Влияние технологических добавок на структуру и свойства резин (стр. 10 из 21)
3. Сложные эфиры трехатомного спирта - глицерина[2].
С целью определения функций, которые могут выполнять эфиры жирных кислот в резиновых смесях и вулканизатах, исследовали влияние содержания метилового эфира ЖКТМ на технологические свойства ненаполненных резиновых смесей на основе каучука СКИ-3, кинетику их вулканизации и физико-механические характеристики вулканизатов.
Выбор метилового эфира обусловлен его практической доступностью и сравнительной дешевизной; выбирая каучук СКИ-3, исходили из того, что ненаполненные резины на основе этого каучука обладают высокими физико-механическими характеристиками.
Рецептура резиновых смесей, включающая метиловый эфир ЖКТМ и каучук СКИ-3 представлена в таблице 1. В качестве контрольных были взяты резиновые смеси, не содержащие олеохимиката[3], и содержащие стеариновую и олеиновую кислоту.
Изготовление резиновых смесей проводили на вальцах при температуре 70-80°С. Продолжительность изготовления смесей во всех случаях (кроме смеси, содержащей 60 масс.ч. метилового эфира ЖКТМ) не превышала 13-15 минут.
В таблицах 9, 10, 11 и на рисунках 1, 2 представлены данные кинетики вулканизации ненаполненных резиновых смесей на основе каучука СКИ-3, содержащих 0,16-60 масс.ч. метилового эфира ЖКТМ. Испытание резиновых смесей на реометре Монсанто проводили при температуре 143°С и 155°С сразу по окончании изготовлении резиновых смесей (табл. 9) и через три месяца (табл. 10).
Таблица 9 - Влияние содержания метилового эфира ЖКТМ на кинетику вулканизации при испытании на реометре Монсанто ненаполненных резиновых смесей на основе каучука СКИ-3
Температура испытания 143°С
| Показатели | Содержание МЭЖКТМ, масс.ч. | Контроль | |||||||
| 0 | 2 | 5 | 10 | 15 | 30 | 60 | Стеа-риновая кислота | ||
| Максимальный крутящий момент, Н*м | 15 | 25,7 | 24,9 | 23,0 | 21,1 | 17,9 | 9,8 | 27,0 | |
| Минимальный крутящий момент, Н*м | 8,8 | 8,1 | 8,2 | 6,9 | 6,2 | 5,2 | 3,6 | 9,4 | |
| Время начала вулканизации, мин | 35,5 | 28,0 | 20,5 | 16,3 | 13,7 | 12,1 | 10,2 | 35,5 | |
| Оптимальное время вулканизации, мин | 44,3 | 40,8 | 27,5 | 20,9 | 17,5 | 15,2 | 12,8 | 44,5 | |
| Скорость вулканизации, %/мин | 6,7 | 7,8 | 14,3 | 21,7 | 26,3 | 32,3 | 38,5 | 6,3 | |
Суммируя эти трехкратные испытания, можно отметить, что минимальный крутящий момент (Мmin), характеризующий начальную вязкость резиновых смесей, и максимальный крутящий момент (Мmax), характеризующий жесткость вулканизованных резин. Для резиновых смесей, содержащих до 5 масс.ч. олеохимиката и для контрольных резиновых смесей, содержащих стеариновую и олеиновую кислоту, максимальный крутящий момент практически одинаков.
При увеличении содержания олеохимиката (от 10 масс.ч. и более) имеет место снижение и Мmin и Мmax, что, по-видимому, можно связать с нарастающим проявлением пластифицирующих свойств олеохимиката (и с нарастающей деструкцией каучука в период введения олеохимиката на вальцах).
Таблица 10 - Влияние содержания метилового эфира ЖКТМ на кинетику вулканизации при испытании на реометре Монсанто ненаполненных резиновых смесей на основе каучука СКИ-3 (через три месяца)
Температура испытания 143°С
| Показатели | Содержание МЭЖКТМ, масс.ч. | Контроль | |||||||
| 0 | 2 | 5 | 10 | 15 | 30 | 60 | Стеариновая кислота | Олеиновая кислота | |
| Максимальный крутящий момент, Н*м | 26,4 | 25,2 | 24,5 | 22,8 | 20,9 | 16,5 | 10,1 | 26,2 | 25,0 |
| Минимальный крутящий момент, Н*м | 7,5 | 7,0 | 7,3 | 6,0 | 6,1 | 4,6 | 3,5 | 7,4 | 6,7 |
| Время начала вулканизации, мин | 29,1 | 23,2 | 18,0 | 13,7 | 11,6 | 10,6 | 9,9 | 20,0 | 20,5 |
| Оптимальное время вулканизации, мин | 43,5 | 31,6 | 25,3 | 18,8 | 15,5 | 13,6 | 12,7 | 43,2 | 43,7 |
| Скорость вулканизации, %/мин | 6,9 | 11,9 | 13,7 | 19,6 | 25,6 | 33,3 | 35,7 | 4,3 | 4,0 |
Уже при равных дозировках олеохимиката и жирных кислот в резиновых смесях проявляется тенденция к сокращению времени начала вулканизации и оптимального времени вулканизации резиновых смесей с олеохимикатом. С увеличением содержания олеохимиката в резиновых смесях скорость вулканизации значительно увеличивается. Трехмесячная вылежка анализируемых и контрольных резиновых смесей не изменяет закономерностей изменения их вулканизационных характеристик (табл.10).
Вулканизуя анализируемые резиновые смеси, диапазон времен вулканизации подбирали, учитывая ускорение вулканизации с ростом содержания олеохимиката. Результаты определения физико-механических показателей анализируемых резин представлены в таблицах 12-17 и на рисунках 3-7.
Таблица 11 - Влияние содержания метилового эфира ЖКТМ на кинетику вулканизации при испытании на реометре Монсанто ненаполненных резиновых смесей на основе каучука СКИ-3
Температура испытания 155°С
| Показатели | Содержание МЭЖКТМ, масс.ч. | Контроль | ||||||||
| 0 | 0,16 | 2 | 5 | 10 | 15 | 30 | 60 | Стеариновая кислота | Олеиновая кислота | |
| Максимальный крутящий момент, Н*м | 26,5 | 26,2 | 25,5 | 24,0 | 22,1 | 20,0 | 16,7 | 8,9 | 26,5 | 26,3 |
| Минимальный крутящий момент, Н*м | 9,0 | 8,8 | 8,2 | 8,0 | 6,8 | 5,9 | 4,8 | 3,0 | 9,7 | 8,0 |
| Время начала вулканизации, мин | 15,0 | 14,0 | 10,5 | 8,2 | 6,5 | 5,8 | 5,2 | 4,6 | 16,8 | 11,5 |
| Оптимальное время вулканизации, мин | 22,6 | 21,2 | 13,9 | 10,4 | 8,4 | 7,4 | 6,6 | 5,7 | 22,6 | 22,4 |
| Скорость вулканизации, %/мин | 13,1 | 13,9 | 29,4 | 45,4 | 52,6 | 62,5 | 71,4 | 90,9 | 17,2 | 9,2 |
Таблица 12 - Влияние содержания метилового эфира ЖКТМ на физико-механические характеристики ненаполненных резин на основе каучука СКИ-3
Режим вулканизации: температура 143°С, время 30 минут.
| Показатели | Содержание метилового эфира ЖКТМ, масс.ч. | Контроль | ||||||||
| 0 | 0,16 | 2 | 5 | 10 | 15 | 30 | 60 | Стеариновая кислота | Олеиновая кислота | |
| Условное напряжение при удлинении 300%, Мпа | 0,4 | 1,4 | 1,2 | 1,2 | 0,8 | 0,4 | 0,4 | - | 0,8 | 0,8 |
| Условное напряжение при удлинении 500%, Мпа | 0,8 | 3,9 | 3,3 | 2,8 | 2,0 | 1,6 | 0,8 | - | 1,5 | 1,5 |
| Условная прочность при растяжении, МПа | 9,3 | 29,8 | 29,8 | 26,4 | 23,3 | 19,4 | 15,2 | 6,1 | 9,6 | 9,6 |
| Удлинение при разрыве, % | 930 | 760 | 770 | 790 | 820 | 860 | 930 | 1190 | 740 | 740 |
| Относительное остаточное удлинение, % | 3 | 13 | 8 | 7 | 8 | 6 | 4 | 5 | 2 | 2 |
Таблица 13 - Влияние содержания МЭЖКТМ на физико-механические характеристики ненаполненных резин на основе СКИ-3
| Показатели | Содержание метилового эфира ЖКТМ, масс.ч. | ||||||||
| 0 | 0,16 | ||||||||
| Продолжительность вулканизации при 143°С | 30 | 40 | 50 | 60 | 30 | 40 | 50 | 60 | |
| Условное напряжение при удлинении 300%, Мпа | 0,4 | 1,2 | 1,2 | 1,2 | 1,4 | 1,3 | 1,2 | 0,8 | |
| Условное напряжение при удлинении 500%, Мпа | 0,8 | 3,5 | 2,7 | 2,4 | 3,9 | 3,4 | 2,8 | 2,4 | |
| Условная прочность при растяжении, МПа | 9,3 | 31,1 | 27,2 | 25,9 | 29,8 | 30,6 | 26,7 | 27,4 | |
| Удлинение при разрыве, % | 930 | 760 | 780 | 790 | 760 | 770 | 780 | 820 | |
| Относительное остаточное удлинение, % | 3 | 10 | 6 | 5 | 13 | 11 | 7 | 6 | |
| Дисперсия по прочности | 0,693 | 0,077 | 0,075 | 0,044 | 0,126 | 0,037 | 0,027 | 0,003 | |
| Доверительный интервал | 1,16 | 0,39 | 0,38 | 0,29 | 0,49 | 0,27 | 0,23 | 0,08 | |
Таблица 14 - Влияние содержания МЭЖКТМ на физико-механические характеристики ненаполненных резин на основе СКИ-3
| Показатели | Содержание метилового эфира ЖКТМ, масс.ч. | ||||||||
| 2 | 5 | ||||||||
| Продолжительность вулканизации при 143°С | 30 | 40 | 50 | 60 | 25 | 30 | 40 | 50 | |
| Условное напряжение при удлинении 300%, Мпа | 11,2 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 1,4 | 1,2 | 0,8 | 0,9 | |
| Условное напряжение при удлинении 500%, Мпа | 3,3 | 2,9 | 2,5 | 2,0 | 2,7 | 2,8 | 2,0 | 1,8 | |
| Условная прочность при растяжении, МПа | 29,8 | 27,4 | 24,1 | 25,6 | 26,8 | 26,4 | 25,3 | 24,7 | |
| Удлинение при разрыве, % | 770 | 790 | 810 | 820 | 770 | 790 | 800 | 830 | |
| Относительное остаточное удлинение, % | 8 | 8 | 6 | 5 | 8 | 7 | 7 | 6 | |
| Дисперсия по прочности | 0,018 | 0,007 | 0,005 | 0,005 | 0,022 | 0,02 | 0,006 | 0,006 | |
| Доверительный интервал | 0,19 | 0,12 | 0,39 | 0,39 | 0,21 | 0,2 | 0,11 | 0,11 | |
Таблица 15 - Влияние содержания МЭЖКТМ на физико-механические характеристики ненаполненных резин на основе СКИ-3
| Показатели | Содержание метилового эфира ЖКТМ, масс.ч. | ||||||||
| 10 | 15 | ||||||||
| Продолжительность вулканизации при 143°С | 17 | 20 | 30 | 40 | 15 | 17 | 20 | 30 | |
| Условное напряжение при удлинении 300%, Мпа | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,9 | 0,8 | 0,4 | 0,4 | |
| Условное напряжение при удлинении 500%, Мпа | 2,4 | 2,2 | 2,0 | 2,0 | 1,8 | 1,9 | 1,7 | 1,6 | |
| Условная прочность при растяжении, МПа | 20,2 | 21,1 | 23,3 | 23,0 | 23,1 | 20,7 | 17,6 | 19,4 | |
| Удлинение при разрыве, % | 760 | 790 | 820 | 840 | 820 | 800 | 810 | 860 | |
| Относительное остаточное удлинение, % | 8 | 8 | 8 | 4 | 8 | 6 | 4 | 6 | |
| Дисперсия по прочности | 0,035 | 0,014 | 0,011 | 0,004 | 0,027 | 0,027 | 0,020 | 0,020 | |
| Доверительный интервал | 0,26 | 0,16 | 0,15 | 0,09 | 0,23 | 0,23 | 0,2 | 0,2 | |
Таблица 16 - Влияние содержания МЭЖКТМ на физико-механические характеристики ненаполненных резин на основе СКИ-3