 9678 5,83 9,69 9300 5,96 9,91
ZnO: СЦС1 (1:1) 14987 3,87 6,43 10022 5,62 9,33 9802 5,78 9,59
ZnO: СЦС1 (1:3) 15432 3,60 5,97 10796 5,26 8,73 10398 5,42 8,99
СЦС1 16579 3,48 5,71 14325 4,02 6,59 13120 4,28 7,02
ZnO: СЦС2 (3:1) 10789 5,19 8,51 9195 6,07 9,95 8973 6,11 10,02
ZnO: СЦС2 (1:1) 10883 5,16 8,46 9311 6,00 9,83 9211 6,04 9,90
ZnO: СЦС2 (1:3) 12548 4,89 8,02 10004 5,57 9,13 9613 5,92 9,70
СЦС2 12900 4,86 7,96 11452 5,08 8,32 10457 5,45 8,92
ZnO: СЦС3 (3:1) 13046 4,31 7,05 9994 5,73 9,38 9591 5,97 9,77
ZnO: СЦС3 (1:1) 12996 4,39 7,19 10452 5,51 9,03 9859 5,84 9,57
ZnO: СЦС3 (1:3) 16014 3,53 5,78 10800 5,31 8,69 10500 5,44 8,90
СЦС3 16815 3,39 5,59 13010 4,33 7,14 12804 4,42 7,29
Примечание: Мс - средняя молекулярная масса отрезка молекулярной цепи, заключенного между двумя поперечными связями, кг/моль; п - количество поперечных связей в 1 см3 вулканизата, см3; V - плотность поперечного сшивания, моль/см3.
Из представленных данных видно, что для резины с оксидом цинка с увеличением времени теплового старения наблюдается повышение показателя плотности поперечного сшивания. Так, плотность поперечного сшивания резины до старения составляла 5,6810-5 моль/см3, а после теплового старения в течение 72 часов - 6,63 10-5 моль/см3 и 6,6810-5 моль/см3 после 120 часов. Увеличение плотности поперечного сшивания вулканизатов может быть связано с перегруппировкой поперечных связей, а именно уменьшением их сульфидности в процессе воздействия повышенной температуры, что приводит к снижению прочностных и эластических свойств резин. Полученные данные коррелируют с результатами по определению стойкости резин к термоокислительному старению. Для резин, содержащих исследуемые компоненты, выявлен несколько иной характер изменения структуры вулканиза-тов с течением времени теплового старения. В данном случае наблюдается некоторое уменьшение плотности сшивки вулканизатов после 72 часов теплового старения, а затем с увеличением времени воздействия повышенной температуры наблюдается повышение показателя плотности вулканизацион-ной структуры. Так, для резины, содержащей комбинацию оксид цинка и СЦС1 в соотношении 3:1
показатель плотности сшивания до старения был равен 5,56 • 10-5 моль/см3, а после 72 и 120 часов теплового старения составил 5,23 • 10-5 моль/см3 и 5,35 •Ю-5 моль/см соответственно. Такие изменения структуры резин могут быть обусловлены наличием в составе исследуемых компонентов ненасыщенных жирных кислот, которые, возможно, оказывают влияние на термоокислительные процессы, протекающие в объеме вулканизатов при действии повышенной температуры. Следует отметить, что все вулка-низаты с исследуемыми добавками характеризуются более низкой плотностью поперечного сшивания по сравнению с резиной с оксидом цинка. При этом наиболее высокие показатели плотности структуры имеет резина, содержащая комбинацию оксид цинка и СЦС2 в соотношении 3:1 (5,7110-5 моль/см3до старения и 5,59 10-5 моль/см3, 6,24 10-5 моль/см3 после 72 и 120 часов теплового старения соответственно). Для резин, в которых осуществлялась полная замена оксида цинка на цинкосодержащую технологическую добавку, установлено, что с увеличением продолжительности теплового старения плотность поперечного сшивания увеличивается. Так, для резин с цинкосодержащей добавкой СЦС1 показатель плотности сшивания до старения был равен 5,15 • 10-5 моль/см3, а после старения составил
5,21 • 10-5 моль/см3 (72 часа) и 5,41 10-5 моль/см3 (120 часов). Аналогичные зависимости выявлены и для других резин, содержащих взамен оксида цинка исследуемые компоненты. Сложный композиционный состав цинкосодержащих технологических добавок, вероятно, оказывает влияние как на формирование поперечных связей в процессе вулканизации, так и на изменение структуры вулканизатов при воздействии повышенной температуры. В тоже время высокая стойкость резин, содержащих комбинации оксида цинка с исследуемыми компонентами к термоокислительному старению может быть обусловлена наличием в структуре вулканизатов более термостойких связей, а именно поперечных связей меньшей сульфидности.
Для резин на основе СК(М)С-30 АРКМ-15 в процессе теплового старения происходит увеличение плотности поперечного сшивания всех исследуемых вулканизатов. Определено, что резины с цин-косодержащей добавкой СЦС2, введенной в эласто-мерные композиции в комбинации с ZnO в соотношениях 3:1 и 1:1, имеют незначительные различия по показателю плотности сшивки по сравнению с резиной с оксидом цинка. Значение показателя плотности сшивания для резины с традиционным активатором до теплового старения составил 8,47-10-5 моль/см3 и после 72 часов старения -9,82-10 моль/см3 , а для резин с указанными комбинациями данный показатель равен 9,95-10-5 моль/см3 и 9,83-10-5 моль/см3 соответственно. Такой же характер изменения структуры вулканизационной сетки выявлен и после 120 часов теплового старения. Резины, содержащие технологические добавки СЦС1, СЦС3 в комбинациях с оксидом цинка в соотношениях 3:1 и 1:1 имеют несколько меньшие показатели плотности структуры вулканизатов. Следует отметить, что при частичной замене более 50% и полной замене оксида цинка на цинкосодержащие компоненты плотность сшивки вулканизатов значительно меньше по сравнению с резиной с традиционным активатором. Так, резина с оксидом цинка после 120 часов теплового старения имеют показатель плотности сшивания равный 9,94-10-5 моль/см3, а резины, содержащие СЦС3 в комбинации с оксидом цинка в соотношении 1:3 и при полной замене оксида цинка на исследуемый компонент, характеризуются V равным 8,90-10-5 моль/см3 и 7,29-10-5 моль/см3 соответственно.
Таким образом на основании полученных данных выявлено, что частичная замена оксида цинка на цинкосодержащие технологические добавки приводит к некоторому уменьшению плотности поперечного сшивания вулканизатов, за исключением добавки СЦС2. При этом с увеличением содержания технологических добавок плотность сшивки уменьшается в большей степени и имеет минимальные значения в случае полной замены ZnO на исследуемые компоненты. Характер изменения свойств пространственной сетки вулканизатов при использовании в составе эластомерных композиций цинкосо-держащих компонентов, вероятно, обусловлен их влиянием на реакции полисульфидных подвесок, образовавшихся при взаимодействии сульфидиру-
ющего комплекса с каучуком, что приводит к формированию поперечных связей [10, 11].
Выводы
Выявлено, что частичная замена оксида цинка на цинкосодержащую технологическую добавку в соотношении 3:1 и 1:1 практически не оказывает влияние на основные физико-механические показатели резин на основе каучуков СКИ-3 и СК(М)С-30 АРКМ-15 до и после теплового старения. Это, возможно, связано с более равномерным распределением компонентов вулканизующей системы в среде эластомера, приводящее к получению более микрооднородного распределения поперечных связей и узлов сетки в объеме вулканизата, а также природой поперечных связей, формирующихся в процессе вулканизации. На основании определения показателей структуры вулканизатов выявлено, что снижение прочностных свойств резин с увеличением дозировки цинкосодержащих добавок, может быть, обусловлено меньшей плотностью сшивки вулкани-зационной структуры.
На основании проведенных исследований определено, что введение в эластомерные композиции цинкосодержащих добавок в комбинации с оксидом цинка больше соотношения 1:1 приводит к ухудшению свойств резин, что связано с влиянием химической природы добавки на процесс формирования пространственной структуры вулканизата.
Таким образом, результаты проведенных исследований показали целесообразность частичной замены оксида цинка на цинкосодержащие технологические добавки в эластомерных композициях на основе каучуков общего назначения, что позволит уменьшить загрязнение окружающей среды.
Литература
1 Д.С.Дик, Технология резины: рецептуростроение и испытания, НОТ, Санкт-Петербург, 2010. 620 с.
2 Б.С. Гришин, Е.А. Ельшевская, Т.И. Писаренко, Применение поверхностно-активных веществ для улучшения перерабатываемости резиновых смесей. ЦНИИТ-Энефтехим, Москва, 1987. 56 с.
3 F.S. Conant, Rubber Chemistry and Technology.- 1971. -V.44. - №2. - Р.397-439.
4 Г.В. Инсарова, Влияние поверхностно-активных веществ на переработку резиновых смесей и свойства резин. ЦНИИТЭнефтехим, Москва, 1980. 49 с.
5 Д.Л. Федюкин, Ф.А. Махлис, Технические и технологические свойства резин. Химия, Москва, 1985. 240 с.
6 V. A. Shershnev, Rubber Chemistry and Technology, 3, 537-541 (1982)
7 В.А. Шершнев, Каучук и резина, 1, 31-37 (2012)
8 Ю.С. Зуев, Вулканизующие системы. ОАО НИИЭМИ, Москва, 2003. С. 32-34
9 Б.С. Гришин, Материалы резиновой промышленности: монография. КГТУ, Казань, 2010. 506 с.
10 Ю.Ф. Шутилин, Физикохимия полимеров. Воронежская обл. тип., Воронеж, 2012. 838 с.
11 А.А. Донцов, Процессы структурирования эластомеров. Химия, Москва, 1978. 288 с.
12 Е.А. Астахова, Новые вулканизующие системы для композиций на основе бутадиен-нитрильных каучуков: автореф. дис. ... канд. хим. наук: 05.17.06, Москва, 2013. 24 с.
13 И. Ю. Аверко-Антонович, Р. Т. Бикмуллин, Методы исследования структуры и свойств полимеров. КГТУ, Казань, 2002. 604 с.
14 А.С. Кузьминский, С.М. Кавун, В.П. Кирпичев, Физико-химические основы получения, переработки и применения эластомеров. Химия, Москва, 1976. 368 с.
15 А.Е. Корнев, А.М. Буканов, О.Н. Шевердяев, Технология эластомерных материалов. Истерик, Москва, 2009. 504 с.
16 В.А. Шершнев, Каучук и резина, 2, 39-42 (2012)
17 Каучук и резина. Наука и технология / Б. Роджерс [и др.]; под. ред. Дж. Марка. Интеллект, Москва, 2011. 768 с.
18 Ю.Ф. Шутилин, Справочное пособие по свойствам и применению эластомеров. Воронежская обл. тип., Воронеж, 2003. 871 с.
© С. Н. Каюшников - первый заместитель генерального директора - главный инженер ОАО «Белшина», [email protected]; Н. Р. Прокопчук - член-корр. НАН Беларуси, д-р хим. наук, проф., проф. каф. технологии нефтехимического синтеза и переработки полимерных материалов Белорусского государственного технологического университета, [email protected]; Е. П. Усс - канд. тех. наук, асс. каф. технологии нефтехимического синтеза и переработки полимерных материалов Белорусского государственного технологического университета, [email protected]; И. В. Алфимов - магистрант гр. 526-М5 факультета технологии, переработки и сертификации пластмасс и композитов ФГБОУ ВО «КНИТУ».
© S. N. Kayushnikov - First Deputy Director General - Chief Engineer JSC «Belshina», [email protected]; N. R. Prokopchuk - Corresponding Member of the National Academy of Sciences of Belarus, DSc (Chemistry), Professor, Professor of the Department of Technology of Petrochemical Synthesis and Polymer Materials Processing of Belarusian State Technological University, [email protected]; E. P. Uss - Ph. D. (technical sciencies), assistant of the Department of Technology of Petrochemical Synthesis and Polymer Materials Processing of Belarusian State Technological University, [email protected]; I. V. Alfimov - student gr. 526-M5 Faculty of plastics and composite materials technology, processing and certification of Kazan National Research Technological University.
