CC BY
32УДК 678,029.5:669
Л.Б. В стошки и, С.В. Усачев, С.В. Гудков
КРЕПЛЕНИЕ К МЕТАЛЛУ НАПОЛНЕННЫХ И НЕНАПОЛНЕННЫХ РЕЗИН НА
[ «ХЕМОСИЛ»
» и
**vv ГА/"»
арственныи технический униве
Исследованы особенности крепления к стали с помощью смзующих «Хемосил «Хемосил 222& наполненных и пенаполнепиых резин на основе смесей каучуков 28 и СКМС-30АPK Установлено, что использование ß качестве адгезнт нраймера аХемосил 211» целесообразно только в том случаеf когда БНКС-28 является дисперсионной средой тает ом ер ной смеси, Показано* что решим на основе смесей эластомеров^ имеющие экстремально высокую усталостную выносливости оцененную в условиях возможности ориептацштмго упрочнения* не смогут обеспечить экстремально высокую
ть ретнометаллическим изделиям в условиях динамических нагрузок
В производстве РТИ при решении задачи повышения качества резинометалдичееких изде*
í г *
еспечеиия необходимой прочности связи рези-
материалом С этой точки эре-;е трстжтшныы является испояьжь ¿ев горячего отве| л», которые, при условии щ строгого соблюдения технологии применения, обеспечивают чрезвычайно прочное адгезионное соединение, устойчивое, помимо этого, к деист-о динамических нагрузок, повышенных темпе-агрессивных сред и т.д. Для крепления к металлам резин на основе высоконепредельных каучуков используется, как правило, клей «Хемо-л 222» либо отдельно, либо в сочетании с уйм-
а для резин на основе БНК достаточно высокая прочность связи обеспечивается однослойным покрытием арматуры универсальным грунтом.
Высокий уровень прочности связи указанных клеев, как с резинами, так и с армирующими шламп, обусловливает, в основном, когези-иын характер разрушения резикометапличеекпх ггов. Вследствие этого, прочность и работоспособность адгезионного соединения существенно, а иногда и решающим образом, зависит как от типа каучука, так и от состава резиновой смеси [1], Однако эти зависимости изучены явно недостаточно и, кроме того, в литературе практик*™
отсутствуют сведения об особенностях иепользо-вания указанных адгезионных систем для креоле*
,wt> у™
■^галлам резин на основе комшшациц эл , значительно различающихся по i
в настоящей раоотс исследовались осо-тост крепления к стали с помощью связую-ил 211» н «Хемосил 222» i
ных и ненаполнеиных резин на ос шггрилызого (БНК) ВИЮ стнрольного (ECK) СКМС-30АРК каучуков, а же их смесей в различных соотношениях. I: си содержали: серу - 2 мас>ч», сульфенамид маелг, белила цинковые - 5 мас,чм стеарин -маелг; в наполненные смеси дополнительно вво дияся технический углерод N339 в количестве 4( маелг Фнзнкомеханичеекие свойства, вулканиза тов смесей приведены в таблице.
Таблица*
Фтмт-мештнческне показатели резин на основе шест CKMC-30APIC с БМК€~28 при различном
соотношении каучуков Table, Hiysteomcihartical properties of rubbers based on $tocks of butadiene-styrme rubber (SKMS-30ARK) and butadieine-mtrile rubber (BNK&-28) with variable
ratio of these rubbers.
качестве металлической составляющей »азцов использовалась стальная проволока дна-мм. Адгезионная прочность связи при статическом нагруженин определялась стандарт-
ах ИМ И Я И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2006 том 44 т*ж.
л rr ¡?ь п
выносливости соединения использовались образцы, состоящие из резинового блока с ^вулканизованными в него ^грсмя стальными проволоками,
f Ж
Испытания проводили в режиме постоянной ам-шштуды деформации, равной 17 мм, что для образцов с не на полненным и резинами составляло а для образцов с наполненными резинами >0% от разрушающей деформации.
Влияние типа связующего и соотношения каучукое в смеем на прочность связи (по Н-методу) неиаполненных резин с металлом представлено на рис. L Как и следовало ожидать, при использовании в качестве адгезива универсального грунта «Хемосил 211» достаточная прочность связи достигается только а том случае, когда БНК я вл я ется дне персиои ной средой эл астомермой смеси (рисЛ, кривая 1). При преимущественном содержании ECK (IÖG *.....75 %) уровень данного показателя чрезвычайно мал,, а разрушение образцов происходит по границе п рай мер - резина, С увеличением доли БНК наряду с ростом прочности связи меняется и характер поверхности, по которой происходит расслаивание компонентов - при преимущественном содержании БНК в смеси (более 70 %) разрушение происходит но приграничному слою резинового блока, т.е. носит когезион-иыи характер. В целом зависимость «свойство состав» имеет выраженный S-образнми характер, отражающий происходящее в резине обращение
Рис. 1< Зависимость адгезионной прочности спят по Н-метлу иенаиолненнмх резин с металлом от соотношения каучукое в резиновой сыст и типа связующего. Связующие системы: ! - «Хшоеш! 21 \ щ2 - aXeuocmt 222>^ 3 - <сХс моеил
211» 4- «X су ос ил 222». Fig. I* Dependence of unfilled rubbers with metal N-mcthod adhe-smn strength on rubbers ratio in the biend and lype of the Bidder systems; 1 - "Ошжш! 2.1 V\ 2 - "Chemosil "Chemostl 21 Г1 and "Chcmosil 222",
Замена универсального фунта клеем мое ил 222» позволяет значительно повысить вень адгезионной прочности связи (рисЛ,
2), особенно для резин с преимущественным держанием ВС К, где данный показатель практически на порядок. При этом во всем вале соотношении научуков разрушение о(
происходит по приграничному слою \
Д. ^ вухедоиное покрытие металла праимеро^
клеем «Хемосил 222» мало изменяет (по
нию с однослойным клеевым покрытием)
онную прочность связи для резин с п
венным содержанием ВСК, а для резин с
нием БНК от 50 до 100 масл, повышает
показатель в среднем на 15^25 % (рисЛ, щ
И в том, и в другом случае зависимости
- состав» иг
адгезионной
очередь, не прочностными свойствами ре таблицу), а 1 шш^ ги
затем
¡не-
пг*
тын
¿¡•4: ** * • 4i>
•IS.«**1!S
Л
il.
корреляции между
онной прочностью резинометаялических
тов и прочностными характеристиками их мерной составляющей при когезиовном
»■•it f. ■ Jjü
> i-Ч J.'
таточно протяженного граничного слоя резннь котором в процессе вулканизации под возде" ем хлорсодержащих компонентов связу возрастает степень сшивания по сравнению новным объемом резинового блока. В формируется система с более плавным по жесткости между слоями «металл - адгези переходный слой - резина», следствием чего ется и более равномерж пряжений, возникающих компонентов пр., деформациях образцов к критической. Не исключено, что и праимера, введенного между металлом \ «Хемосид 222», на прочность связи в системе зано в данном случае с активацией сгруктурирования граничного слоя эластомера этой связи характерно влияние типа сея: системы на усталостную выносливость
% г
свя
по сравнен еспечивает значительный рост устало стных свойств резинометаллических систем
и
тс. 2
«£»• ч
2, кривые 1 и 2), т кривая 3) снижает
вости, причем при содержании ^ /
данный показатель оказывается ниже, по сравнению с тем, что обеспечивает один универсальный грунт. Можно предположить, что появление в мягкой ненаполиенпои резине чрезмерно сшитого переходного слоя помимо некоторого ст. уровня локальных перенапряжений вблизи цы раздела, существенно затрудняет протекание
ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2006 том 49 вып. 10
целом влияние типа связующего на
части системы, что в условиях высоких скоростей прочность связи с металлом динамического нагружения имеет решающее зна- аналогично тому, которое на*
lib
2
усталостной шытттвости резинометал» тчсскнх композитов от соотношения каучуков в смеси и типа связующего для ненаполнеишых резни. С*шуюшис систему: 1 - «Хемосил 21 Ь\ 2 ~ «Хемосил 222&„ 3 - «Хешеил
21 Ь> «Хемосил 222», Fig, 2» Dependence oirubber-meui! composites high fatigue resistance on rubbers ratio in the blend and type of the binder for unfilled rubbers* Binder systems: I - "Chemosil 21 Y\ 2 -
:
bt
%4
в
смеси активного на-
повышает уровень ад-
и при всех соотношениях каучу-. 3), что, в первую очередь, связано со уровня локальных перенапряжений
различий в жесткостях компонентов за счет роста
wiM: ms
гь адгезионной прочности связи но Н-методу наношенных резни с мстшшом от соотношения кау~ чушв ш резиновой смеси и типа связующего. Связующие системы: 1 - ^Хемосил 211», 2 - яХемосии 222», 3 - «Хемосил
21 Ь> нХштим 222», Fig, 3, Dependence of filled rubbers with metal H-method adhc-%mn strength on rubbers ratio in the blend and type of the binder.
Chemosil 21 V\ 2 - "Chemosil 222" 3 -Otemosi! 21 P and "Chemosil 222"
ставов резин обеспечивает «праймер - клей»
тах с «Хемосил 211» при
в смеси
ти
двухслойное система 3), а в композитном со-разрушения оста-
ется адгезионным (по границе праймер - резин несмотря на десятикратный рост прочности связи по сравнению с иенапол не иными вудканизатами {рис. I и 3, кривые 1). Основное отличие заключается в том, что дня наполненных резин с преимущественным содержанием БИК (75 - 100 %) замена грунта клеем «Хемосил 222» практически не меняет статическую прочность связи в системах.
Введение наполнителя существенно увеличивает динамическую выносливость композитов с резиной на основе ЕС К в присутствии шт «Хемосил 222» и двухслойного адгезива, а так же значительно изменяет зависимости усталостной выносливости композитов как от состава смеси, так и от типа связующего (рис. 4).
Рис. 4, Зависимость усталостной мносливостм регшнометшь
личсских композитов от соотношения каучукоя в смеси и типа связующего лт наполненных резни. Связующие системы: 1 - «Хемосил 211 2 - «Хемосил 222», 3 - «Хемосил 211»
+ ^Хемосил 222ж Fig. 4, Dependence of nibbcr-mem! composites of high fatigue resistance on nAbers ratio in the blend and type of the binder for Binder systems: 1 » "Chcmosil 21 P\ 2 - "Chennosii 222" 3 - "Chemosil 211" and "Chemosil 222".
что в данном случае при использовании клея «Хемосил 222» и комбинации его с праймером максимальную усталостную выносливость композитам обеспечивают резины на основе ВСК и с преимущественным его содержанием, увеличение же содержания в смеси бутадиен-нитрильного каучука ведет к резкому снижению данного показателя. При этом уровень усталостной выносливости систем как с клеем, так и с двухслойным адгезивом практически одинаков во
ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2006 том 49 выл.
всей области составов смесей, В той области составов резин, где БНК является дисперсионной средой, более высокая усталостная выносливость достигается при использовании в качестве адгези-ва грунта «Хемосил 211», замена же его как на клей, так и на двухслойное связующее снижает усталостную выносливость в 1,5 - 2,5 раза.
Особо следует отметить тот факт, что зависимости усталостной выносливости рези пометал л ичеашх композитов от соотношения каучуков в смеси во всех случаях лежат ниже адаптивных значений, в то время как усталостная выносливость и наполненных и незаполненных резин имеет выраженный максимум (см, таблицу), т.е. рези-
ноеливоетью, определенной при многократных деформациях растяжения вне композита* сказы-ваются менее стоиккми к динамическим нагрузкам в составе композита. Причину этого, по-видимому, следует искать в механизме повышения усталостной выносливости резин на основе смесей
Известно [2], что смеси каучуков являются, как правило, дисперсными системами, межфазный слой которых, имея пониженную энергию когезии, способствует релаксации напряжений и образованию ориентированных структур в материале, способствующих его упрочнению [3]. В то же время появление в системе второй фазы, равно как и лю-
бых других неоднороднеютей, приводит к концентрации напряжений на границе раздела фаз. В условиях одноосного многократного растяжения резин до относительно небольших деформаций фактор образования ориентированных структур полностью нивелирует фактор повышения концентрации напряжений около частиц дисперсной фазы. При деформировании же резинометаллическнх резцов граничным слои резины находится в условиях сложнонап ряженного состояния, когда образование ориентированных структур либо невозможно, либо чрезвычайно затруднено, и , следовательно, на первый план выступает роль частиц дисперсной фазы как концентратора напряжений. Таким образом, можно сделать вывод о том, что резины на основе смесей эластомеров, имеющие экстремально высокую усталостную выносливость, оцененную в условиях возможности ориентацией ного упрочнения, не смогут обеспечить экстремально высокую работоспособность резн-нометаллическим изделиям в условиях динамических нагрузок.
ЛИТЕРАТУРА
1, Байерслорф Д. Каучук и резина. 1996. Шх С. 3-7
2, Кулезнев В Л. Смеси полимеров. М.: Химия. 1980. 304 с.
3, Усачев СВ., Захаров Н.Д., Ветошки« А.Б. Каучук и резина, 1986 №2. С. 15-16
Кафедра химии и технологии переработки эластомеров
УДК 541.64.057, 678.6/7
О.С. Горячева, Н.С.Минеева, Б.С.Туров
ИССЛЕДОВАНИЕ РАСТВОРИМОСТИ ИСХОДНЫХ И МОДИФИЦИРОВАННЫХ ОЛИГОБУ-
ТАДИЕНОВ В ОРГАНИЧЕСКИХ РАСТВОРИТЕЛЯХ
(Ярославский государственный технический университет)
Рассмотрены критерии выбора растворителей для олигомеров, и обоснован метод оценки растворяющей способности с учётом специфики исследуемых объемное. Исследована раст вор им ость исходных и модифицированных ол шобут ад и енов регулярного строения и смешанной микроструктуры различной функциональности„ Установлено, что модифицированные олигодиены имеют более высогую растворимость в полярных растворителях по сравнению с исходными.
Растворы полимеров и олигомеров, приме- других композициях, являются сложными систе-
гяемыс в качестве связующих в лакокрасочных и мам и. Особенности их структуры и свойств обу-
