Влияние технологических добавок на структуру и свойства резин (стр. 11 из 21)

Показатели	Содержание метилового эфира ЖКТМ, масс.ч.
	30					60
Продолжительность вулканизации при 143°С	13	17	20	30	11		17	20	30
Условное напряжение при удлинении 300%, МПа	0,8	0,4	0,4	0,4
Условное напряжение при удлинении 500%, МПа	1,5	1,2	0,8	0,8
Условная прочность при растяжении, МПа	21,1	19,2	14,3	15,2	10,1		9,9	9,6	6,1
Удлинение при разрыве, %	880	890	900	930	1130		1150	1190	1190
Относительное остаточное удлинение, %	7	7	6	4	6		8	8	5
Дисперсия по прочности	0,05	0,044	0,017	0,003	0,045		0,008	0,007	0,005
Доверительный интервал	0,31	0,29	0,18	0,08	0,29		0,12	0,11	0,10

Таблица 17 - Влияние содержания МЭЖКТМ на физико-механические характеристики ненаполненных резин на основе СКИ-3

Показатели	Контрольные смеси
	Стеариновая кислота					Олеиновая кислота
Продолжительность вулканизации при 143°С	30	40	50	60	30		40	50	60
Условное напряжение при удлинении 300%, МПа	0,8	1,5	1,1	1,1	0,8		1,2	1,2	0,9
Условное напряжение при удлинении 500%, МПа	1,5	3,8	2,7	2,6	1,5		2,7	2,7	2,2
Условная прочность при растяжении, МПа	9,6	31,5	28,1	27,1	9,6		29,9	29,2	28,7
Удлинение при разрыве, %	740	760	780	800	740		760	780	770
Относительное остаточное удлинение, %	2	10	8	6	2		11	9	7
Дисперсия по прочности	0,058	0,038	0,019	0,01	0,042		0,013	0,01	0,003
Доверительный интервал	0,33	0,27	0,19	0,14	0,28		0,16	0,14	0,08

Как видно из рис. 3-7, и таблиц 12-17 с ростом содержания олеохимиката в резиновой смеси наблюдается изменение физико-механических характеристик резин: снижение условных напряжений при заданном удлинении и условной прочности при растяжении, но однородность резин растет. Такая картина имеет место как для резин, свулканизованных в оптимуме, так и для резин, свулканизованных в течение одинакового времени (30 минут при температуре 143°С), причем уровень падения изучаемых характеристик меньше для резин, свулканизованных в оптимуме.

Степень сшивания резин, определяемая по величине набухания резин в толуоле, снижается с увеличением дозировки МЭЖКТМ в резине (рис. 8, табл. 18). Следует отметить, что уровень физико-механических характеристик резин с МЭЖКТМ и стеариновой и олеиновой кислотой практически одинаков, а однородность анализируемых резин выше по сравнению с контрольными резинами.

Таким образом, на основании полученных данных можно предварительно заключить, что олеохимикаты (на примере МЭЖКТМ) в резиновых смесях и вулканизатах могут выполнять функции диспергатора ингредиентов, вторичного активатора вулканизации резиновых смесей, технологической добавки и мягчителя.

Таблица 18 - Влияние содержания метилового эфира ЖКТМ на величину ацетонового экстракта и степень набухания 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
Величина ацетонового экстракта, %Экспериментальная САээРасчетная САэрОтношение САЭэ/САэр	1,8	1,8	2,9 1,8 1,6	5,0 4,4 1,14	8,9 8,4 1,06	12,9 12,2 1,06	21,6 21,7 0,99	35,4 35,6 0,99	2,0	3,8
Степень набухания в толуоле после удаления ацетонового экстракта	3,7	3,8	3,9	4,0	4,4	4,8	5,5	9,8	3,7	3,5
Степень набухания до удаления ацетонового экстракта	3,6	3,6	3,7	3,8	3,9	4,0	4,1	5,9	3,7	3,4

Таким образом, исследуемые в работе олеохимикаты достаточно хорошо совмещаются с эластомерами, вступают во взаимодействие с каучуками и ингредиентами вулканизующей группы, диспергируя ингредиенты и активируя вулканизацию резиновых смесей.

В связи с дефицитом и высокой стоимостью жирных кислот в России работы по поиску новых диспергаторов ингредиентов и вторичных активаторов вулканизации является актуальным.

Представляло интерес оценить эффективность олеохимикатов различного химического строения в качестве вторичных активаторов вулканизации резиновых смесей. Для этого использовали олеохимикаты – сложные эфиры карбоновых кислот, взамен стеариновой (или олеиновой) кислоты в резиновых смесях на основе каучука СКИ-3. В качестве контрольных готовили резиновые смеси, содержащие стеариновую (или олеиновую) кислоту, в тех же количествах, а также резиновую смесь, не содержащую вторичного активатора (см. таблицу 2).

Из данных кинетики вулканизации анализируемых и контрольных резиновых смесей на реометре Монсанто (см. приложение к таблице 19), следует, что все анализируемые олеохимикаты и контрольные стеариновая и олеиновая кислоты обеспечивают одинаковый уровень минимального и максимального крутящего моментов. Но в присутствие олеохимикатов проявляется тенденция к снижению времени начала вулканизации и оптимального времени вулканизации резиновых смесей. Среди причин ускорения вулканизации резиновых смесей с олеохимикатами можно назвать их низкое кислотное число (жирные кислоты имеют высокое кислотное число), повышенную ненасыщенность (особенно в сравнении со стеариновой кислотой). Причем тенденция к ускорению вулканизации усиливается при переходе от пентола к димеризованным продуктам и олеохимикатам с нормальным строением спиртового радикала, а внутри последней группы – с уменьшением длины спиртового радикала. Основная причина ускорения вулканизации резиновых смесей с олеохимикатами – их высокая совместимость с каучуком, увеличивающаяся от пентола к эфирам с нормальным строением спиртового радикала.

С помощью золь-гель анализа исследуемых и контрольных вулканизатов (свулканизованных за одинаковое время) удалось установить, что эти резины имеют одинаковую долю активных цепей, отличаясь содержанием золь-фракции и общей степенью сшивания: у резин с олеохимикатами содержание золь-фракции выше, а степень сшивания, определенная по равновесному набуханию, ниже.

Уровень упруго-прочностных и деформационных характеристик анализируемых и контрольных вулканизатов, полученных в течение одинакового времени вулканизации, практически одинаков (табл. 21, 22).

Анализ структурных параметров вулканизационных сеток определенных методом Муни-Ривлина показал (табл. 23), что анализируемые резины, имея практически одинаковые значения эластической константы С₁, характеризующей химические связи в резинах, отличаются меньшими значениями упругой постоянной С₂, характеризующей уровень физического межмолекулярного взаимодействия, что, по-видимому, может быть связано с высокой совместимостью олеохимикатов с каучуком и, быть связано с лучшей диспергирующей способностью олеохимикатов на основе нормальных алифатических спиртов.

Следует отметить меньший разброс численных значений определяемых параметров у вулканизатов с олеохимикатами за исключением резин с пентолом, что, по-видимому, связано с низкой его совместимостью с каучуком.

Таким образом, олеохимикаты обеспечивают получение более однородных резин, а, следовательно, являются более эффективными диспергаторами, нежели стеариновая и олеиновая кислоты.

Таблица 19 - Влияние химической природы олеохимиката на кинетику вулканизации при испытании на реометре Монсанто ненаполненных резиновых смесей на основе каучука СКИ-3