Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2013 » Октябрь » 19 » Наполнители каучуков. Масла
23:12
Наполнители каучуков. Масла

Как мы уже выяснили, основным компонентом резиновых смесей является полимерная упругая матрица, состоящая из каучука и добавок, корректирующих его свойства.

Одними из основных компонентов эластомерных композиций являются пластификаторы. В состав полимерной матрицы резиновых смесей их входит, обычно 5-30% по массе. Еще большие количества пластификаторов вводятся в состав резиновых клеев и полуфабрикатов для производства напалмовых смесей. Ранее мы уже сказали, что основным пластификатором для модифицирования свойств каучуков и резиновых смесей на их основе, является дибутилфталат и его аналоги. При этом, эфиры фталиевой кислоты имеют достаточно высокую стоимость и имеют очень ограниченную совместимость с малополярными не полностью сшитыми каучуками.

Как один из альтернативных заменителей таких пластификаторов, мы рассмотрим минеральные масса, являющиеся важными продуктами химической и физической переработки нефти.

Наполнению маслами подвергаются как алифатические каучуки (бутадиеновый, изопреновые, этилен-пропиленовые и др.), так и производные стирола, имеющие в составе большое количество ароматических фрагментов. Соответственно, масла для пластификации каучуков классифицируют по их ароматичности и разветвленности. Первый тип масел: парафиновые, представленные малоразветвленными или линейными алкановыми структурами. Второй тип, нафтеновые масла, включающие в основном, циклопарафины с объемными трехмерными молекулами. Третий тип, ароматические масла, состоящие из конденсированных ароматических систем. Последние, также отличают по степени ароматичности, то есть, массовому содержанию ароматических молекул. Высокоароматическими считаются масла с содержанием конденсированных ароматических систем не менее 80%.

Наилучшей термодинамической совместимостью с бутадиен-стирольными каучуками обладают ароматические масла. С бутадиеновыми и этилен-пропиленовыми каучуками лучше всего совмещаются парафиновые и нафтеновые масла. Чем меньше молекулярная масса масел и степень их разветвления, тем легче они смешиваются с бутадиен-стирольными каучуками и хуже с алифатическими полимерами.

При этом, степень разветвления молекул масел влияет на разрыхляющее действие пластификатора на структуру полимера. Пластификаторы с небольшой молекулярной массой тяжелее смешиваются с полимером и медленнее из него эксудируются при хранении и эксплуатации.

Для введения масел в состав каучуков используют два основных приема: добавление масляно-водной эмульсии в латекс или добавление масла непосредственно в раствор полимера. Выбор метода зависит от методики получения каучука (эмульсионная полимеризация или синтез в растворе). При добавлении масла в виде эмульсии, для стабилизации эмульсии используют неионогенные или малополярные ПАВ, например, стеарат триэтаноламина. Большей технологичностью и чистотой производства отличается введение масел в раствор полимера, но, большая часто полимеров по технологическим соображениям синтезируется в эмульсии.

При введении ароматических масел происходит "тонкослойная” пластификация полимера, приводящая к плавному повышению эластичности и текучести полимера. Это облегчает переработку массы и снижает деформационный и усталостный износ полимерной матрицы. При этом, снижается морозостойкость каучука и его упругость. Это связанно с достаточно высокой полярностью ароматических фрагментов масел и высокой плотностью упаковки ароматических циклов в молекулах (что приводит к высокой плотности их упаковки в структуре полимера). Введение алифатических и нафтеновых масел способствует повышению упругости и вязкости полимера, но, снижается его прочность к растяжению и раздиру. Что связанно с разрыхляющим действием объемных алифатических фрагментов на молекулярную структуру полимера. Низкая полярность алифатических масел способствует повышению морозостойкости полимера и снижает его сопротивление малополярным органическим растворителям.

Для наглядности приведем показатели наполненных высокоароматическим маслом и ненаполненного маслом каучуков (таблица 1).

Таблица 1.

Показатели

Маслонаполненные каучуки

Ненаполненный каучук

20 частей масла

37,5 частей масла

модуль при растяжении (кгс/см2)

68

60

73

прочность при растяжении (кгс/см2)

270

240

310

относительное удлинение

640

660

680

сопротивление раздиру 20оС  100оС

46

39

54

38

20

40

эластичность по отскоку, %

 

 

 

20оС

31

28

38

100оС

49

48

50

температура хрупкости

-49

-45

-53

 В таблице 1 представлены три состава. Первый состав содержит: каучук 100 частей, оксид цинка 5 частей, стеариновая кислота 2 части, сажа ДГ-100 50 частей, альтакс 1,5 части, дифенилгуанидин 0,3 части, сера 2 части, масло 20 частей. Вулканизация в течение 80 минут при 143оС. Второй состав содержит: каучук 100 частей, оксид цинка 5 частей, сажа ДГ-100 40 частей, альтакс 2,74 частей, сера 2 части, масло 37,5 частей. Вулканизация 60 минут при 143оС. Третий состав содержит: каучук 100 частей, оксид цинка 5 частей, стеариновая кислота 1,5 частей, ДГ-100 40 частей, альтакс 3 части, сера 2 части. Вулканизация 80 минут при 143оС.

Из таблицы видно, что для каждой области применения следует использовать материалы с различными добавками, внесенными в оптимальном количестве. В следующий раз мы поговорим об активных наполнителях для каучуков (например, газовой саже).

Категория: Полимерные материалы | Просмотров: 1817 | Добавил: Chemadm | Теги: пластификаторы, резина, наполнители полимеров | Рейтинг: 4.8/16
Всего комментариев: 2
1
1  
Из таблицы видно, что все показатели каучука ухудшились. Зачем тогда добавлять масло?

0
2  
Приведенные данные относятся к маслам среднего качества, при использовании в качестве пластификаторов, например, полиалкилсилоксановых жидкостей значительно снижается температура хрупкости. Кроме того, эластомеры работают в высокоэластичном состоянии, а температура стеклования в таблице не указана. Основная цель добавления масел заключается в снижении расхода дорогого и дефицитного каучука. В сочетании с другими добавками и наполнителями удается снизить содержание каучука до 18 - 25% при минимальном снижении прочностных свойств. Данная таблица лишь демонстрирует разрыхляющее действие добавки масла среднего качества на прочностные свойства каучука.

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]