Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2013 » Октябрь » 19 » Наполнители каучуков. Сажа
23:24
Наполнители каучуков. Сажа

В прошлый раз мы рассмотрели методы повышения эластичности каучуков при помощи простейших пластификаторов, теперь перейдем к другой важной технологической добавке – саже. Фактически, сажа представляет собой мелкодисперсный углерод с графитовой структурой. Для нас наиболее важны поверхностные адсорбционные свойства сажи и ее высокая кинетическая и термодинамическая устойчивость.

Выделяют два основных типа сажи: газовая сажа и сажа из жидкого сырья. Оба вида сажи получают пиролизом углеводородного сырья в газообразном состоянии в специальных печах. Так как, процесс образования сажи из жидкого сырья протекает в нанокапельках парогазовой смеси, то она отличается несколько большими размерами. При этом, газовая сажа имеет большую удельную поверхность и большее количество радикальных центров на поверхности. Также, газовая сажа содержит намного меньше "недопиролизованных” примесей, в основном, это маслоподобные смолистые включения, адсорбированные или даже химически связанные с графитовой поверхностью.

Поэтому, газовая сажа в большей степени воздействует на физико-механические свойства каучуков и других полимеров. Ее добавляют в несколько меньших количествах. Она способствует повышению износостойкости и обладает большей эффективностью в плане образования сетки физических связей в полимерном материале. Единственное весомое преимущество сажи из жидкого сырья является ее лучшая смачиваемость органическими средами, что упрощает технологический цикл и облегчает равномерное смешение с полимерной матрицей. Поэтому, на сегодняшний день применяется, в основном, газовая сажа. Кроме того, она почти в два раза дешевле.

Первой и наиболее древней причиной введения сажи в каучуки является стремление повысить эффективность и полноту смешения всех компонентов каучука за счет налипания частичек сажи на микрокапильки каучука, что способствует полноте вымешивания. Так же, каучук, содержащий значительное количество сажи, меньше склонен прилипать к различным поверхностям, что благоприятствует процессам опорожнения смесителей и очистке (самоочистке в процессе работы) поверхностей аппаратуры (например, экструдеров). Кроме того, сажа снижает износ поверхности резины при трении (например, при скольжении покрышки по дороге при торможении автомобиля).

Несколько позже было отмечено и исследовано явление дополнительной сшивки полимеров за счет физической сетки связей между полимером и радикальными центрами на поверхности частичек сажи, а также, между частичками сажи. Дополнительное армирование полимеров такой сеткой (что также, повышает износостойкость и замедляет старение полимеров), сегодня выходит на первый план при применении сажи для наполнения полимеров.

Следует отметить, что, как и в случае минеральных масел, сажа стоит значительно дешевле, чем каучук. Что позволяет существенно экономить (содержание сажи в каучуках варьирует от 4 до 20%). Недаром, покрышка автомобиля, массой два килограмма, имеет заводскую себестоимость примерно как два килограмма исходного каучука. Фактически, покрышка содержит 14-25% каучука, остальные компоненты имеют значительно более низкую себестоимость.

Введение сажи в каучук осуществляется на стадии коагуляции и промывки каучука. Как и в случае масел, из сажи готовят взвесь в воде или в органическом растворителе (в зависимости от синтеза каучука: раствор или эмульсия). Для стабилизации взвеси сажи в воде используют ПАВ, органические растворители ПАВ не требуют. Применение ПАВ для приготовлении суспензии допускается не более 0,2-4% от массы сажи. Высокое содержание снижает физическую активность сажи из-за дезактивации радикальных центров. К такому же результату приводит наличие в промывных и реакционных водах большого количества солей и прочих ионов металлов, а так же, остатков системы ОВИС.

Концентрация сажи в суспензии составляет 10-30%. Наиболее концентрированную суспензию получают по методу фирмы "Джет-о-Майзер”, заключающийся в поточной обработке сажи перегретым паром и последующее быстрое смешение сырой, горячей сажи с водой. Смесь сразу подают в смеситель. Существует возможность введения сажи в сухом виде, но, это требует длительного вымешивания и делает процесс постадийным. Данный метод практически "канул в Лету”.

Коагуляция латекса после добавления сажи и масел производится серной кислотой или раствором солей. Первый метод несколько спасает сажу от дезактивации, зато снижает прочность ММ полимера (так как, используется достаточно сильная серная кислота, концентрация которой в водной фазе коагулятора достигает 5-7%). Чаще используется раствор хлорида кальция, как и в случае серной кислоты, этот коагулирующий агент требует тщательной промывки каучука. Что приводит к большим затратам чистой воды.

Таким образом, сажа находит широкое применение для модифицирования свойств каучуков и других полимеров. Повышение удельной эффективности сажи сопряжено со снижением размера частиц и исключения дезактивирующего действия примесей на радикальные центры поверхности сажи.

Категория: Полимерные материалы | Просмотров: 1981 | Добавил: Chemadm | Теги: резина, модификация полимеров, сажа | Рейтинг: 4.8/19
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]