Научная статья на тему 'Влияние нанонаполнителей на свойства резин на основе изопренового и бутадиенового каучуков'

Влияние нанонаполнителей на свойства резин на основе изопренового и бутадиенового каучуков Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
368
72
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НАНОНАПОЛНИТЕЛИ / КАУЧУКИ / ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА / ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИИ / NANOFILLERS / RUBBERS / OPERATIONAL PROPERTIES / POLYMERIC COMPOSITIONS

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Вольфсон С. И., Михайлова Д. А., Нуриева Г. Д., Готлиб Е. М., Наумов С. В.

Изучение влияния нанонаполнителей мотмориллонита и наноалмаза на физико механические свойства резин на основе изопренового и бутадиенового каучуков. Показано, что введение наноалмаза позволяет существенно повысить износостойкость резин на основе бутадиенового каучука.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Вольфсон С. И., Михайлова Д. А., Нуриева Г. Д., Готлиб Е. М., Наумов С. В.

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

The influence of nanofillers-montmorrilonite and nanodiamond on physical mechanical properties of rubbers based on isoprene and butadiene elastomers is studied.. It is shown that introduction nanodiamond permits to increase essentially wear resistance of rubbers based on butadiene elastomer

Текст научной работы на тему «Влияние нанонаполнителей на свойства резин на основе изопренового и бутадиенового каучуков»

С. И. Вольфсон, Д. А. Михайлова, Г. Д. Нуриева,

Е. М. Готлиб, С. В. Наумов

ВЛИЯНИЕ НАНОНАПОЛНИТЕЛЕЙ НА СВОЙСТВА РЕЗИН НА ОСНОВЕ ИЗОПРЕНОВОГО И БУТАДИЕНОВОГО КАУЧУКОВ

Ключевые слова: нанонаполнители, каучуки, эксплуатационные свойства, полимерные

композиции.

Изучение влияния нанонаполнителей - мотмориллонита и наноалмаза на физико - механические свойства резин на основе изопренового и бутадиенового каучуков. Показано, что введение наноалмаза позволяет существенно повысить износостойкость резин на основе бутадиенового каучука.

Keywords: nanofillers, rubbers, operational properties, polymeric compositions.

The influence of nanofillers-montmorrilonite and nanodiamond on physical -mechanical properties of rubbers based on isoprene and butadiene elastomers is studied. . It is shown that introduction nanodiamond permits to increase essentially wear resistance of rubbers based on butadiene elastomer.

Наиболее перспективным и многообещающим направлением развития современной науки является разработка и следования полимерных композитов с нанонаполнителями из наночастиц. В последние десятилетия в мировой научной литературе появилось большое число работ, посвященных как технологическим, так и фундаментальным проблемам создания полимерных нанокомпозитов.

Особенностью полимерных композитов является «дальнедействие» межфазного (адсорбционного) взаимодействия, приводящего к образованию протяженных граничных слоев полимера с иной структурой и свойствами, чем у исходного полимера. Использование твердых наночастиц разной формы и химической природы в качестве наполнителей полимеров, открывает новые возможности модифицирования последних, поскольку поверхностные свойства наноразмерного вещества преобладает над объемными, отличаясь высокой поверхностной энергией и адсорбционной активностью. Вследствие такого взаимодействия образуется композиционный материал, обладающий высокой эффективностью взаимодействия полимерных матриц с наночастицами. В связи с этим следует отметить более сильное влияние поверхности наночастиц на формирование структуры граничных слоев полимерных матриц [1, 2].

Согласно литературным данным [3], полимеры, модифицированные небольшим количеством (до 5-7% масс.) наночастиц, демонстрируют впечатляющее улучшение эксплуатационных свойств. Особый интерес к таким нанокомпозитам объясняется возможностью получения материалов с повышенными прочностными свойствами, изностойкостью, термостойкостью, стойкостью к действию агрессивных сред.

Ключевым вопросом технологии наномодифицирования является способ введения и равномерного распределения в полимерной матрице частиц нанонаполнителя. Особенно сложно это реализовать в высокомолекулярных полимерах ввиду высокой вязкости их расплавов, а так же неполярных эластомерных матрицах.

В этой связи представляет интерес изучить влияние нанонаполнителей и свойств резиновых смесей на основе изопренового и бутадиенового каучуков, имеющих широкое применение в шинной и резино-технической промышленности.

В работе использовались изопреновый каучук СКИ-3 и бутадиен - метиллирован-ный СКМС-30 АРКН 15. В качестве нанонаполнителей брали монтмориллонит (ММТ) марки Cloisit 15А фирмы Rockwood (США) с исходной катионно-обменной есмкостью 125 эвк/100 г и модифицированный четвертичыми аммониевыми солями [(RH)2(CH3)3N]+Cl-, где R - остаток гидрированных жирных кислот С1б - С1В, а так же наноалмазы ЗАО «Алмазный центр» (г. Санкт-Петербург) со средним размером кристаллов 4-б нм. Дозировка ММТ и наноалмазов составила 7 м.ч. и G,2 м.ч. на 1GG м.ч. каучука, соответственно. Смеси готовили в смесительнйо камере и экструдере «Брабендер» при температуре 800С и частоте вращения б0 об./мин. Затем смеси вулканизовали в прессе при температуре 1500С в течении 30 мин. Результаты испытаний представлены в табл. 1, 2.

Таблица 1- Физико-механические характеристики композиций на основе СКИ - 3

Показатели Образцы

СКИ-3 станд. СКИ 3 + ММТ СКИ-3 + наноалмаз

Прочность при разрыве, МПА 19 17 21

Сопротивление разрыву, кН/м 95 б5 107

Твердость по Шору А. ус. ед. бЗ 75 73

Эластичность по отскоу, % 20 28 32

Агезия к латунированному металлокорду, Н 155 71 90

Таблица 2- Физико-механические характеристики композиций на основе СКМС - 30 АРКМ - 15

Показатели Образцы

СКМС - 30 АРКМ - 15 станд. СКМС - 30 АРКМ - 15 наноалмаз

Прочность при разрыве, МПА 1б 15

Сопротивление разрыву, кН/м 30 29

Твердость по Шору А. ус. ед. б9 б9

Эластичность по отскоу, % 22 22

Истираемость, м3/ГДж 13 5

Изностойость, Дж/мм 4В 108

Коэффициент трения 15 1В

Как следует из данных табл. 1, 2 введение в резиновые смеси ММТ практически не приводит к улучшению физико-механических свойств резин на основе изопренового кау-

9G4

чука. В тоже время использование в качестве наполнителя наноалмаз значительно повы-шет деформационно-прочностные и адгезионные характеристики, что важно для каркаса шин, в рецептуре которых используется данный каучук.

Это можно связать с лучшей совместимостью неполярного нанонаполнителя (наноалмаза) с неполярным каучуков (СКИ-3). В тоже время, ММТ является полярным, что естественно затрудняет совмещение компонентов резиновой смеси. Наноалмаз значительно увеличивает изностойкость и коэффициент трения резин на основе бутадиен-метиллированного каучука, который используется в протекторе легковых шин, что позволяет предполагать повышение срока службы легковых покрышек.

(Работа выполняется в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 г. г. по ГК № 02.740.11.5212)

Литература

1. Михайлин, Ю.А. Полимерные нанокомпозиционные материалы / Ю.А. Михайлин // Полимерные материалы. - 2009. - №7. - С. 10-13.

2. Суздалев, И.П. Нанотехнология. Физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов / И.П. Суздалев. - М.: Комкнига, 2006. - 395 с.

3. Петрова, Е.В. Физико-химические свойства наночастиц гидроксидов и оксидов алюминия, полученных электрохимическим способом / Е.В. Петрова, А.Ф. Дресвянников, М.А. Цыганова, А.М. Губайдуллина, В.В. Власов // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2008. - №5. - С. 302-310.

© С. И. Вольфсон - д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии синтетического каучука КГТУ, svolfson@kstu.ru; Д. А. Михайлова - студ. КГТУ; Г. Д. Нуриева - студ. КГТУ; ; Е. М. Готлиб -д-р техн. наук, проф. каф. технологии синтетического каучука КГТУ, egotlib@yandex.ru; С. В. Наумов - канд. техн. наук, доц. той же кафедры, naumov-sv@mail.ru.

Все статьи номера поступили в редакцию журнала в период с 1.08.10 по 10.09.10.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.