Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

12.3. Получение высоконаполненных бутадиен-стирольных каучуков

В настоящее время в промышленности широко используются технологии, позволяющие получать маслонаполненные бутадиен-(α-метил) стирольные каучуки. Введение в каучуки масла придает им хорошие технологические свойства и позволяет перерабатывать их без предварительной пластикации. Наполнение каучуков на стадии латекса позволит существенно сократить энергетические затраты на процессы смешения каучука с наполнителем и достичь высокой степени их диспергирования. Кроме того, введение масла в каучук позволит снизить себестоимость эластомера. Поэтому поиск новых конкурентоспособных маслообразных продуктов для шинной, резинотехнической и промышленности синтетического каучука имеет важное и актуальное значение. В этом плане перспективными могут оказаться маслообразные продукты, полученные из отходов и побочных продуктов нефтехимических производств.

Положительные результаты, полученные при использовании модифицированных НСПМ в небольших количествах в производстве эмульсионных каучуков, послужили основой для проведения дальнейшего цикла исследований по получению маслонаполненных бутадиен-стирольных каучуков с содержанием маслообразных продуктов ~ 15 %, что соответствует марке маслонаполненного каучука СКС - 30 АРКМ - 15.

Введение маслообразных продуктов в латекс осуществляли способом, описанным выше. То есть готовили ВОАЭ и ВВОАД с последующей подачей в латекс бутадиен-стирольного каучука. Выделение наполненного каучука из латекса проводили по общепринятой методике с использованием водного раствора хлорида натрия и подкисляющего агента - водного раствора серной кислоты.

Полнота коагуляции контрольного образца, наполненного 15 % масла ПН-6 и экспериментальных образцов, содержащих ~ 15 % НСПМ, модифицированного НСПМ достигалась при одном и том же расходе хлорида натрия 150 - 170 кг/т каучука и серной кислоты ~ 15 кг/т каучука.

Дополнительное введение волокнистого наполнителя (хлопкового и вискозного) в количестве 1% на каучук в маслообразные продукты не привело к существенному изменению в технологии выделения каучука из латекса и расходам коагулирующих агентов. Масса образующегося коагулюма повышалась при ведении волокнистого наполнителя.

Свойства полученных каучуков и вулканизатов представлены в табл. 54.

Анализируя экспериментальные результаты можно сделать вывод, что НСПМ, подвергнутый высокотемпературной обработке ГП и МА по своим свойствам приближается к техническим маслам. Хотя при этом необходимо отметить, что применение НСПМ модифицированного МА является  предпочтительным, т.к. не снижает прочностных показателей вулканизатов. В то время как НСПМ модифицированный ГП приводит к незначительному снижению прочности вулканизатов в сравнении с контрольным образцом (масло ПН-6) [159, 160].

Анализ кинетических кривых вулканизации представлен на рис. 24.

Таблица 54

Свойства композиций и вулканизатов на основе каучука СКС-30 АРКМ-15

наполненного водноолигомерноантиоксидантной эмульсией на стадии латекса

 

Наименование показателей

Результаты испытаний

по образцам

1

2

3

4

Вязкость по Муни МБ 1+4 (100 0С), каучука

47

49

46

48

Массовая доля органических кислот, %

5,9

6,1

5,9

6,2

Массовая доля мыла органических кислот, %

0,15

0,13

0,16

0,12

Потери массы при сушке, %

0,25

0,24

0,27

0,27

Массовая доля золы, %

0,29

0,28

0,30

0,29

Массовая доля связанного стирола, %

22,6

22,6

22,6

22,6

Условная прочность при растяжении, МПа

24,7

25,6

23,8

26,1

Относительное удлинение при разрыве, %

660

630

680

690

Эластичность по отскоку, %

35

37

35

38

Примечание: содержание маслообразных продуктов ~ 15 %; массовая доля антиоксиданта ВС-1 составила 0,3 %; продолжительность вулканизации 80 мин.,    t = 143 оС; 1 - стандартный образец (масло ПН-6); 2 - образец с немодифицированным НСПМ; 3 - НСПМ, модифицированный ГП; 4 - НСПМ, модифицированный МА.

Характеристики процесса вулканизации резиновых смесей на основе каучука СКС-30 АРКМ-15 (наполненных различными низкомолекулярными полимерными материалами) представлены в табл. 55.

Для резиновых смесей содержащих 15 % модифицированных НСПМ выявлено увеличение времени начала вулканизации (ts) c 4,3 до 4,5 и 5,0 мин и времени достижения 90 % вулканизации tС (90) с 29,5 до 36,5 и 39,5 мин, что объясняется уменьшением скорости вулканизации. Существенное снижение скорости вулканизации до 3,17 - 2,86 %/мин, может быть связано с расходованием активатора вулканизации оксида цинка с образующимися при модификации карбоксильными группами.

p

Рис. 24. Кинетические кривые вулканизации резиновых смесей на основе каучука СКС-30 АРКМ 15

1 - контрольный образец (без наполнения); 2 - с добавкой НСПМ; 3 - с добавкой малеинезированного олигомера; 4 - с добавкой олигомера, модифицированного ГП.

Таблица 55

Характеристики процесса вулканизации резиновых смесей на основе каучука СКС-30 АРКМ-15

 

Наименование показателя

Результаты по образцам

1

2

3

4

Крутящий момент, Н× м:

- минимальный МL

- условный максимальный МН

 

0,63

4,01

 

0,70

3,90

 

0,71

3,90

 

0,70

3,73

Время, мин:

- начало подвулканизации tS

- достижение 90 % подвулканизации tС (90)

 

4,3

29,5

 

4,0

30,5

 

4,5

39,5

 

5,0

36,5

Скорость вулканизации

3,97

3,77

2,86

3,17

Примечание: 1) стандартная резиновая смесь на основе каучука СКС-30 АРКМ15; 2) резиновая смесь, содержащая 15 %  НСПМ; 3) резиновая смесь, содержащая 15 % малеинизированного олигомера; 4) резиновая смесь, содержащая 15 % олигомера подвергнутого обработке ГП.

Дополнительное введение в масляноантиоксидантный состав волокнистого наполнителя в количестве 1 % на каучук перед смешением с водной фазой, содержащей ПАВ, позволяет получить каучуковый композит, обеспечивающий получаемым вулканизатам хорошие физико-механические показатели.

Получение каучукового композита с повышенным содержанием масляного компонента позволяет ввести и более высокое количество волокнистого наполнителя в получаемую композицию.

Это связано с тем, что после введения расчетного количества волокна в масляной компонент, получаемая композиция сохраняет свою подвижность и позволяет транспортировать ее по трубопроводу при реализации процесса в реальных промышленных масштабах для приготовления ВВОАД.

Свойства полученных каучуков и вулканизатов, на основе бутадиен-стирольного каучука, наполненного волокноолигомерноантиоксидантной дисперсией на стадии латекса представлены в таблицах 56, 57.

Таблица 56

Свойства композиций и вулканизатов на основе каучука СКС-30 АРКМ-15

 

Наименование показателей

Результаты испытаний

по образцам

1

2

3

4

Вязкость по Муни (МБ 1+4 (100 0С)) каучук

50

52

49

53

Условная прочность при растяжении, МПа

25,3

25,7

24,6

26,9

Относительное удлинение при разрыве, %

640

620

650

640

Относительная остаточная деформация, %

20

18

22

22

Эластичность по отскоку, %

34

35

36

36

Коэффициент старения (100 оС ,72 ч):

- по условной прочности;

- по относительному удлинению

 

0,51

0,40

 

0,59

0,47

 

0,54

0,49

 

0,62

0,49

*Примечание: продолжительность вулканизации 80 мин., t = 143 оС; дозировка НСПМ, модифицированных продуктов и масла ПН-6 составила 15 % на каучук; дозировка хлопкового волокна (х.в.) 1,0 % на каучук (длина волокна 2-5 мм); массовая доля антиоксиданта ВС-1 составила 0,3 %.

1 - стандартный образец СКС-30 АРКМ15 (масло ПН-6) + х.в.; 2 - НСПМ + х.в.;3 - НСПМ, модифицированный ГП + х.в.; 4 - НСПМ, модифицированный МА + х.в.

Анализ полученных результатов показывает, что по всем своим основным показателям экспериментальные образцы, содержащие в качестве наполнителя НСПМ, и модифицированные олигомеры не уступают контрольному образцу, содержащему масло ПН-6, а по такому показателю, как устойчивость к тепловому старению превосходят его.

Следует отметить, что по результатам эксперимента, также как и в предыдущих опытах (образцы на основе каучука СКС 30 АРК), наилучшими показателями обладают образцы опытных резин, содержащие олигомер, модифицированный МА, по сравнению с олигомером, модифицированным ГП и маслом ПН-6.

Таблица 57

Свойства композиций и вулканизатов на основе каучука СКС-30 АРКМ-15

 

Наименование показателей

Результаты испытаний

по образцам

1

2

3

4

Вязкость по Муни (МБ 1+4 (100 0С))

каучук

 

50

 

51

 

50

 

52

Условная прочность при растяжении, МПа

25,3

24,9

24,0

25,7

Относительное удлинение при разрыве, %

640

610

640

660

Относительная остаточная деформация, %

20

18

20

20

Эластичность по отскоку, %

34

36

36

37

Коэффициент старения (100 оС ,72 ч):

- по условной прочности;

- по относительному удлинению

 

0,51

0,40

 

0,55

0,45

 

0,57

0,48

 

0,61

0,49

*Примечание: продолжительность вулканизации 80 мин., t = 143 оС; дозировка НСПМ, модифицированных продуктов и масла ПН-6 составила 15 % на каучук; дозировка вискозного волокна (в.в.) 1,0 % на каучук (длина волокна 2-5 мм); массовая доля антиоксиданта ВС-1 составила 0,3 %.

1 - стандартный образец СКС-30 АРКМ15 (масло ПН-6) + в.в.; 2 - НСПМ + в.в.; 3 - НСПМ, модифицированный ГП + в.в.; 4 - НСПМ, модифицированный МА + в.в.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074