CC BY
82
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОАДГЕЗИОННОЙ РЕЗИНОВОЙ СМЕСИ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНОГО И
ИЗОПРЕНОВОГО КАУЧУКОВ
Мустафаева Рена Эльдаровна,
младший научный сотрудник, Азербайджанская Государственная Нефтяная
Академия, Республика Азербайджан, г. Баку E-mail: rena-babaeva0@ rambler.ru
INVESTIGATION OF ADHESION RUBBER MIXTURES ON THE BASIS OF
ISOPRENE AND MODIFIED BY BUTADIENE-STYROL RUBBERS
Mustafaeva Rena
junior researcher, Azerbaijan State Oil Aсademy, Republic of Azerbaijan, Baku
АННОТАЦИЯ
Разработаны резиновые смеси на основе изопренового и модифицированного олигоэфирметакрилатом эпихлоргидрина бутадиен-стирольного каучуков и исследован комплекс свойств их вулканизатов. Показано, что полученные резины обладают улучшенными показателями деформационно-прочностных, адгезионных свойств и термической стабильности.
ABSTRACT
Rubber mixtures have been developed on the basis of isoprene and modified oligoefirmetacrylate epichlorhydrine butadiene - styrol rubbers and complex of properties of their vulcanizates has been investigated. In has been shown that obtained rubbers have improved indices of deformation-strength, adhesive properties and thermal stability.
Ключевые слова: резиновые смеси; изопреновый каучук; бутадиен-стирольный каучук; механо-химическая модификация.
Key words: rubber mixtures; izopren rubber; butadiene-styrol rubber; меchano-chemical modification.
К композиционным материалам на основе эластомеров, прежде всего, относятся резины различного назначения. Несмотря на то, что каркасная резина
Created by DocuFreezer | www.DocuFreezer.com |
на основе смеси бутадиен-стирольного (СКС-30АРКМ-15) и изопренового (СКИ-3) каучуков обладает удовлетворительными технологическими и эксплуатационными свойствами в настоящее время производятся исследования по разработке новых составов с использованием доступных компонентов с целью улучшения их физико-механических и эксплуатационных свойств [1].
Каркасные резины должны обладать большой прочностью при растяжении, эластичностью, сопротивлением многократным деформациям, тепловому старению, низким теплообразованием и обеспечивать необходимую прочность связи с кордом. Межслойная резина деформируется одновременно со слоями, а также испытывает деформации сдвига, которые обусловлены взаимным перемещением соседних слоев. Прочность связи между кордом и резиной должна быть по возможности максимальной, так как при этом уменьшается теплообразование и предрасположение каркаса шины к расслаиванию. Резина каркаса участвует в распределении нагрузок между нитями и слоями корда, уменьшает воздействие на корд ударных нагрузок, предохраняет его от взаимного перетирания и частично от увлажнения.
Для улучшения механических свойств резин и повышения прочности связи их с шинным кордом применяют модификаторы. Для резиновых смесей на основе СКС-30 АРКМ-15 и СКИ-3 в промышленном масштабе применяется дорогой и остродефицитный резорцин-уротропиновый комплекс РУ-1 [2], который повышает прочность связи каркасных резиновых смесей с шинным кордом, но не обеспечивает достаточной стабильности крепления при повышенной температуре и влажности.
В связи с этим нами была предпринята попытка замены в рецептуре каркасной резиновой смеси на основе изопренового (СКИ-3) и бутадиен-стирольного каучуков (СКС-30 АРКМ-15) модификатора РУ-1 на синтезированный реакционноспособный олигомер (РСО) олигоэфир-метакрилат эпихлоргидрина (ОМАЭХГ), имеющий в матрице — простую эфирную связь, С1-и концевую гидроксильную группу [2].
С учетом вышеизложенного, проведена механо-химическая модификация бутадиен-стирольного каучука (БСК) и разработаны резиновые смеси на основе изопренового и модифицированого олигоэфирметакрилатом эпихлоргидрина бутадиен-стирольного каучуков.
Для модификации бутадиен-стирольного каучука (СКС-30 АРКМ-15) использован олигоэфирметакрилат эпихлоргидрина (ОМАЭХГ) с содержанием хлора 36 %, в количестве 2—3 мас.ч на 100 мас.ч бутадиен-стирольного каучука.
О
сн2=рС-о
СНз
- сн2-сн -О СН2С1
-н
п
Модификацию бутадиен-стирольного каучука олигоэфирметакрилатом эпихлоргидрина (ОМАЭХГ) проводили непосредственно при изготовлении резиновой смеси. Для этого бутадиен-стирольный каучук предварительно смешивали с олигомером, после чего вводили изопреновый каучук СКИ-3, а затем остальные ингредиенты
Опытные резиновые смеси, наряду со стандартной резиновой смесью, готовились на лабораторных вальцах при 25—30 0С. Общая продолжительность смешения составляла 20—25 мин. Вулканизацию смесей осуществляли в течение 15 мин. при температуре 423 К.
Одним из эффективных путей повышения прочности связи в системе «корд-адгезив-резина» является усиление взаимодействия компонентов адгезива и каркасной резины в граничном слое, сопровождающееся образованием прочной сетки. Определяющую роль в адгезии имеют химическая природа адгезива и субстрата, то есть тип и количество функциональных групп на поверхности адгезива и субстрата и их способность к взаимодействию. Характеристикой прочности адгезионного соединения служат прочностные показатели, сопротивление раздиру и разрыву, предел прочности при изгибе и растяжении и т. д.
Вулканизационные характеристики смесей оценивались на ротометре фирмы «MONSANTO» при угле колебания ротора -1 °. Лучшие показатели достигаются при введении в резиновые смеси ОМАЭХГ с M 2000 и 4000.
Исследован комплекс свойств вулканизатов, полученных на основе смеси изопренового и модифицированного олигоэфирметакрилатом эпихлоргидрина бутадиен-стирольного каучуков. Установлено, что необходимая плотность вулканизационной сетки и уровень показателей физико-механических свойств указанных резин достигается в 2 раза быстрее, по сравнению с резиновыми смесями на основе не модифицированного БСК. Увеличение скорости вулканизации обусловлено присутствием хлора, который может реагировать с оксидом цинка в составе резин, образуя соли активных Cl-групп, связанных с метильными группами, и возможностью отщепления НС1 при температуре 120— 150 0С с образованием в макромолекуле бутадиен-стирольного каучука дополнительных ненасыщенных связей.
Рецептура резиновых смесей представлена в табл. 1, а физико-механические показатели вулканизатов в табл. 2. Проведено сравнение физико-механических и эксплутационных свойств вулканизатов разработанной резиновой смеси с существующей каркасной резиновой смесью.
Как видно из данных таблицы 2, в отличие от базового варианта при использовании в резиновой смеси композиции СКИ-3 и модифицированного олигоэфирметакрилатом эпихлогидрина СКС-30 АРКМ-15, улучшаются показатели прочности при растяжении, условного напряжения при 100 и 300 %-ном удлинении, сопротивления раздиру и усталостной выносливости при многократном растяжении вулканизатов.
Наличие реакционноспособных функциональных -Cl, -OH и эфирных групп в БСК, модифицированном олигоэфирметакрилатом эпихлогидрина, улучшает совместимость полимеров в межфазной зоне и способствует повышению адгезионной прочности резины с шинным кордом.
Так, прочность связи резин с шинным кордом марки 25 КНТС у вулканизатов модифицированных резиновых смесей даже при 120 0С выше той,
что имеет стандартная резина при нормальных условиях. Это позволило исключить использование в составе резины остродефицитного модификатора РУ-1, а сокращение времени вулканизации приведет к экономии серы, избыток которой оказывает отрицательное влияние на свойства вулканизатов.
Модифицированный бутадиен-стирольный каучук олигоэфирметак-рилатом эпихлогидрина способствует улучшению адгезии между полимерными фазами препятствуя процессу их разделения и улучшает совместимость полимеров в межфазной зоне. Наличие простой эфирной группировки в олигомерной цепи ОМАЭХГ, а также атома хлора обеспечивает улучшение адгезионных свойств модифицированных резин, а именно повышает прочность связи резины с шинным кордом и обеспечивает стабильность крепления при повышенной температуре и влажности.
Таблица 1.
Составы резиновых смесей_
Компоненты Содержание компонентов, мас.ч.
Резиновая смесь 2рБ-1824 Предлагаемые
1 2* 3**
Изопреновый каучук СКИ-3 70 70 70
Бутадиен-стирольный каучук (СКС-30 АРКМ-15) 30
Бутадиен-стирольный каучук(СКС-30 АРКМ-15), модифицированный олигоэфирметакрилатом эпихлоргидрина (ОМАЭХГ) - 30 30
Регенерат РШТ 20 20 20
Сера 2,2 2,2 2,2
Сульфенамид «Ц» 1,0 1,0 1,0
Альтакс 0,3 0,3 0,3
Белила цинковые 4,0 4,0 4,0
Стеарин 2,0 2,0 2,0
Канифоль 1,0 1,0 1,0
Рубракс 4,0 4,0 4,0
Неозон-Д 1,0 1,0 1,0
Стирол-инденовая смола 2,0 2,0 2,0
№нитрозодифениламин 1,0 1,0 !.0
Микровоск 2,0 2,0 2,0
Модификатор РУ-1 2,0 - -
Диафен ФП 1,5 1,5 1,5
Масло ПН-6 Ш 4,0 4,0 4,0
Технический углерод 50 50 50
Примечание: компоненты, взяты вмас.ч на 100мас.ч смеси (СКИ-3 + СКС-30 АРКМ-15)
2*— ОМАЭХГвзят в количестве 2 мас.ч на 100мас.ч СКС-30 АРКМ-15 3** — ОМАЭХГ взят в количестве 3 мас.ч на 100 мас.ч СКС-30 АРКМ-15
Таблица 2.
Физико-механические показатели вулканизатов резиновых смесей
Показатели
Наименование показателей Резиновая смесь 2рБ-1824 Предлагаемые
1 2 3
Условная прочность при растяжении, МПа 20,5 22,5 24,2
Условное напряжение при 100 % удлинении, МПа 2,1 3,7 4,0
Условное напряжение при 300 % удлинении, МПа 8,9 9,7 10,4
Относительное удлинение, % 536 510 520
Относительное остаточное удлинение, % 26 22 23
Сопротивление раздиру, кН/м 63,5 70,8 72
Эластичность по отскоку,% 42 43,5 43,8
Твердость по ТМ-2, в услов.един. 59 58 57
Прочность связи резины с кордом марки 25 КНТС, по Н-методу, кН10-2 23 0С 3, 9 6, 6 7, 1
100 0С 3, 4 5, 4 5, 9
120 0С 3, 1 4,8 5,7
Усталостная выносливость при многократном растяжении (Един=200%, V=250цикл/мин., Т=293К), тыс.цикл 8,9 14 15,1
Коэффициент теплового старения при 373К в течение 72 ч.: по прочности по относительному удлинению 0,56 0,40 0,59 0,43 0,61 0,44
Коэффициент теплостойкости при 373К, по: по прочности по относительному удлинению 0,81 0,77 0,85 0,78 0,87 0,79
Список литературы:
1. Билалов Я.М., Ибрагимова С.М., Мовлаев И.Г. Модифицирующие добавки в несовместимых полимерных системах. // Каучук и резина. — 1998. — №2 3. — С. 9—12
2. Мустафаева Р.Э. Модификация резиновой смеси на основе бутадиен-стирольного и изопренового каучуков олигоэфирметакрилатом эпихлоргидрина.// Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук.. М., 2013, — С. 23—25.
