Исследование влияния шунгита на свойства герметиков на основе жидкого тиокола

А. Р. Курбангалеева, Ю. Н. Хакимуллин, И. А. Петлин,

Д. Н. Нуреева

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ШУНГИТА НА СВОЙСТВА ГЕРМЕТИКОВ НА ОСНОВЕ ЖИДКОГО ТИОКОЛА

Ключевые слова: полисульфидный олигомер, наполнитель, шунгит.

Изучалось влияние шунгитового наполнителя в комбинации с техническим углеродом, на реологические и физико-механические свойства герметиков на основе полисульфидных олигомеров.

Keywords: polysulfide oligomer, filler, shungite.

We studied influence shungite filler, in combination with properties of sealants based on polysulfide oligomers.

Введение

Свойства герметиков на основе полисульфидных олигомеров (ПСО) в значительной степени зависят не только от строения олигомера и типа вулканизующего агента, но также от природы и содержания применяемых наполнителей.

Минеральные наполнители являются основными наполнителями герметиков строительного назначения. Их применение обусловлено

необходимостью обеспечения технологических свойств, снижения их стоимости и придания специальных свойств полимерных материалов. В последние годы возрос интерес к применению минерального природного наполнителя шунгита. Необычное сочетание состава, структуры и свойств этого материала является причиной неутихающего интереса к нему. Следует отметить, что

эффективность шунгитов как наполнителей в резинах на основе эластомеров различной природы изучена в многочисленных работах отечественных исследователей [1-4]. В тоже время мало сведений по использованию шунгита в герметиках на основе реакционноспособных олигомеров [5].

Шунгитовые породы, используемые для получения наполнителя резин, состоят в основном из глобулярного рентгеноаморфного и метастабильного углерода и высокодисперсных силикатных частиц [1]. Между углеродной и силикатной компонентой существует прочная связь.

Такая структура и состав пород сообщают шунгитовым материалам ряд необычных физических, химических, физико-химических и технологических свойств. Частицы шунгитового порошка содержат разные по полярности фазы. Благодаря биполярности порошки шунгитовых пород смешиваются со всеми известными веществами. Следствием высокой совместимости шунгитов со связующими является способность создавать высоконаполненные композиции.

Экспериментальная часть

Природа и содержание наполнителей оказывает существенное влияние на реологические свойства композиции. Тиоколовые герметики должны перерабатываться механизировано, поэтому

black carbon, to reological and physicol-mechanical

оценивалась вязкость таких композиций в диапазоне скоростей сдвига характерных для механизированной переработки.

Изучалось влияние соотношений наполнителей (таблица 1) на вязкость композиции следующего состава: жидкий тиокол марки НВБ-2 -100 мас.ч., наполнитель - 30 мас.ч. Исследовано влияние различных комбинаций шунгита и технического углерода П-803 (ТУ). Шунгит

использовали двух марок: шунгитовый наполнитель карбосил марки «КС-20» (ТУ 2169-160-109682862003) и шунгитовый порошок «Карелит» (ТУ 2169002-00204493-2008).

Таблица1 - Соотношение наполнителей

Ингредиент ы Содержание мас.ч.

Шунгит, мас. ч. 30 25 20 15 10 5 0

ТУ, мас.ч. 0 5 10 15 20 25 30

Реологические свойства оценивали на ротационном вискозиметре типа КИейеБ! при температуре 20°С, ^у=0,73 (у, с"1).

Содержание шунгита, мас.ч.

♦ - Карелит — КС-20

Рис. 1 - Зависимость вязкости композиций на основе жидкого тиокола от содержания шунгитового наполнителя

В целом, как и ожидалось, с увеличением содержания в составе наполнителя шунгита вязкость закономерно снижается. Установлено, что для

обеих марок шунгита характер изменения и уровень вязкости композиций на основе жидкого тиокола близки.

Изучалось влияние комбинаций шунгита и ТУ на физико-механические свойства герметиков на основе жидкого тиокола. Для изучения физикомеханических свойств полученную смесь олигомера и наполнителя отверждали диоксидом марганца в количестве 3 моль в расчете на концевые меркаптогруппы. Диоксид марганца использовали в виде пасты №9 (содержание диоксида марганца 55-60%масс.). Определение условной прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве, а также обработку результатов испытаний проводили по ГОСТ 21751-76.

Содержание шунгита, мас.ч.

♦ 1 Карел ит — - КС-20

Рис. 2 - Зависимость условной прочности

герметиков на основе жидкого тиокола от содержания шунгита

Прочность герметиков на основе жидкого тиокола увеличивается в ряду содержания шунгита и ТУ (рисунок 2):

Ш30/ТУ0 < Ш25/ТУ5 < Ш20/ТУ10

<Ш15/ТУ15< Ш10/ТУ20 < Ш5/ТУ25 < Ш0/ТУ30. Характер изменения прочности для обеих марок шунгита одинаковый. При этом если при использовании шунгита «Карелит» наблюдается плавное падение свойств во всем диапазоне дозировок, то в случае шунгитового порошка «КС-20» в области дозировок 10-20 мас.ч. наблюдается стабилизация прочности.

Относительное удлинение герметиков на основе жидкого тиокола снижается с увеличением содержания шунгита. При содержании шунгитового наполнителя более 10 мас.ч. происходит более заметное снижение относительного удлинения для марки «Карелит» по сравнению с «КС-20» (рис. 3).

Рис. 4 - Зависимость твердости герметиков на основе жидкого тиокола от содержания шунгита

Твердость герметиков на основе жидкого тиокола незначительно снижается с увеличением содержания шунгита (рисунок 4). Характер изменения твердости для обеих марок шунгита одинаковый.

Таким образом, замена технического углерода на шунгит приводит к существенному снижению вязкости и уменьшению деформационнопрочностных свойств. Меньшее снижение свойств наблюдается при использовании шунгита марки «КС-20» по сравнению с маркой «Карелит». С учетом характера влияния шунгитовых наполнителей на свойства тиоколовых герметиков его можно использовать для замены ТУ без существенного падения свойств, при этом общая степень наполнения герметика может быть увеличена.

Выводы

1. Изучено влияние комбинации шунгитового наполнителя (карбосила марки «КС-20» и «Карелит») и технического углерода на реологические и физико-механические свойства герметиков на основе жидкого тиокола.

2. Установлено, что основные

закономерности влияния различных марок шунгитовых наполнителей на свойства тиоколовых герметиков близки.

и Ъ 10 1!) 20 2Ь 31

Содержание шунгита, мас.ч.

• " Карелит — ^ КС-20

Рис. 3 - Зависимость относительного удлинения герметиков на основе жидкого тиокола от содержания шунгита

Работа выполнена на оборудовании ЦКП «Наноматериалы и нанотехнологии» при

финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса

России на 2007-2013 годы» по госконтракту

16.552.11.7012.

Литература

1. Пройчева А.Г. О направлениях применения шунгита в производстве резинотехнических изделий / А.Г. Пройчева, Ю.Л. Морозов, С.В. Резниченко // Каучук и резина. - 2007. - №2. - С. 22-24.

2. Толстова О.Н. Свойства шунгитовых наполнителей различных месторождений и их влияние на свойства резин / О.Н. Толстова и др.// Каучук и резина. - 2008. -№ 4. - С. 22-26.

3. Ушмарин Н.Ф. Освоение новых шунгитовых наполнителей в производстве РТИ / Н.Ф. Ушмарин, Н.И. Кольцов // Каучук и резина. - 2008. - № 4. - С. 2629.

4. Зенитова Л.А. Применение шунгита в производстве неформованных резинотехнических изделий / Л.А. Зенитова, А.Н. Нурмухаметова, А.В. Кипрова, И.Р. Низамиев // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - № 6.- С.236-242.

5. Курбангалеева А.Р. Влияние наполнителей на свойства тиоколовых герметиков / А.Р. Курбангалеева, Ю.Н.Хакимуллин, И.А.Петлин// Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011.- №18.- С. 86-89.

© А. Р. Курбангалеева - асп. каф. химии и технологии переработки эластомеров КНИТУ, kurbangaleeva1987@mail.ru; Ю. Н. Хакимуллин - д-р техн. наук, проф. каф. химии и технологии переработки эластомеров КНИТУ, khaim@mi.ru; И. А. Петлин - магистр той же кафедры; Д. Н. Нуреева - канд. филол. наук, асс. каф. иностранных языков в профессиональной коммуникации КНИТУ.