Исследование диспрактола К-16 в качестве ускорителя вулканизации обувных резин

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 678. 762. 2−134. 532
О. И. Борисова, Н. Ф. Ушмарин, С. И. Сандалов, Д. О. Гнездилов, Н. И. Кольцов
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИСПРАКТОЛА К-16 В КАЧЕСТВЕ УСКОРИТЕЛЯ ВУЛКАНИЗАЦИИ
ОБУВНЫХ РЕЗИН
Ключевые слова: ускоритель вулканизации резин, 2-меркаптобензотиазол, диспрактол К-16, резина, вулканизаты,
реометрические и физико-механические свойства.
Исследована возможность использования в качестве ускорителя вулканизации диспрактола К-16 взамен 2-меркаптобензотиазола в обувных резинах.
Keywords: vulcanization accelerator of rubbers, 2-mercaptobenzothiazole, dispraktol K-16, rubber vulcanizates, rheometric and
physicomechanical properties.
Possibility of using as a vulcanization accelerator dispraktol K-16 instead of 2-mercaptobenzothiazole in shoe rubber was investigated.
Введение
В работах [1−3] нами исследовано влияние различных технологических добавок на технологические свойства резиновых смесей и физико-механические свойства вулканизатов на их основе. Наряду с технологическими добавками, на свойства резин оказывают влияние и другие ингредиенты, среди которых следует выделить ускорители, повышающие скорость вулканизации и понижающие температуру структурирования каучуков. Применение ускорителей позволяет уменьшить количество вулканизующего агента и устранить его выцветание на поверхность резиновых изделий, уменьшить возможность перевулканизации, повысить сопротивление старению, а также улучшить физико-механические свойства резин. Выбором различных ускорителей можно также влиять на реометрические и физико-механические показатели резин. Поэтому исследование новых ускорителей, удовлетворяющих этим требованиям, является актуальной задачей. В настоящее время в качестве ускорителей серной вулканизации резиновых смесей используются 2-меркаптобензотиазол и 2,2'--дитиобисбензтиазол [4]. В последнее время на рынке сырья для резинотехнической и шинной промышленности в качестве ускорителя предлагается диспрактола К-16 [5], который выпускается ООО «Эластохим» г. Волжский в виде крошки от светлого до ярко-желтого цвета с размерами частиц не более 0,25 мм. Диспрактол К-16 получают диспергированием оксида цинка в бинарном расплаве е-капролактам -стеариновая кислота [6]. В [6] изучено его влияние на свойства резиновых смесей и вулканизатов. Показана возможность его использования вместо 2-меркаптобензотиазола в паронитовых и фрикционных резино-технических изделиях, а также вместо 2,2'--дитиобисбензтиазола в боковине протектора сельхозшин. В [7] установлена возможность замены 2-меркаптобензотиазола и его
комбинации с 2,2'--дитиобисбензтиазолом на диспрактол К-16 в резине на основе бутадиен-нитрильного каучука, применяемой для изготовления маслобензостойких деталей скважин нефтедобывающего оборудования. В связи с этим нами исследовалась возможность использования в качестве ускорителя вулканизации диспрактола К-16 [4] взамен 2-меркаптобензотиазола в обувных резинах.
Экспериментальная часть
Исследования проводились для резиновых смесей марок 81−330 и 81−550 с серной вулканизующей системой на основе каучуков СКИ-3 и СКМС-30АРКМ-15, используемых для изготовления переда и подошвы резиновой обуви. В их составы кроме каучуков входят сера, нафтам-2, цинковые белила, стеарин, технический углерод, канифоль, каолин и др. ингредиенты. Резиновые смеси готовили на лабораторных вальцах ЛБ 320 150/150. Стандартные образцы резиновых смесей вулканизовали при 150 °C в течение 30 мин в двухэтажном электрическом прессе марки 100−400−2Э. Для резиновых смесей исследовались реометрические свойства (вязкость и склонность к преждевременной вулканизации) на реометре MDR 3000 фирмы «Mon Tech» по ГОСТ 12 535–84, а также проводился термогравичетрический анализ на приборе Perkin Elmer STA6000. Для вулканизатов по стандартным методикам определялись: физико-механические свойства (ГОСТ 270−75) — твёрдость по ШОРу, А (ГОСТ 263−75) — истираемость (ГОСТ 12 251−77) — сопротивление раздиру (ГОСТ 262−79).
Результаты и их обсуждение
В табл. 1 приведены варианты первой резиновой смеси с применением ускорителей (в мас. ч. на 100,00 мас. ч. каучука) и результаты исследования влияния ускорителей на
реометрические и физико-механические свойства вулканизатов на ее основе.
Таблица 1 — Влияние ускорителей на свойства первой резиновой смеси
Ускорители/Показатели НТД Варианты
1 2
2-меркаптобензотиазол, мас. ч. — 2,30 —
Диспрактол К-16, мас. ч. — - 2,76
Реометрические свойства резиновой смеси при 150°С
15, мин — 2,73 2,45
190, мин — 3,80 3,35
1/(190 — 18), мин-1 — 0,93 1,11
8'-тах, дН*м — 13,92 14,80
Свойства вулканизатов (150°Сх30 мин.)
1р, МПа & gt- 9,8 11,6 11,5
ер, % & gt- 350 500 490
Н, ед. ШОР, А — 72 74
И, м3/Дж — 144 153
Сопротивление раздиру, В, кН/м — 65 67
Из данных табл. 1 следует, что для второго варианта резиновой смеси, содержащего диспрактол К-16, по сравнению с первым вариантом характерны меньшие величины времен начала (У и оптимума (190) подвулканизации. При этом для второго варианта резиновой смеси значения скорости подвулканизации (1/(190 — У) и крутящего момента (8'-тах) достигают больших величин по сравнению с первым вариантом, содержащим 2-меркаптобензотиазол. Таким образом, диспрактол К-16 по эффективности ускорения процесса вулканизации резиновой смеси не уступает 2-меркаптобензотиазолу. Из данных табл. 1 видно, что вулканизаты обоих вариантов резиновой смеси удовлетворяют требованиям научно-технической документации (НТД), предъявляемым по упруго-прочностным свойствам к исследуемой резине. Значения предела прочности при растяжении, относительного удлинения при разрыве и твердости для вулканизатов обоих вариантов резиновой смеси отличаются незначительно. Резина, содержащая оба ускорителя вулканизации, характеризуется хорошим сопротивлением к истиранию и раздиру.
На рис. 1 представлены термограммы ТГА для первой резиновой смеси.
Как видно из рис. 1, при температурах свыше 170 °C за счет начавшегося процесса термодеструкции наблюдается резкое падение массы образцов резиновых смесей, причем, потеря начальной массы на 10% для обоих вариантов резиновой смеси происходит при температуре 345 °C.






Рис. 1 — Термограммы ТГА первой резиновой смеси (номера кривых соответствуют номерам вариантов табл. 1)
В дальнейшем исследовалось влияние диспрактола К-16 в сопоставлении с 2-меркаптобензотиазолом на свойства второй резиновой смеси. В табл. 2 приведены варианты, а также результаты исследования реометрических и физико-механических свойств этой резиновой смеси.
Таблица 2 — Влияние ускорителей на свойства второй резиновой смеси
Ускорители/Показатели НТД Варианты
1 2
2-меркаптобензотиазол, мас. ч. — 1,50 —
Диспрактол К-16, мас. ч. — - 1,50
Реометрические свойства резиновой смеси при 170°С
15, мин — 1,22 1,20
190, мин — 3,49 3,25
1/(190 — У, мин-1 — 0,44 0,49
8'-тах, дН*м — 16,16 17,02
Свойства вулканизатов (150°Сх30 мин.)
1р, МПа & gt-9,8 12,0 12,2
ер, % & gt-300 450 470
Н, ед. ШОР, А — 68 68
И, м3/Дж & lt-220 65 67
Сопротивление раздиру, В, кН/м — 49 45
Из табл. 2 следует, что вариант резиновой смеси, содержащий диспрактол К-16, по сравнению с вариантом с 2-меркаптобензотиазолом обладает меньшими величинами времен начала и оптимума подвулканизации и большими значениями скорости подвулканизации и крутящего момента. Вулканизат второго варианта резиновой смеси по упруго-прочностным свойствам не уступает вулканизату первого варианта. Следовательно, как и для первой резиновой смеси, диспрактол К-16 может быть
использован в качестве ускорителя вулканизации для второй резиновой смеси.
На рис. 2 представлены термограммы ТГА второй резиновой смеси. Как видно, при температуре свыше 170 °C за счет начавшегося процесса термодеструкции наблюдается падение массы образцов резиновых смесей. Причем, потеря начальной массы на 10% для первого варианта резиновой смеси происходит при достижении температуры 320 °C, а для второго варианта при 330 °C. При достижении температуры 390 °C наблюдается интенсивная деструкция
образовавшихся из резиновой смеси вулканизатов.
Рис. 2 — Термограммы ТГА первой резиновой смеси (номера кривых соответствуют номерам вариантов табл. 2)
Таким образом, диспрактол К-16 может быть использован вместо 2-меркаптобензотиазола в
качестве ускорителя серной вулканизации обувных резин.
Основные условные обозначения
ts — времена начала подвулканизации- t90 — времена оптимума подвулканизации- 1/(t90 — ts) — скорость подвулканизации- fp — предел прочности при растяжении- ер — относительное удлинение при разрыве- Н — твёрдость- И — истираемость- В — сопротивление раздиру.
Литература
1. Н. И. Кольцов, Н. Ф. Ушмарин, С. А. Иссакова, С. С. Виногорова, Н. А. Чернова, С. М. Верхунов, Н. Н. Петрова, Вестник Казан. технол. ун-та, 15, 2, 41−44 (2012).
2. Ю. В. Васильева, А. И. Хасанов, Н. Ф. Ушмарин, Н. И. Кольцов, Вестник Казан. технол. ун-та, 16, 18, 154 157 (2013).
3. Е. М. Портнова, Н. Ф. Ушмарин, С. И. Сандалов, Д. О. Гнездилов, Н. И. Кольцов, Вестник Казан. технол. унта, 2014 (в печати).
4. Дж.С. Дик, Технология резины: рецептуростроение и испытания. НОТ, С. -Петерб., 2010. 617 с.
5. ТУ 2494−005−98 528 460−09. Активатор-ускоритель диспрактол К-16.
6. Е. В. Талби. Автореф. дисс. канд. техн. наук, ВолгГТУ, Волгоград, 2009. 22 с.
7. Н. О. Герасимова, Н. А. Чернова, Н. Ф. Ушмарин, Н. И. Кольцов, XIII Междунар. конф. молодых ученых, студентов, аспирантов «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка ВМС — V Кирпичниковские чтения» (Казань, 9−10 декабря 2009). Тезисы докладов. Казань, 2009. С. 278.
© О. И. Борисова — маг. каф. физической химии и ВМС ЧувГУ, Н. Ф. Ушмарин — канд. техн. наук, нач. ТО по РТИ АО «ЧПО им. В.И. Чапаева" — С. И. Сандалов — нач. производства РТИ АО «ЧПО им. В.И. Чапаева», sandalov-1963@yandex. ru- Д. О. Гнездилов — асп. каф. технологии синтетического каучука КНИТУ- Н. И. Кольцов — д-р хим. наук, проф. каф. физической химии и ВМС ЧувГУ, koltsovni@mail. ru.
© O. I. Borisova — graduate student of physical chemistry and macromolecular compounds department, Chuvash State University- N. F. Ushmarin — Ph.D., head of the technical department mechanical rubber goods, JSC «Cheboksary Production Association named after V.I. Chapaev" — S. I. Sandalov — head of production mechanical rubber goods, JSC «Cheboksary Production Association named after V.I. Chapaev" — sandalov-1963@yandex. ru- D. O. Gnezdilov — graduate student of synthetic rubber technology department KNITU- N. I. Koltsov — doctor of chemistry, professor, managing chair of physical chemistry and macromolecular compounds department, Chuvash State University, koltsovni@mail. ru.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой