Исследование влияния модифицированных алюмосиликатных наполнителей на огнестойкость эластомерных композиций

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

УДК 678. 01
В. Ф. Каблов, О. М. Новопольцева, В. Г. Кочетков, М. А. Евченко
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА ОГНЕСТОЙКОСТЬ ЭЛАСТОМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ*
Волжский политехнический институт (филиал) Волгоградского государственного технического университета
E-mail: nikol-kosten@yandex. ru
Развитие техники привело к созданию конструкций, эксплуатация которых связана с воздействием на них высоких температур. В этих условиях конструкционные материалы быстро утрачивают эксплуатационные свойства. Использование для защиты конструкций теплоогнезащитных материалов с низкими значениями тепло- и температуропроводности, с высокой теплоемкостью, создающих тепловой и температурный перепад между горячей рабочей средой и конструкцией за счет хороших теплофизических свойств, ограничено термоустройчивостью теплозащитных материалов. В работе показана возможность использования функционально активных наполнителей для создания эластомерных композиций. Рассмотрено их влияние на огнетеплостойкость резин на основе каучуков общего назначения.
Ключевые слова: эластомеры, резины, наполнители, модифицирующие добавки, огнестойкость.
Изделия из эластомерных композиций применяются в ракетной, авиационной и морской технике, в том числе для конструкций специального назначения, работающих при экстремальных температурах. Поэтому особый интерес представляют композиционные полимерные материалы с теплостойкостью выше 200 °C, изделия из которых могут длительное время
эксплуатироваться при повышенных температурах [1, 2].
Одним из перспективных направлений повышения термостойкости таких материалов является использование в составе эластомерных композиций слоистых вспучивающихся алюмосиликатов и высокодисперсных наполнителей [2, 3]. Однако введение их в состав эластомер-
© Каблов В. Ф., Новопольцева О. М., Кочетков В. Г., Евченко М. А., 2015
*Работа выполнена при поддержке проекта «Разработка модификаторов и функциональных наполнителей для огне-, теплозащитных полимерных материалов», выполняемого вузом в рамках государственного задания Минобрнауки России.
ной композиции приводит к некоторому ухудшению ее физико-механических показателей, таких как условная прочность при разрыве, напряжения при заданных деформациях. Данный недостаток может быть устранен модификацией таких наполнителей, позволяющей улучшить их распределение и повысить сродство к эластомеру.
Целью исследования является повышение огнетеплостойкости эластомерных материалов на основе различных каучуков общего назначения путем модификации микродисперсных
алюмосиликатных наполнителей.
Модификация алюмосиликатного наполнителя проводилась элементоорганическим (ММА1), аминосодержащим (ММА2) и гидро-ксилсодержащими (ММА3 и ММА4) соединениями с последующей термообработкой.
Резиновые смеси изготавливались по стандартной рецептуре на основе бутадиен-сти-рольного каучука СКМС-30 АРКМ 15 с серной вулканизующей группой. Содержание наполнителей приведено в табл. 1.
Таблица 1
Содержание наполнителя в резиновой смеси
Наполнитель Дозировка, масс. ч на 100 масс частей каучука
Контрольный ММА1 ММА2 ММА3 ММА4
ТУ П324 30,00 30,00 30,00 30,00 30,00
ММА — 10,00 10,00 10,00 10,00
Ранее авторами [3−5] было установлено, что оптимальное содержание подобных алюмоси-ликатных наполнителей составляет 10 масс.ч. на 100 масс. ч. каучука.
Кинетические параметры резиновых смесей определялись с помощью реометра «MDR 3000 Professional».
Введение в состав резиновой смеси ММА практически не влияет на кинетику вулканизации, при незначительном увеличении индукционного периода (табл. 2) и позволяет сохранить физико-механические свойства на заданном уровне (табл. 3).
Таблица 2
Вулканизационные характеристики резиновых смесей
Показатель Контрольный ММА 1 ММА 2 ММА 3 ММА 4
Минимальный крутящий момент (Мтп), Н-м 1,23 1,46 1,25 1,32 1,30
Максимальный крутящий момент (Мтах), Н'-И 9,24 7,39 9,20 9,41 9,17
Время начала вулканизации (х8), мин 2,83 3,31 3,31 4,02 3,54
Оптимальное время вулканизации (т90), мин 31,00 31,89 31,93 32,46 31,00
Показатель скорости вулканизации (Яу), мин-1 3,55 3,59 4,23 4,32 3,51
Примечание. Температура вулканизации 155 °С
Для оценки теплостойкости полученных вулканизатов определялась температура на не-обогреваемой поверхности образца при действии на него открытого пламени плазматрона. На поверхности создавалась температура порядка 2500 °C.
При воздействии пламени горелки на контрольный образец практически не образуется коксовая шапка (см. рисунок, а), а у образцов,
содержащих модифицированный алюмосили-катный наполнитель (см. рисунок, б, в), на поверхности образуется плотный и стойкий к пламени кокс, защищающий образец от горения.
В зависимости от используемого модифицирующего агента плотность коксового слоя и его количество меняется: в случае использования элементоорганического модификатора образуется более плотный слой.
Таблица 3
Физико-механические и огнетеплозащитные свойства вулканизатов
Показатель Контрольный ММА1 ММА2 ММА3 ММА4
Условная прочность при растяжении /р), МПа 10,2 11,1 11,5 12,4 13,5
Относительное удлинение при разрыве (е^), % 560 637 410 510 520
Относительное остаточное удлинение после разрыва (8ост), % 21 8 8 4 16
Твердость, ед. Шор, А 59 45 50 51 60
Плотность, г/см3 1,06 1,13 1,10 1,08 1,08
Скорость линейного горения, мм/мин 24,45 15,50 13,90 14,30 22,86
Время прогрева поверхности образца до 100 °C, с 119 120 130 150 172
Изменение показателей после старения (100 °С х 72 час.), %: Д/р Де -38 -60 -23 -43 -16 -32 -13 -35 -37 -57
Примечание. Режим вулканизации 155 °C х 40 мин
а б в
Изменения в структуре образца, после воздействия пламени горелки: а — контрольный- б — ММА-1- в — ММА-2
Таким образом, исследования показали, что проведенная модификация алюмосиликатного наполнителя позволяет повысить его огнетеп-лозащитную эффективность.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Горение, деструкция и стабилизация полимеров / под ред. Г. Е. Заикова. — СПб.: Научные основы технологии, 2008. — 420 с.
2. Каблов, В. Ф. Исследование эластомерных материалов с микродисперсными отходами карбида кремния / В. Ф. Каблов, О. М. Новопольцева, В. Г. Кочетков [и др.] // Современные проблемы науки и образования. — 2013. — № 4. -Режим доступа: URL: www. science-education. ru/110−9971
3. Каблов, В. Ф. Влияние наполнителя перлит на теплостойкость резин на основе этиленпропилендиенового каучука / В. Ф. Каблов, О. М. Новопольцева, В. Г. Кочетков // Современные проблемы науки и образования. — 2013. — № 3. -Режим доступа: URL: www. science-education. ru/109−9370
4. Каблов, В. Ф. Теплозащитные покрытия на полимерной основе, содержащие перлит / В. Ф. Каблов, О. М. Новопольцева [и др.] // Сб. тез. науч. -практ. конф. мол. ученых по направл. «Химия — наука будущего. Инновации в энергосбережении и энергоэффективности. Информ. технологии — локомотив инновац. развития» в рамках моло-деж. конгресса «Интеграция инноваций: регион. аспекты», 19−21 апр. 2012 г. / ВПИ (филиал) ВолгГТУ [и др.]. — Волгоград, 2012. — C. 25−26.
5. Каблов, В. Ф. Теплозащитные покрытия, содержащие перлит / В. Ф. Каблов, О. М. Новопольцева, В. Г. Кочетков [и др.] // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. — 2012. — № 1. — С. 174−175.
REFERENCES
1. Gorenie, destrukcija i stabilizacija polimerov / Pod red. G.E. Zaikova — Spb: Nauchnye osnovy texnologii, 2008 — 420 s.
2. Issledovanie ehlastomernyx materialov s mikrodispers-nymi otxodami karbida kremnija / Kablov V.F., Novopoltseva O.M., Kochetkov V.G. [i dr.] // Sovremennye problemy nauki i obrazovanija. — 2013. — № 4- URL: www. science-education. ru/ 110−9971
3. Kablov V.F., Novopolqceva O.M., Kochetkov V.G. Vlijanie napolnitelja perlit na teplostojkostq rezin na osnove ehtilenpropilendienovogo kauchuka // Sovremennye problemy nauki i obrazovanija. — 2013. — № 3- URL: www. science-education. ru/109−9370
4. Kablov V. F., Novopoltseva O. M. Teplozawitnye pokryti-ja na polimernoj osnove, so-derzhawie perlit /V. F. Kablov, O. M. Novopolqceva [i dr.] // Sb. tez. nauch. -prakt. konf. mol. uchjonyx po napravl.: Ximija — nauka buduwego. Innovacii v eh-nergosberezhenii i ehner-goehffektivnosti. Inform. texnologii -lokomotiv innovac. razvitija: v ramkax molodjozh. kongressa & quot-In-tegracija innovacij: region. aspekty"-, 19−21 apr. 2012 g. / VPI (filial) VolgGTU [i dr.]. — Volgograd, 2012. — C. 25−26.
5. Kablov V.F., Novopoltseva O.M. Teplozawitnye po-krytija, soderzhawie perlit /Kablov V. F., Novopolqceva O.M., Kochetkov V.G. [i dr.] // Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyx i fundamentalqnyx issledovanij. — 2012. — № 1. — S. 174−175.
ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ
87
V. F. Kablov, O. M. Novopoltseva, V. G. Kochetkov, M. A. Evchenko
INVESTIGATION OFMODIFIED ALUMINOSILICATE FILLERS ON FIRE RESISTANCE ELASTOMER COMPOSITION
VolzhskyPolytechnical Institute (branch) VSTU
Abstract. The development of technology has led to the creation of structures, operation of which is linked to exposure to extremely high temperatures. Under these conditions, structural materials quickly lose performance properties. The use of heat to protect structures fireproof materials with low values of thermal and thermal diffusivity, high heat capacity, creating heat and the temperature difference between the hot working environment and design due to good thermal properties, thermal stability is limited TLV. The paper illustrates the use of functionally active fillers to create elastomeric compositions. Examined their impact on the fire heat-resistant rubber based on general-purpose rubbers.
Keywords: elastomers, rubbers, fillers, modifying additives, fire resistance

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой