Аннотации

№4, 2016

СТОЙКОСТЬ К ТЕРМООКИСЛЕНИЮ СМЕСЕЙ ЭТИЛЕНПРОПИЛЕНОВОГО КАУЧУКА И ПОЛИГИДРОКСИБУТИРАТА

Ольхов А.А. (к.т.н., доцент, с.н.с.), Шибряева Л.С. (проф., д.х.н., в.н.с.),

Тертышная Ю.В. (к.х.н., с.н.с.), Ковалева А.Н. (к.х.н., доцент), Кучеренко Е.Л. (к.х.н., н.с.), Жулькина А.Л. (инженер – исследователь), Иорданский А.Л. (проф., д.х.н., зав. лаб.)

Изучены структура, свойства и кинетика термоокисления смесей на основе полигидроксибутирата (ПГБ) и этиленпропиленового каучука (ЭПК). Физико-механические свойства изучали с помощью разрывной машины ZE-40 (Германия), температуры кристаллизации Ткр и плавления Тпл ПГБ в смесях определяли с помощью дифференциального сканирующего калориметра ДСМ-2М при скорости сканирования 16 оC/мин. Морфологию пленок определяли методом сканирующей электронной микроскопии, микроскоп HITACHI S-570 (Япония). Кинетику термоокисления смесей оценивали по количеству поглощенного кислорода. При увеличении содержания ПГБ в смеси уменьшается относительное удлинение при разрыве, возрастают прочность и модуль растяжения. Изменение содержания ПГБ и времени окисления приводит к незначительным изменениям Ткр и Тпл. Установлено, что наивысшая реакционная способность смесей по отношению к кислороду наблюдается в области концентраций ПГБ от 20 до 40 %, где формируется наибольшая площадь раздела фаз. Показано, что, изменяя соотношения ЭПК и ПГБ, можно регулировать кинетику термоокисления смесевых образцов. Показано, что в области концентраций 50–70 % ПГБ в смесях происходит инверсия фаз.

Ключевые слова: этиленпропиленовый каучук, полигидроксибутират, смеси полимеров, термоокисление, структура, физико-механические свойства ДСК, температуры кристаллизации и плавления, морфология

СТРУКТУРА ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ВУЛКАНИЗАТОВ НА ОСНОВЕ КАУЧУКОВ РАЗЛИЧНОЙ ПОЛЯРНОСТИ И ПОЛИПРОПИЛЕНА

Панфилова О.А. (аспирант), Вольфсон С.И. (проф., д.т.н., зав. каф.,),

Охотина Н.А. (проф., к.т.н.), Сабиров Р.К. (доцент, к.х.н.), Баранец И.В. (к.т.н., в.н.с.)

Для расширения диапазона свойств и ассортимента термоэластопластичных материалов получены и исследованы материалы на основе тройных смесей полипропилена, неполярного и полярного каучука. Для получения смесевых и динамически вулканизованных материалов опробованы одно- и двухстадийный методы. Установлено, что лучшие свойства имеют композиции, полученные с использованием мастер-бэтчей (резиновых смесей) на основе каучуковой фазы ТПВ, а для улучшения совмещения разнополярных полимеров необходимы фунционализованные добавки, модифицирующие полипропилен. Методами оптической микроскопии изучено влияние рецептурных (соотношение компонентов полимерной фазы, наличие или отсутствие компатибилизаторов) и технологических (способ получения) факторов на структуру и свойства как смесевых, так и динамически вулканизованных термоэластопластов. Изучение морфологии смесевых и вулканизованных ТЭП показало, что во всех случаях в полипропилене, который является дисперсионной средой, имеются области, в разной степени обогащенные каучуком. При этом фрагменты полярного каучука размещаются как в среде полипропилена, так и в зонах, обогащенных неполярным каучуком, а диапазон размеров частиц дисперсной фазы зависит от способа получения. Введение компатибилизатора приводит к существенному увеличению однородности распределения компонентов по объему, снижению диапазона размеров дисперсной фазы и толщины поверхностного слоя экструдата (стренга), обогащенного полипропиленом. В поверхностном слое стренгов наблюдается анизотропия фибрилл полипропилена по направлению экструзии.

Ключевые слова: полипропилен, полиизопрен, сополимер бутадиена с акрилонитрилом, смесевые термоэластопласты, термопластичные вулканизаты, оптическая микроскопия, морфология

ОСОБЕННОСТИ АБРАЗИВНОГО ИЗНОСА РЕЗИН, СОДЕРЖАЩИХ КОМПЛЕКСНЫЙ ПРОТИВОСТАРИТЕЛЬ ПРС-1N

Пучков А.Ф. (к.т.н., доцент), Спиридонова М.П. (к.т.н., доцент),

Лапин С.В. (аспирант), Киба А.А. (студент)

С помощью машины МИР-2 и светового микроскопа МБИ-3 изучали абразивный износ протекторной резины, содержащей комплексный противостаритель-антидеградант ПРС-1N в сравнении с резиной, содержащей противостаритель IPPD (N-изопропил-N-фенил-п-фенилендиамин). Резина, содержащая ПРС-1N (ε-капролактам-N-изопропил-N-фенил-п-фенилендиамин-цинкодисалицилат) имеет значительно меньший износ. Причина этого эффекта – наличие ε-капролактама в составе ПРС-1N и его взаимодействие с другими компонентами комплексного противостарителя. Данные по вымыванию подтверждают такое взаимодействие. Важную роль играет полярность ПРС-1N, что приводит к его несовместимости с каучуками общего назначения, входящими в состав протекторной резины. Представлены соображения о механизме действия антидеграданта ПРС-1N.

Ключевые слова: абразивный износ, износостойкость, комплексный противостаритель, антидеградант, протекторная резина, совместимость, IPPD, ПРС-1N

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ШУНГИТА (КАРЕЛИТА) НА СВОЙСТВА ВУЛКАНИЗАТОВ НА ОСНОВЕ СКЭПТ, ПОЛУЧЕННЫХ СВЧ ВУЛКАНИЗАЦИЕЙ

Бокша М.Ю. (к.т.н., нач. сектора), Потапов Е.Э. (проф., д.х.н.),Резниченко С.В. (проф., д.х.н., зав. каф., ген. директор), Бобров А.П. (к.т.н., нач. научн. отд.), Смаль В.А. (пред. совета директоров), Лякин Ю.И. (к.х.н., с.н.с.)

Изучали физико-механические и технологические свойства, а также разные виды старения резин на основе этиленпропилендиенового каучука (СКЭПТ), наполненных техническим углеродом и шунгитом (карелитом), полученных СВЧ вулканизацией. Показано, что СВЧ вулканизация особенно эффективна для резин, наполненных шунгитом, вследствие равномерного распределения тепловых потоков в процессе вулканизации. Это обеспечивает однородность изделий, высокое качество поверхности при шприцевании и оптимальный комплекс свойств резин и изделий. Применение шунгита позволяет снизить каучукосодержание резиновых смесей, уменьшить дозировку технического углерода. Показана возможность обеспечить необходимый уровень основных физико-механических характеристик резин. Введение шунгита в рецептуру производственных смесей позволяет повысить озоностойкость таких резин, а также уменьшить изменение их цветности в процессе УФ-старения. Применение шунгита позволяет также улучшить уплотнительные характеристики изделий, повысить их качество и другие эксплуатационные характеристики, улучшить экологические свойства. Возможно и улучшение экономических показателей производства резиновых изделий.

Ключевые слова: природный минеральный наполнитель, шунгит, технический углерод, СКЭПТ, СВЧ-вулканизация, экструзия, физико-механические характеристики, озоностойкость, УФ-старение

ХЛОРИРОВАННЫЕ ИЗОПРЕНОВЫЕ КАУЧУКИ В АДГЕЗИОННЫХ КОМПОЗИЦИЯХ

Зуев А.А. (аспирант), Люсова Л.Р. (д.т.н., проф., зав. каф.), Борейко Н.П. (д.т.н., зам. директора)

На сегодняшний день ни одна область промышленности не обходится без эластомерных адгезионных материалов. Композиции на основе синтетических полимеров составляют 75 % от общего объема производимых адгезионных материалов, что обусловлено комплексом уникальных свойств, присущих эластомерной основе клея. Основой многих импортных клеев для крепления резины к металлу является хлорированный натуральный каучук. В качестве альтернативы предложен хлорированный синтетический изопреновый каучук, разрабатываемый в Научно-исследовательском институте синтетического каучука в СПб. Проведено сравнение хлорированного изопренового каучука с импортным хлорированным НК в адгезионных композициях, а также исследование физико-механических свойств смесей на основе смеси хлоркаучука и бутадиен-нитрильного каучука. В качестве объектов исследования были выбраны хлорированный натуральный каучук марки Pergut S20, хлорированный СКИ-3 и бутадиен-нитрильные каучуки марок БНКС-28 АМН и СКН-26С. Установлено влияние соотношения хлоркаучука с бутадиен-нитрильным каучуком и технологических факторов изготовления смесей на свойства пленок из них. Показано, что по уровню свойств отечественный хлоркаучук может быть использован в качестве основы клеев горячего крепления резины к металлу взамен импортного Pergut S20.

Ключевые слова: адгезия, клеи, крепление резины к металлу, хлорированный НК, хлорированный СКИ-3, бутадиен-­нитрильный каучук, прочность связи

ОСОБЕННОСТИ АДГЕЗИОННЫХ СВОЙСТВ РЕЗИНОМЕТАЛЛОКОРДНЫХ СИСТЕМ С МОДИФИЦИРОВАННЫМИ КРЕМНЕКИСЛОТНЫМИ НАПОЛНИТЕЛЯМИ

Кротова О.А. (аспирант), Касперович А.В. (доцент, к.т.н., зав. каф.), Шашок Ж.С. (к.т.н., доцент), Потапов Е.Э. (проф., д.х.н.), Резниченко С.В. (проф., д.т.н., зав. каф.)

Исследовано влияния синтезированных промоторов адгезии на структуру и свойства наполненных эластомерных композиций на основе натурального каучука. Промоторы адгезии представляют собой модифицированный ионами кобальта и/или никеля кремнекислотный наполнитель (МККН) и содержат на поверхности пониженное количество ионов металлов переменной валентности (по сравнению с промышленным модификатором адгезии стеаратом кобальта). Применение в наполненных эластомерных композициях синтезированных промоторов адгезии с 7,3 и 9,3 % (мас.) ионами Со позволяет получить резины, не имеющие значительных отличий в вулканизационной структуре по сравнению с резинами, содержащими промышленный модификатор адгезии. Установлено, что введение в эластомерные композиции новых промоторов адгезии не приводит к значительному изменению адгезионных свойств в системе «резина–металлокорд» при стандартных условиях испытаний по сравнению с образцом со стеаратом кобальта. Однако прочность связи резины с металлокордом после различных видов старения выше, чем для резины со стеаратом кобальта. Выявлено, что использование в резиновых смесях МККН взамен применяемого в промышленности стеарата кобальта приводит к повышению прочности связи резины с металлокордом после различных видов старения. Использование МККН с 5,8 % (мас.) ионами Со и 1,2 % (мас.) ионами Ni при 100 °С приводит к росту прочности связи в 1,25 раза по сравнению с резиной со стеаратом кобальта. Преимущества нового промотора проявляется и при тепловом, солевом и паровоздушном старении. Повышается также стойкость резинометаллокордных систем к воздействию агрессивных факторов. Исследовано влияние изменения количества ионов Со и Ni на свойства системы «резина–металл»

Ключевые слова: промотор адгезии, модифицированный кремнекислотный наполнитель (МККН), стеарат кобальта, структура вулканизата, металлокорд, прочность связи резины с металлокордом, ионы Со и Ni, старение

НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОЕ ТЕЧЕНИЕ ВЯЗКОУПРУГИХ ЭЛАСТОМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ В СХОДЯЩЕМСЯ КАНАЛЕ

Баранов А.В. (проф., д.ф.-м.н.)

Высоконаполненные полимерные композиции очень широко используются в различных процессах современной промышленности, поэтому исследованию течения таких сред в различных каналах перерабатывающего оборудования уделяется большое внимание. Представлена математическая модель неизотермического течения неньютоновской жидкости в плоском сходящемся канале. Отмечены все важные факторы, которые необходимо учитывать при разработке модели. Многие допущения были сделаны на основании того, что течение осуществляется при низких значениях критерия Рейнольдса и высоком значении критерия Пекле. В качестве реологической модели используется верхняя конвективная модель Максвелла. Решение искалось с использованием рядов, и все компоненты напряжений выражались в виде разложения по степеням. Учитываются тепловые граничные условия первого рода, температурная зависимость вязкости и диссипация энергии. Решение проблемы нахождения температурных профилей проводилось по итерационной схеме, на каждом шаге которой применялся метод коллокаций. Приведены результаты расчетов.

Ключевые слова: математическое моделирование, вязкоупругая жидкость, неизотермическое течение, эластомерная композиция

К ВОПРОСУ О ДИНАМИЧЕСКОЙ ВЫНОСЛИВОСТИ СШИТЫХ ЭЛАСТОМЕРОВ

Дорожкин В.П.( д.х.н., проф.), Мохнаткин А.М. (к.т.н., нач. отд.), Салаев М.В. (аспирант ), Мохнаткина Е.Г.( к.т.н., зав. каф.)

Разработана математическая модель, основанная на статистической теории разрушения полимеров, описывающая динамическую выносливость сшитых эластомеров. Модель применена к описанию результатов динамической выносливости протекторной резины, полученных в лаборатории ПАО «Нижнекамскшина». Динамическую выносливость Nр обычно определяли при растяжении ε = 150 % и частоте ν = 250 циклов в минуту. Установлена полуколичественная связь между Nр и отношением ƒ100/ƒр (условные напряжения при ε = 100 % и при разрыве). Nр, ƒ100 и ƒр были получены для резин с разным соотношением наполнителей (технический углерод, диоксид кремния и углеродные нанотрубки). Рассчитаны вероятность разрыва некоторого количества узлов и число узлов, сопротивляющихся разрушению mK. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных данных. Представлены результаты расчета кинетики разрушения резин с разным наполнением. Сделан вывод о гомогенности физической структуры резин, наполненных диоксидом кремния.

Ключевые слова: динамическая выносливость, сшитые эластомеры, математическая модель, кинетика разрушения, протекторные резины, технический углерод, диоксид кремния, углеродные нанотрубки

РЕЗИНОВЫЕ СМЕСИ. ОПЫТ РАЗРАБОТКИ БАЗЫ ДАННЫХ

Драбкин С.С. (инженер)

Разработан программный комплекс «Резиновые смеси» на основе Microsoft Access 2010. Функциональные возможности: 1) поиск конкретной марки для просмотра всех характеристик резиновой смеси; 2) поиск конкретного технического условия (ТУ) или другой документации для просмотра их состава, а также свойств входящих в них смесей (в зависимости от классификации, принятой в ТУ, имеется две модификации формы – по типу каучука или по назначению резиновой смеси); 3) сравнительный анализ резиновых смесей по одному из свойств; 4) поиск резиновой смеси по нескольким заданным параметрам, например: вид каучука, рабочая среда и температурный интервал, условная прочность, относительное удлинение, твердость, коэффициент морозостойкости, температурный предел хрупкости; 5) формирование различных справок. Приведено краткое описание разработанных форм. Предлагается разработка в отрасли Единого классификатора назначений использования резиновых смесей.

Ключевые слова: резиновые смеси, база данных, Access, функциональные возможности, многопараметрический запрос

ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ «ПЛАСТИКАЦИИ» НЕНАПОЛНЕННЫХ ВУЛКАНИЗАТОВ НИТРИЛЬНЫХ КАУЧУКОВ НА ИХ СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА

Суздальцева Е.С. (н.с., аспирант), Клочков В.И. (к.т.н., в.н.с.), Булкина А.К. (к.х.н., с.н.с.), Курлянд С.К. (проф., д.т.н., зав. лаб.)

Исследованы особенности механической деструкции ненаполненных вулканизатов нитрильных каучуков с различным содержанием нитрильных звеньев. В качестве механического деструктивного воздействия использовалось вальцевание вулканизованных пластин на тонком зазоре вальцев. Продолжительность вальцевания от 0 до 40 мин с последующей вторичной вулканизацией (режим вулканизации 143 0С в течение 40 мин) без добавления вулканизационных агентов. Изучены параметры молекулярной структуры Mw и Mn, содержание золя и геля, характеристическая вязкость и вулканизационные свойства «пластицированных» образцов, а также механические свойства вторичных вулканизатов. Показано, что при «пластикации» вулканизатов, в отличие от пластикации каучука, процессы структурообразования преобладают над процессами деструкции. Их интенсивность зависит от содержания нитрильных звеньев. Механические свойства вторичных вулканизатов зависят от времени «пластикации», причем по значениям прочности вторичные вулканизаты в ряде случаев могут превосходить исходный вулканизат. Сделано предположение, что основную роль в процессе структурообразования играют физические, а не химические связи, что подтверждается данными по набуханию и пластоэластическим свойствам.

Ключевые слова: бутадиен-нитрильный каучук, ненаполненные вулканизаты, деструкция, структурирование, Mw, Mn, золь/гель анализ, характеристическая вязкость, вулканизационные свойства, механические свойства

PЕШАЮЩИЙ ПРОРЫВ В ОБЛАСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РЕЗИНОВЫХ ОТХОДОВ

Бейрах Л.Я. (д-р, научный руководитель)

Представлен анализ методов вторичной переработки резиновых отходов. Обсуждены достоинства и недостатки использования тонко измельченной резиновой крошки (крошки ультрамалых размеров) и показаны его основные недостатки. Рассмотрен механизм взаимодействия такой крошки и резиновой смеси, в которую она вводится. Приведен краткий обзор существующих методов модификации крошки с помощью аминов и сульфидов при не- слишком высоких температурах, приводящий к ее поверхностной девулканизации. Процесс, разработанный компанией «GREENGUM RECYCLING», является продолжением этих разработок. Он включил в себя следующее: изучение физических и математических зависимостей свойств крошки и резиновых смесей, в которые она входит, от температуры и других технологических параметров; разработку мониторинга степени девулканизации на основе полученных математических моделей; разработка 23 рецептур модификаторов; создание модифицированного оборудования для проведения процесса тонкого измельчения с одновременной поверхностной девулканизацией за один проход; разработка рецептур для различных резиновых смесей, содержащих крошку; оснащение измерительной аппаратурой.

Ключевые слова: резиновая крошка ультрамалых размеров, резиновые смеси, модификация, поверхностная девулканизация, математические модели, технологический процесс, измерительное оборудование

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ УСИЛЕНИЯ КАУЧУКА ТЕХНИЧЕСКИМ УГЛЕРОДОМ

Раздьяконова Г.И. (с.н.с., к.х.н.)

Обзор, посвященный результатам, которые получены автором при исследовании усиления каучука техническим углеродом. Показано влияние рельефа поверхности наполнителя, морфологии агрегатов и кислородсодержащих функциональных групп на параметры сорбции эластомеров.

Ключевые слова: технический углерод, морфология, кислородсодержащие функциональные группы, эластомеры, адсорбция