Научная статья на тему 'РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗИНОВОЙ СМЕСИ ДЛЯ ПРОКЛАДОК РЕЛЬСОВЫХ СКРЕПЛЕНИЙ'

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗИНОВОЙ СМЕСИ ДЛЯ ПРОКЛАДОК РЕЛЬСОВЫХ СКРЕПЛЕНИЙ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
164
29
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ / КАУЧУКИ / ТРАНС-ПОЛИНОРБОРНЕН / ИНДУСТРИАЛЬНОЕ МАСЛО И-12А / РЕОМЕТРИЧЕСКИЕ / ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ / ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА / ПРОКЛАДКИ РЕЛЬСОВЫХ СКРЕПЛЕНИЙ

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Егоров Е.Н., Ушмарин Н.Ф., Сандалов С.И., Кольцов Н.И.

Исследовано влияние транс-полинорборнена в составе композиции с маслом индустриальным И-12А на вулканизационные характеристики резиновой смеси, физико-механические, эксплуатационные и динамические свойства вулканизатов на основе комбинации бутадиен-метилстирольного, изопренового и бутадиенового каучуков. Изучаемая резиновая смесь содержала комбинацию каучуков общего назначения, серу, N,N′-дитиодиморфолин, N-циклогексил-2-бензотиазолсульфенамид, белила цинковые, стеариновую кислоту, N-изопропил-N′-фенил-п-фенилендиамин, ацетонанил Н, технический углерод N 220, каолин, полые корундовые микросферы HCM-L, гепсол ХКП, масло индустриальное И-12А. Резиновую смесь готовили на лабораторных вальцах ЛБ 320 160/160. Первый (базовый) вариант резиновой смеси готовился с применением масла индустриального И-12А. Второй - пятый варианты резиновой смеси готовились с добавками композиции транс-полинорборнена с И-12А. Вулканизационные характеристики резиновой смеси изучали на реометре MDR 3000 Basic при 150 °С в течение 20 мин. Для определения физико-механических показателей резины стандартные образцы всех вариантов резиновой смеси вулканизовали при температуре 143 °C в течение 20 мин в вулканизационном прессе типа P-V-100-3RT-2-PCD. Исследования физико-механических, эксплуатационных и динамических свойств резины осуществлялись согласно существующим для резиновой промышленности стандартам. Показано, что вулканизаты, содержащие транс-полинорборнен в составе композиции с индустриальным маслом И-12А, обладают меньшими значениями условной прочности при растяжении, твердости и сопротивления раздиру по сравнению с вулканизатом базового варианта резиновой смеси. Увеличение содержания композиции транс-полинорборнена с маслом И-12А в резиновой смеси приводит к уменьшению изменений упруго-прочностных свойств вулканизатов после суточной выдержки в СЖР-1 при температуре 100 °С и их массы после воздействия масла индустриального И-20А при комнатной температуре. Исследования динамических параметров показывают, что увеличение содержания композиции транс-полинорборнена с маслом И-12А в резиновой смеси способствует повышению тангенса угла механических потерь и понижению модуля упругости вулканизатов. Установлено, что вулканизат, включающий 55,0 мас. ч. композиции транс-полинорборнена с маслом И-12А на 100,0 мас. ч. каучуков, обладает лучшими звуко- и вибропоглощающими свойствами.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Егоров Е.Н., Ушмарин Н.Ф., Сандалов С.И., Кольцов Н.И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DEVELOPMENT AND RESEARCH OF RUBBER MIXTURE FOR THE MANUFACTURE OF RAIL FASTENER GASKETS

The effect of trans-polynorbornene in the composition with industrial I-12A oil on the vulcanization characteristics of the rubber mixture, the physicomechanical, operational and dynamic properties of vulcanizates based on a combination of butadiene-methylstyrene, isoprene and butadiene caoutchoucs are studied. The studied rubber mixture contained a combination of general purpose caoutchoucs, sulfur, N,N′-dithiodimorpholine, N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfenamide, zinc white, stearic acid, N-isopropyl-N′-phenyl-p-phenylenediamine, acetonanil N, carbon black N 220, kaolin, hollow corundum microspheres HCM-L, hepsol CKP, industrial oil I-12A. The rubber mixture was prepared on laboratory rollers LB 320 160/160. The first (basic) version of the rubber compound was prepared using industrial oil I-12A. The second - fifth versions of the rubber compound were prepared with additives of the trans-polynorbornene composition with I-12A. The vulcanization characteristics of the rubber mixture were studied on an MDR 3000 Basic rheometer at 150 °C for 20 minutes. To determine the physical and mechanical properties of rubber, standard samples of all variants of the rubber mixture were vulcanized at a temperature of 143 °C for 20 min in a vulcanization press of the type P-V-100-3RT-2-PCD. Investigations of the physicomechanical, operational, and dynamic properties of rubber were carried out in accordance with standards existing for the rubber industry. It was shown that vulcanizates containing trans-polynorbornene in the composition with industrial oil I-12A have lower values of conditional tensile strength, hardness and tear resistance compared to the vulcanizate of the base rubber compound. An increase in the content of the trans-polynorbornene composition with I-12A oil in the rubber compound leads to a decrease in the changes in the elastic-strength properties of the vulcanizates after daily exposure to SZHR-1 at a temperature of 100 °C and their mass after exposure to industrial I-20A oil at room temperature. Studies of dynamic parameters show that an increase in the content of the trans-polynorbornene composition with I-12A oil in the rubber compound increases the tangent of the angle of mechanical loss and decreases the elastic modulus of the vulcanizates. It was found that the vulcanizate, including 55.0 mass parts the composition of trans-polynorbornene with I-12A oil per 100.0 mass parts of rubbers, has the best sound and vibration-absorbing properties.

Текст научной работы на тему «РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗИНОВОЙ СМЕСИ ДЛЯ ПРОКЛАДОК РЕЛЬСОВЫХ СКРЕПЛЕНИЙ»

УДК 678.71

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗИНОВОЙ СМЕСИ ДЛЯ ПРОКЛАДОК РЕЛЬСОВЫХ СКРЕПЛЕНИЙ

Е. Н. Егоров, Н. Ф. Ушмарин, С. И. Сандалов, Н. И. Кольцов

ЕВГЕНИЙ НИКОЛАЕВИЧ ЕГОРОВ - кандидат химических наук, доцент, доцент кафедры физической химии и высокомолекулярных соединений химико-фармацевтического факультета ФГБОУ ВО «Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова».

НИКОЛАЙ ФИЛИППОВИЧ УШМАРИН - кандидат технических наук, заместитель начальника производства резинотехнических изделий АО «Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева».

СЕРГЕЙ ИВАНОВИЧ САНДАЛОВ - кандидат технических наук, заместитель генерального директора по резинотехническому производству АО «Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева».

НИКОЛАЙ ИВАНОВИЧ КОЛЬЦОВ - доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой физической химии и высокомолекулярных соединений химико-фармацевтического факультета ФГБОУ ВО «Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова».

'428015, Чебоксары, Российская Федерация, Московский пр., 15, Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, Кафедра физической химии и высокомолекулярных соединений. E-mail: enegorov@mail.ru, koltsovni@mail.ru.

2428006, Чебоксары, Российская Федерация, Социалистическая, 1, Акционерное общество «Чебоксарское производственное объединение им. В.И. Чапаева». E-mail: ushmarin@mail.ru.

Исследовано влияние транс-полинорборнена в составе композиции с маслом индустриальным И-12А на вулканизационные характеристики резиновой смеси, физико-механические, эксплуатационные и динамические свойства вулканизатов на основе комбинации бутадиен-метилстирольного, изопренового и бутадиенового каучуков. Изучаемая резиновая смесь содержала комбинацию каучуков общего назначения, серу, NN'-дитиодиморфолин, Ы-циклогексил-2-бензотиазолсульфенамид, белила цинковые, стеариновую кислоту, N-изопропил-Ы'-фенил-п-фенилендиамин, ацетонанил Н, технический углерод N 220, каолин, полые корундовые микросферы HCM-L, гепсол ХКП, масло индустриальное И-12А. Резиновую смесь готовили на лабораторных вальцах ЛБ 320 1 60/160. Первый (базовый) вариант резиновой смеси готовился с применением масла индустриального И-12А. Второй - пятый варианты резиновой смеси готовились с добавками композиции транс-полинорборнена с И-12А. Вулканизационные характеристики резиновой смеси изучали на реометре MDR 3000 Basic при 150 °С в течение 20 мин. Для определения физико-механических показателей резины стандартные образцы всех вариантов резиновой смеси вулканизовали при температуре 143 °C в течение 20мин в вулканизационном прессе типаP-V-100-3RT-2-PCD. Исследования физико-механических, эксплуатационных и динамических свойств резины осуществлялись согласно существующим для резиновой промышленности стандартам. Показано, что вулканизаты, содержащие транс-полинорборнен в составе композиции с индустриальным маслом И-12А, обладают меньшими значениями условной прочности при растяжении, твердости и сопротивления раздиру по сравнению с вулканизатом базового варианта резиновой смеси. Увеличение содержания композиции транс-полинорборнена с маслом И-12А в резиновой смеси приводит к уменьшению изменений упруго-прочностных свойств вулканизатов после суточной выдержки в СЖР-1 при температуре 100 °С и их массы после воздействия масла индустриального И-20А при комнатной температуре. Исследования динамических параметров показывают, что увеличение содержания композиции транс-полинорборнена с маслом И-12А в резиновой смеси способствует повышению тангенса угла механических потерь и понижению модуля упругости вулканизатов. Установлено, что вул-

канизат, включающий 55,0 мас. ч. композиции транс-полинорборнена с маслом И-12А на 100,0 мас. ч. кау-чуков, обладает лучшими звуко- и вибропоглощающими свойствами.

Ключевые слова: резиновая смесь, каучуки, транс-полинорборнен, индустриальное масло И-12А, рео-метрические, физико-механические, эксплуатационные и динамические свойства, прокладки рельсовых скреплений.

DEVELOPMENT AND RESEARCH OF RUBBER MIXTURE FOR THE MANUFACTURE OF RAIL FASTENER GASKETS

E. N. Egorova, N. F. Ushmarinb, S. I. Sandalovb, N. I. Kol'tsovb

aDepartment of Physical Chemistry and Macromolecular Compounds, Chuvash State University named after I.N. Ulyanov, Moskovskiy ave., 15, Cheboksary, Russia, 428015.

bThe Joint Stock Company "Cheboksary Production Association named after V.I. Chapaev", Socialist, 1, Cheboksary, Russia, 428006.

The effect of trans-polynorbornene in the composition with industrial I-12A oil on the vulcanization characteristics of the rubber mixture, the physicomechanical, operational and dynamic properties of vulcanizates based on a combination of butadiene-methylstyrene, isoprene and butadiene caoutchoucs are studied. The studied rubber mixture contained a combination of general purpose caoutchoucs, sulfur, N,N'-dithiodimorpholine, N-cyclohexyl-2-benzothiazolsulfenamide, zinc white, stearic acid, N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine, acetonanil N, carbon black N 220, kaolin, hollow corundum microspheres HCM-L, hepsol CKP, industrial oil I-12A. The rubber mixture was prepared on laboratory rollers LB 320 160/160. The first (basic) version of the rubber compound was prepared using industrial oil I-12A. The second - fifth versions of the rubber compound were prepared with additives of the trans-polynorbornene composition with I-12A. The vulcanization characteristics of the rubber mixture were studied on an MDR 3000 Basic rheometer at 150 °C for 20 minutes. To determine the physical and mechanical properties of rubber, standard samples of all variants of the rubber mixture were vulcanized at a temperature of 143 °C for 20 min in a vulcanization press of the type P-V-100-3RT-2-PCD. Investigations of the physicomechanical, operational, and dynamic properties of rubber were carried out in accordance with standards existing for the rubber industry. It was shown that vulcanizates containing trans-polynorbornene in the composition with industrial oil I-12A have lower values of conditional tensile strength, hardness and tear resistance compared to the vulcanizate of the base rubber compound. An increase in the content of the trans-polynorbornene composition with I-12A oil in the rubber compound leads to a decrease in the changes in the elastic-strength properties of the vulcanizates after daily exposure to SZHR-1 at a temperature of 100 °C and their mass after exposure to industrial I-20A oil at room temperature. Studies of dynamic parameters show that an increase in the content of the trans-polynorbornene composition with I-12A oil in the rubber compound increases the tangent of the angle of mechanical loss and decreases the elastic modulus of the vulcanizates. It was found that the vulcanizate, including 55.0 mass parts the composition of trans-polynorbornene with I-12A oil per 100.0 mass parts of rubbers, has the best sound and vibration-absorbing properties.

Key-words: rubber mixture, caoutchoucs, trans-polynorbornene, industrial oil I-12A, rheometric, physico-me-chanical, operational and dynamic properties, rail fastener gaskets.

Введение

Стремление к быстрейшему преодолению расстояний - одна из естественных потребностей человека, поэтому борьба за скорость на железных дорогах ведется с момента их возникновения. Все более широкую популярность в мире получает принципиально новое направление в развитии железных дорог - высокоскоростной железнодорожный транспорт. В связи с необходимостью развития высокоскоростного железнодорожного транспорта в настоящее время в России остро стоит проблема повышения эксплуатационных характеристик подрель-совых прокладок, как элемента надежного функционирования современной транспортной системы. Эти прокладки работают в сложных условиях эксплуатации, испытывая нагрузки от подвижного состава и воздействия окружающей среды, и должны сочетать в себе высокую прочность, морозостойкость, трещиностойкость, коррозионную стойкость [1]. Увеличение скоростей движения поездов влечет повышение уровней вибрации и шума в жилой застройке [2]. Железные дороги в процессе эксплуатации создают повышенные уровни шума, вызванные взаимодействием подвижного состава и железнодорожного пути, источники шума подвижного состава также вносят свой вклад в акустическую обстановку [3]. Поэтому для решения проблемы повышения амортизационных и звукопоглощающих свойств необходимо создание резиновых прокладок скреплений для рельсов с использованием специальных полимеров. Одним из таких полимеров, применяемый в качестве виброгасящего, звукопоглощающего и демпфирующего материла, является транс--полинорборнен (ТПНБ) - транс-полибицикло[2,2,1]гепт-2-ен [4-13]. В [14, 15] показана возможность использования ТПНБ для производства резиновых изделий с шумо- и звукопоглощающими свойствами. В связи с этим в данной работе исследовано влияние ТПНБ на реометрические свойства резиновой смеси, физико-механические, эксплуатационные и динамические показатели вул-канизатов на основе каучуков общего назначения (бутадиен-метилстирольного, изопренового и бутадиенового) с целью разработки эффективных звуко-и вибропоглощающих резиновых прокладок рельсовых скреплений для железнодорожных путей.

Экспериментальная часть

Основой исследуемой резиновой смеси служила комбинация бутадиен-метилстирольного СКМС-30АРК, изопренового СКИ-3 и бутадиенового СКД каучуков, которая включала следующие ингредиенты: вулканизующие агенты - сера,

дитиодиморфолин; ускоритель вулканизации -Vulkacit CZ/C (Lanxess, Германия) (N-циклогексил-2-бензотиазолсульфенамид); активаторы вулканизации - белила цинковые, стеариновая кислота; противостарители - Vulkanox 4010 NA/LG (Lanxess, Германия) ^-изопропил-№-фенил-и-фенилендиамин), ацетонанил Н (полимеризован-ный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин - продукт конденсации ацетона с анилином); наполнители -технический углерод N 220, каолин, полые корундовые микросферы HCM-L с размером частиц от 70 до 180 мкм); диспергатор микросфер HCM-L в каучуковой матрице - гепсол ХКП (сополимер на основе гексохлор-и-ксилола и хлорированного парафина); мягчитель - масло индустриальное марки И-12А. Исследуемый ТПНБ (производство компании «Astron Industriebeteiligungs GmbH», Австрия) представляет собой мелкозернистый порошок белого цвета с размером частиц 300-400 мкм. Непосредственное введение порошкообразного ТПНБ в резиновую смесь не представляется возможным из-за его плохого совмещения с матрицей каучуков. Для устранения этого недостатка в [16] предлагается использовать каучукоподобные смеси ТПНБ в технологических маслах. В связи с этим была разработана каучукоподобная смесь (КС) ТПНБ с маслом индустриальным И-12А с установлением оптимального их соотношения. Изготовление КС проводили в две стадии. Вначале перемешивали ТПНБ с индустриальным маслом И-12А при массовом соотношении ТПНБ : И-12А = 1,0:1,5, температуре 70-80 °С в течение 1,5-2,0 ч. Затем полученный набухший продукт подвергали вальцеванию на вальцах ВН 2102 (650 300/300) при постоянном подрезе образующегося на переднем валке вальцов запаса композиции с двух сторон этого валка в течение 20 мин при температуре валков 50-60 °С. После вальцевания получали КС, которая срезалась с переднего валка в виде листа. В дальнейшем КС вводили в исследуемую резиновую смесь в различных количествах.

Первый (базовый) вариант резиновой смеси готовился с применением в качестве мягчителя масла индустриального И-12А (15,0 мас. ч. на 100,0 мас. ч. каучуков) без использования композиции КС. Второй - пятый её варианты готовились без масла индустриального И-12А с добавками 15,0; 25,0; 40,0 и 55,0 мас. ч. композиции КС на 100,0 мас. ч. ка-учуков, что соответствует содержанию ТПНБ в количествах 6,0, 10,0, 16,0, 22,0 мас. ч. и входящего в композицию КС масла индустриального И-12А в количествах 9,0; 15,0; 24,0 и 33,0 мас. ч. на 100,0 мас. ч. каучуков.

Резиновую смесь готовили на лабораторных вальцах ЛБ 320 160/160 при максимально оди-

наковых условиях: температура валков вальцов (60-70 °С), последовательность ввода ингредиентов в матрицу каучуков, цикл смешения (15 мин). Вулканизационные (реометрические) свойства резиновой смеси исследовали на реометре MDR 3000 Basic фирмы «Mon Tech» при 150 °С в течение 20 мин в соответствии с ГОСТ 12535-84. Стандартные образцы всех вариантов резиновой смеси для определения физико-механических показателей вулканизовали при температуре 143 °C в течение 20 мин в вулканизационном прессе типа P-V-100-3RT-2-PCD. Основные характеристики вулка-низатов определяли согласно действующим в рези-

новой промышленности стандартам: упруго-прочностные свойства определяли по ГОСТ 270-75; твердость по Шору А - по ГОСТ 263-75; сопротивление раздиру - по ГОСТ 262-79; истираемость -по ГОСТ 426-77; относительную остаточную деформацию сжатия - по ГОСТ 9.029-74; стойкость к действию агрессивных углеводородных сред -по ГОСТ 9.030-74. Динамические параметры (модуль упругости, тангенс угла механических потерь) вулканизатов различных вариантов резиновой смеси изучались при комнатной температуре на динамическом механическом анализаторе Ме^ауЛ УОТ 104 при частоте 1000 Гц, соответ-

Таблица

Варианты и свойства резиновой смеси и вулканизатов

Варианты резиновой смеси

Ингредиент, показатель -

1 2 3 4 5

Композиция КС, мас. ч. - 15,0 25,0 40,0 55,0

Реометрические показатели резиновой смеси при 150 °С

MH, дНм 28,16 25,18 21,07 19,96 14,41

ML, дНм 4,91 4,04 3,54 3,03 2,81

AM, дНм 23,25 21,14 17,53 16,93 11,60

ts, мин 3,04 3,65 3,95 4,44 4,58

t90, мин 7,74 8,68 8,77 8,91 9,12

Физико-механические свойства вулканизатов (режим вулканизации 143 °СХ20 мин)

/1oo, МПа 6,3 6,1 5,8 5,2 4,5

/ МПа -v 20,1 18,1 16,6 16,2 15,4

е , % p' 330 360 370 390 410

H, ед. Шор А 78 76 74 72 66

В, кН м1 66 61 55 48 44

ОДС при 30 % сжатии (100°СХ24 ч), % 20,2 21,7 22,8 23,9 25,2

а, м3-ТДж-1 61,2 62,9 63,6 64,3 65,1

Изменение свойств вулканизатов после выдержки в СЖР-1 (100 °СХ24 ч)

А/, % -43,8

Ае , % -54,5

АН, ед. Шор А -13

-32,6 -31,1 -29,6 -21,1

-41,7 -36,8 -32,9 -30,8

-13 -12 -10 -10

Изменение массы вулканизатов после воздействия агрессивных сред (23 °СХ24 ч)

Дт (масло индустриальное И-20А), % +3,6 +3,3 +2,7 Дт (вода), % +0,31 +0,31 +0,31 +2,4 +0,32 +2,2 +0,33

Динамические параметры вулканизатов при 1000 Гц

Е40-7, Па 12,92 10,31 9,43 7,03 3,87

tg5 0,1392 0,1470 0,1809 0,2705 0,3162

Примечание: Мн - максимальный крутящий момент; Мъ - минимальный крутящий момент; ДМ - разность максимального и минимального крутящих моментов; ts - время начала вулканизации; - оптимальное время вулканизации;/100 - условное напряжение при 100 %-ном растяжении;/ - условная прочность при растяжении; ер - относительное удлинение при разрыве; Н - твердость; В - сопротивление раздиру; ОДС - относительная остаточная статическая деформация сжатия; а - истираемость; Д/ Дер, Дот - относительное изменение условной прочности при растяжении, относительного удлинения при разрыве и массы; ДН - разность твердостей резины после и до выдержки в агрессивной среде; Е - модуль упругости; tgS - тангенс угла механических потерь.

ствующей резонансной частоте колебаний рельсов при движении железнодорожного транспорта.

Результаты и их обсуждение

Исследованные варианты резиновой смеси, содержащих композицию КС, их реометрические характеристики, а также физико-механические и эксплуатационные свойства вулканизатов представлены в таблице.

На рисунке приведены реометрические кривые для различных вариантов резиновой смеси при температуре 150 °С. На основании этих кривых были определены вулканизационные характеристики, которые приведены в таблице.

Как видно из данных таблицы, при увеличении содержания композиции КС в резиновой смеси наблюдается уменьшение показателей максимального и минимального крутящих моментов и их разности (ДМ) по сравнению с базовым вариантом смеси. Это, по-видимому, связано с увеличением количества мягчителя (масла индустриального И-12А), содержащегося в композиции КС. Известно [17], что степень химического сшивания прямо пропорциональна величине ДМ, а, следовательно, степени сшивки вулканизата. Поэтому вул-канизат пятого варианта резиновой смеси, содержащий 55,0 мас. ч. композиции КС, должен обладать наименьшей сшивкой.

Результаты исследования физико-механических свойств показывают, что вулканизаты, содержащие композицию КС, обладают меньшими значениями условного напряжения при 100 %-ном растяжении, условной прочности при растяжении, твердости и сопротивления раздиру по срав-

нению с вулканизатом базового варианта резиновой смеси. При этом происходит возрастание показателей относительного удлинения при разрыве, относительной остаточной статической деформации сжатия (ОДС) и истираемости вулканиза-тов. Это связано с уменьшением вязкости резиновой смеси при увеличении содержания в ней композиции КС, что подтверждается значениями минимального крутящего момента, который косвенно характеризует вязкость смеси. Уменьшение вязкости резиновой смеси способствует увеличению сегментальной подвижности макромолекул каучу-ков, что приводит к возрастанию относительного удлинения при разрыве, ОДС и истираемости резины.

Исследование эксплуатационных свойств резин основывается на изучении их стойкости к воздействию агрессивных сред. Нами исследовались изменения физико-механических свойств вулка-низатов после воздействия стандартной жидкости СЖР-1 при температуре 100 °С в течение 24 ч и массы резины после суточной экспозиции в масле индустриальном И-20А и воде при комнатной температуре. Результаты исследований приведены в таблице. Из данных таблицы следует, что увеличение содержания композиции КС, а, следовательно, и ТПНБ, в резиновой смеси приводит к уменьшению изменений упруго-прочностных свойств вулканизатов после суточной выдержки в СЖР-1 и их массы после воздействия масла индустриального И-20А при практически не изменяющейся массе вулканизатов после суточной выдержки в воде. Наименьшими изменениями этих свойств характеризуется вулканизат пятого варианта резиновой смеси.

Рис. Реометрические кривые для различных вариантов резиновой смеси при 150 °С

(номера кривых соответствуют номерам вариантов таблицы)

Исследования динамических параметров при резонансной частоте 1000 Гц и комнатной температуре показывают, что увеличение содержания композиции КС в резиновой смеси способствует повышению тангенса угла механических потерь и уменьшению модуля упругости вулканизатов. Причем, для третьего варианта по сравнению с первым вариантом резиновой смеси, содержащих одинаковое количество масла индустриального И-20А (15,0 мас. ч. на 100,0 мас. ч. каучуков), значение тангенса угла механических потерь в 1,3 раза больше. Последнее, очевидно, связано с тем, что третий вариант содержит ТПНБ в составе композиции КС. Наибольшим значением тангенса угла механических потерь обладает вулканизат пятого варианта резиновой смеси, содержащий максимальное количество композиции КС, а, следовательно, ТПНБ. Известно [18-20], что с возрастанием тангенса угла механических потерь полимерных материалов увеличиваются их зву-ко- и вибропоглощающие свойства. Поэтому вулка-низат пятого варианта резиновой смеси характеризуется лучшими этими свойствами.

Таким образом, изучено влияние ТПНБ в составе композиции КС на реометрические показатели резиновой смеси, физико-механические, эксплуатационные и динамические свойства вулканиза-тов на основе комбинации бутадиен-метилстироль-ного СКМС-30АРК, изопренового СКИ-3 и бутадиенового СКД каучуков. Вулканизаты, содержащие ТПНБ в составе композиции КС, характеризуются достаточно близкими величинами физико-механических свойств и изменениями массы после суточной тепловой выдержки в СЖР-1 и экспозиции при 23 °С в масле индустриальном И-20А и воде. Резина, включающая 55,0 мас. ч. композицию КС на 100,0 мас. ч. каучуков, по физико-механическим свойствам соответствует требованиям ГОСТ 340782017 «Прокладки рельсовых скреплений железнодорожного пути», обладает лучшими звуко- и вибро-поглощающими свойствами и может быть использована в качестве основы для изготовления прокладок рельсовых скреплений железнодорожных путей.

Выводы

В ходе проведенных исследований показана возможность применения ТПНБ в составе композиции с маслом индустриальным И-20А в качестве ингредиента резиновой смеси на основе каучуков общего назначения, предназначенной для изготовления прокладок рельсовых скреплений. Вулкани-зат резиновой смеси, содержащий ТПНБ в составе композиции при массовом соотношении ТПНБ : масло индустриальное И-12А = 1,0:1,5 и количестве композиции 55,0 мас. ч. на 100,0 мас. ч. каучуков,

характеризуется лучшими звуко- и вибропоглоща-

ющими свойствами.

Литература

1. Гридчин А.М., Золотых С.Н. Вестн. БГТУ им. В.Г. Шухова. 2015. №2. С. 7-10.

2. Буторина М.В., Иванов П.В., Петряев А.В. Путь и путевое хозяйство. 2018. №7. С. 15-19.

3. БуторинаМ.В., Куклин Д.А., Матвеев П.В., Олейников А.Ю. Вестн. РГУПС. 2019. №2. С. 57-65.

4. Mol J.C. J. Mol. Cat. A: Chemical. 2004. V. 213. P. 39-45. DOI: 10.1016/j.molcata.2003.10.049.

5. Yamazaki M. J. Mol. Cat. A: Chemical. 2004. V 213. P. 81-87. DOI: 10.1016/j.molcata.2003.10.058.

6. Бермешев М.В., Грингольц М.Л., Лахтин В.Г., Фин-кельштейн Е.Ш. Нефтехимия. 2008. Т. 48. №4. С. 300-305.

7. Cheng C.C., Chang C.S., Hsu Y.L., Lee T.Y., Chang L.C., Liu S.H., Wu Y.T. Eur. J. Org. Chem. 2010. N 4. P. 672-679. DOI: 10.1002/ejoc.200901039.

8. Богданова Ю.Г., Должикова В.Д., Грингольц М.Л., Костина Ю.В., Тихонов Н.А., Алентьев А.Ю. Высо-комол. соед. Сер. А. 2013. Т. 55. №8. С. 1039-1047. DOI: 10.7868/S0507547513080011.

9. Leimgruber S., Trimmel G. Monatsh. Chem. 2015. V. 146. N 7. P. 1081-1097. DOI: 10.1007/s00706-015-1501-0.

10. Суслов Д.С., Быков М.В., Кравченко О.В. Высоко-мол. соед. Сер. С. 2019. Т. 61. №1. С. 122-151. DOI: 10.1134/S2308114719010175.

11. Qu M., Ma Y, Li C, ShiX. J. Elastomers Plast. 2016. V. 49. N 7. P. 560-573. DOI: 10.1177/0095244316676867.

12. Raspolli Galletti A.M., Pampaloni G., D'Alessio A., Patil Y., Renili F., Giaiacopi S. Macromol. Rapid Commun. 2009. V. 30. N 20. P. 1762-1768. DOI: 10.1002/ marc.200900248.

13. Li L., Gomes P.T., LemosM.A.N.D.A., Lemos F., Fan Z. Macromol. Chem. Phys. 2011. V. 212. N 4. P. 367-374. DOI: 10.1002/macp.201000612.

14. Qakmak U.D., Hiptmair F., Major Z. Mech Time-Depend Mater. 2014. V. 18. N 1. P. 139-151. DOI: 10.1007/s11043-013-9219-z.

15. Xu J., Li A., Wang H., Shen Y. Advances in Mechanical Engineering. 2016. V 8. N 8. P. 1-16. DOI: 10.1177/1687814016662561.

16. Большой справочник резинщика. Ч. 1. Каучуки и ингредиенты / Под ред. С.В. Резниченко, Ю.Л. Морозова. М.: ООО «Издательский центр «Техинформ» МАИ». 2012. 744 с.

17. Соловьева О.Ю., Гурылёва Н.Л., Тимрот С.Д., Ко-ротаева Т.А. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2012. Т. 55. №9. С. 77-80.

18. Сытый Ю.В., Сагомонова В.А., Кислякова В.И., Большаков В.А. Труды ВИАМ: электрон. науч.-тех-нич. журн. 2013. №3. Ст. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 30.07.2015).

19. Платонов М.М., Шульдешов Е.М., Нестерова Т.А., Сагомонова В.А. Труды ВИАМ. 2016. №4 (40). С. 76-84. DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-4-9-9.

20. Волоцкой А.Н., Юркин Ю.В., Авдонин В.В. Инж. вестн. Дона. 2019. №8(59). С. 35.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.