CC BY
82
УДК 66.095.262.21
А. Н. Дорофеев, С. К. Курлянд, Д. Н. Земский
ИЗУЧЕНИЕ ПЛАСТО-ЭЛАСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ, СОДЕРЖАЩИХ ОПЫТНЫЙ ИНГРЕДИЕНТ МАРКИ Т10
Ключевые слова: стабилизатор, адгезив, ингредиент.
В статье приведены результаты исследований пласто-эластических свойств промышленных резиновых смесей, предназначенных для изготовления боковины легковой шины. В работе установлено, что синтезированный стабилизатор Т10, обладающий высоким антиокислительным и антиозонантным действием, проявляет и свойства адгезива. Повышаются конфекционные свойства резиновых смесей и их стабильность в процессе хранения полуфабрикатов.
Keywords: stabilizer, adhesive, ingredient.
In article results of researches of plastic-elastic properties of industrial rubber compounds intended for the manufacture of the sidewalls of passenger tires. The work established that the synthesized stabilizer T10 with high antioxidant and antiozonant effect, shows the properties of the adhesive. Increase confection properties of rubber mixtures and their stability during storage of semi-finished products.
Введение
В настоящее время ассортимент антиозонантов шинной промышленности ограничен применением импортного стабилизатора бРРБ. Поэтому перспективным направлением в России является разработка новых технологий получения высокоэффективных аминных стабилизаторов.
В работах [1, 2] доказано, что синтезированные стабилизаторы А20 и Т10, являются эффективными антиоксидантами и антиозонантами, не уступающими по своим защитным свойствам зарубежному стабилизатору бРРБ.
Разработанные стабилизаторы представляют собой синтезированные в лабораторных условиях оксипропилированные ароматические амины. Их структура представлена на рис. 1.
\ /
—NH-^CH2—CH — O^-H
CH3
структура ингредиента А20, n = 20
H3C—
ч /
—NH-^CH2—CH —O^—H CH3
структура ингредиента Т10, п = 10 Рис. 1 - Структура исследуемых стабилизаторов
Также в работе [1] установлено, что стабилизатор А20 проявляет свойства адгезива, значительно повышая клейкость резиновых смесей. В связи с чем необходима оптимизация рецептуры резиновых смесей, направленная на уменьшение содержания адгезива.
Целью данной работы явилось исследование влияния стабилизатора Т10 на пласто-эластические свойства резиновых смесей, в частности на их клейкость.
Исследовались промышленные резиновые смеси, предназначенные для изготовления боковины легковой шины. Проводилась полная замена зарубежного
стабилизатора 6PPD на исследуемый Т10, их содержание в резиновой смеси составляло 2 масс. ч.
Экспериментальная часть
Приготовление смеси проводили в две стадии для проведения качественного перемешивания ингредиентов и исключения подвулканизации.
Резиносмеситель представляет собой двухчервячную машину с червяками, вращающиеся навстречу друг другу для обеспечения равномерного приема материалов и их подачи в зону смешения.
Для поддержания определенной температуры смешения червяки и корпус машины обогревают паром и охлаждают водой.
Загрузка материалов в резиносмеситель осуществляется по установленному режиму. Время смешивания в резиносмесителе на первой стадии составляет 4 минуты при температуре ротора 80°С.
На второй стадии, которая длится 2 минуты с температурой ротора 60 °С, вводили серу в резиносмеситель, чтобы предупредить
подвулканизацию.
На первой стадии готовили маточную резиновую смесь, в которую вводили все ингредиенты.
Пласто-эластические свойства определяли на пластометре ПСМ-3 по гост 415-75.
Клейкость сырых резиновых смесей определялась по методике ФМЛ-2-36 на приборе Телль-Так «Монсанто».
Твердость по Шору А определяли согласно ГОСТ 26375 на приборе - твердомер ручной по DIN 53505 ISO R 868.
Эластичность по отскоку определяли на приборе типа Шоба по ГОСТ 27110-86.
Обсуждение результатов
Пласто-эластические свойства резиновых смесей, содержащих промышленный стабилизатор 6PPD и исследуемый Т10, представлены в табл. 1.
Анализируя данные, приведенные в таблице 1, следует отметить, сохранение высокого уровня пласто-эластических свойств резиновой смеси, содержащей стабилизатор Т10. Пластичность,
когезионная прочность и вязкость исследуемой резиновой смеси не изменились.
Таблица 1 - Результаты испытаний резиновых смесей
уровень межмолекулярных взаимодействий [4]. Возможно высокий уровень межмолекулярных взаимодействий обеспечивает наличие в структуре стабилизатора Т10 длинного полярного оксипропильного звена.
Наименование показателя Значение
6PPD Т10
Пластичность 0,37 0,37
Эластическое восстановление, мм 1,25 1,23
Когезионная прочность, МПа 0,27 0,27
Клейкость по Тель-Так, МПа
6с 0,146 0,152
15с 0,163 0,174
Вязкость ЫУ2000, ед. Муни 58 58
Жесткость по Дефо 1390 1410
Время, ч
Можно отметить небольшое уменьшение эластического восстановления, что является положительным моментом. Одной из задач шинной промышленности является получение безусадочных резиновых смесей. Снижение эластического восстановления исследуемой резиновой смеси позволит получать полуфабрикаты с повышенной точностью размеров.
Особенностью технологического процесса изготовления радиальных шин является требование повышенной конфекционной клейкости
полуфабрикатов для обеспечения хорошего дублирования всех деталей шин. Монолитность покрышки в «сыром» виде влияет не только на уровень бездефектности покрышки, но и на эксплуатационные характеристики и общую работоспособность шин. В отечественной шинной промышленности нет достаточно эффективных повысителей клейкости на основе собственного сырья [3].
Замена промышленного стабилизатора 6PPD на исследуемый Т10 приводит к повышению клейкости резиновых смесей на 4% при времени дублирования образцов 6 с и на 6,7% при времени дублирования 15 с.
Известно, что адгезивы не всегда обеспечивает резиновым смесям клейкость в условиях длительного их хранения. Например, мигрирующие на поверхность резиновой заготовки канифоль, достаточно быстро переходит в стеклообразное состояние, что, естественно, снижает первоначальную клейкость.
Учитывая то, что клейкость резиновых смесей может меняться со временем, было предложено выявить зависимость изменения показателя клейкости от времени хранения резиновых смесей. Результаты этих исследования представлены на рис. 2 и 3.
Установлено, что клейкость серийных резиновых смесей несколько понижается при вылежке образцов, а в случае использования стабилизатора Т10 наблюдается прирост показателя или его постоянство при хранении.
Высокий уровень межсубстратных взаимодействий возможен за счет особого строения поверхностного слоя, в котором концентрируются соединения способные к водородным, ионным,
электростатическим и иным сильным межмолекулярным взаимодействиям. Такого рода системы - адгезивы - должны сочетать с одной стороны высокую подвижность, а с другой высокий
1 - стабилизатор 6PPD, 2 - стабилизатор Т10 Рис. 2 - Влияние времени хранения резиновых смесей на их клейкость (время контактирования 6 с)
Время, ч
1 - стабилизатор 6PPD, 2 - стабилизатор Т10 Рис. 3 - Влияние времени хранения резиновых смесей на их клейкость (время контактирования 15 с)
Отмечено, небольшое увеличение жесткость по Дефо исследуемой резиновой смеси на 1,4 % по сравнению с серийной.
Выводы
Исследование резиновых смесей, содержащих опытный стабилизатор Т10, показало, что в целом комплекс пласто-эластических свойств остается на высоком уровне.
Доказано, проявление синтезированным стабилизатором Т10 адгезионных свойств. Повышаются конфекционные свойства резиновых смесей и их стабильность в процессе хранения полуфабрикатов.
Таким образом, дальнейшие исследования оксипропилированных ароматических аминов в
качестве многофункциональных ингредиентов представляют промышленный интерес для технологов резиновой промышленности.
Литература
1. А.Н. Дорофеев, Д.Н. Земский. Вестник, КГТУ, т. 16, № 12, 171-173 (2013)
2. А.Н. Дорофеев, Д.Н. Земский. Вестник, КГТУ, т. 18, № 4, 128-130 (2015)
3. Э.Н. Шарипов. Автореф. дисс. канд. техн. наук, Казанский гос. технологический ун-т, Казань, 2009. 18 с.
4. М.Ю. Плетнев, Поверхностно-активные вещества и композиции, Москва, 2002. 768 с.
© А. Н. Дорофеев - инженер, асп. каф. химической технологии органических веществ НХТИ КНИТУ, artyomd12@mail.ru; С. К. Курлянд - д.т.н., проф., зав. лаб. физики полимеров, Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт синтетического каучука имени академика С. В. Лебедева; Д. Н. Земский - к.х.н., зав. каф. химической технологии органических веществ НХТИ КНИТУ.
© A. N. Dorofeev. - engineer, graduate student, Department of Chemical technology of organic substances, NCHTI KNRTU, artyomd12@mail.ru; S. K. Kurlyand - doctor of technical Sciences, Professor, head of laboratory of polymer physics, Federal state unitary enterprise Institute for Synthetic Rubber; D. N. Zemski - candidate of chemical Sciences, head of Department of Chemical technology of organic substances, NCHTI KNRTU.
