Получение и исследование высокоадгезионных композиций на основе бутадиен-стирольного каучука модифицированного поливинилхлоридом

Мустафаева Р. Э.

Азербайджанский Государственный Университет Нефти и Промышленности,

канд. хим. наук, науч. сотр.

ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОАДГЕЗИОННЫХ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНОГО КАУЧУКА МОДИФИЦИРОВАННОГО ПОЛИВИНИЛХЛОРИДОМ.

Аннотация

Рассмотрено влияние модифицирующих добавок поливинилхлорида, а также вулканизующих компонентов на литьевые и физико-механические свойства разработанных опытных резин. На основе бутадиен-стирольного каучука модифицированного ПВХ, получены резины с улучшенными адгезионными свойствами, удовлетворяющие требованиям, предъявляемые резинам перерабатываемые литьем под давлением.

Ключевые слова: модификация, поливинилхлорид, резины, бутадиен-стирольный каучук

Key words: modification, polyvinylchloride, rubbers, butadiene-styrene rubber.

Исследовано влияние различных добавок и вулканизующих систем с целью улучшения литьевых свойств резин на основе БСК и получения вулканизатов с улучшенными физико-механическими характеристиками при меньшем времени вулканизации, по сравнению с подобными промышленными резинами.

Среди модифицирующих добавок особое внимание уделяется полимерным добавкам, содержащим функциональные группы, которые способствуют улучшению адгезии между полимерными фазами, препятствуют процессу их разделения и улучшают совместимость в межфазной зоне.[1] С этим связано наиболее усиливающее действие поливинилхлорила (ПВХ) на смеси эластомеров и его влияние на свойства их вулканизатов.

В качестве добавок к резинам были использованы поливинилхлорид (ПВХ) и алюмино-фторсодержащий кремнегель (КАФС). Исследовано также влияние содержания сульфенамида Ц и тиурама Д на процесс вулканизации резин на основе БСК.

В резины на основе БСК вводился ПВХ в количестве 5^15масс.ч. Было установлено, что увеличение количества ПВХ в смеси приводить к уменьшению прочности и относительного удлинения, сопротивления раздиру, эластичности и в тоже время увеличению сопротивления тепловому старению. Как видно из данных таблицы 1 резины на основе бутадиен -стиролного каучука БСК модифицированного поливинилхлоридом (ПВХ) имеют высокую адгезионную прочность связи с металлом по сравнению с БСК немодифицированным. Повышение адгезионной прочности БСК модифицированного ПВХ объясняется наличием хлора в макромолекуле модифицированного каучука. КАФС в количестве 3^12масс.ч. практически не влияет на физико-механические свойства вулканизатов (табл.1 и 2.).

Из данных табл.1 следует, что введение в смесь 5^15масс.ч. ПВХ приводит к снижению показателей твердости, сопротивления раздиру и эластичности вулканизатов. Более 5 масс.ч ПВХ ухудшает показатели основных характеристик вулканизатов.

Таблица 1

Состав и свойства литьевых резин, содержащих ПВХ

Состав смесей, масс.ч.

№ СКМС 30-АРКМ-15 100 100 100 100

ПВХ* - 5 10 15

Свойства вулканизатов

1. Условная прочность при растяжении, МПа 11,4 10,4 9,65 8,9

2. Условное напряжение при удлинении 100%, МПа 2,42 2,62 2,46 2,8

3. Условное напряжение при удлинении 300%, МПа 7,53 7,66 7,05 6,85

4. Относительное удлинение, % 470 460 440 422

5. Относительная остаточная деформация после разрыва, % 18 19 18 20

6. Сопротивление раздиру, кН/м 46,5 44,5 39,6 35,7

7. Твердость по ТМ-2, усл.ед. 60 63 67 70

8. Эластичность по отскоку, % 25 23 22 22

9. Коэффициенты теплового старения при 373 К в течение 72 часов

По сопротивлению разрыву 0,64 0,68 0,67 0,74

По относительному удлинению 0,41 0,41 0,38 0,34

10 Адгезионная прочность к металлу, МПа 1,52 1,7 2,6 2,9

* Остальные компоненты состава резиновых смесей по таблице 2.2.

Введение в смеси КАФС в количестве 3^12 масс.ч. снижает показатели прочности при растяжении. В пределах введения КАФС 3^6 масс.ч. сохраняются основной уровень показателей и в некоторой степени улучшаются показатели сопротивления раздиру, эластичности по отскоку, термостойкости и уменьшается твердость вулканизатов.(табл.2).

Образцы резин, содержащие сульфенамид «Ц» вулканизованные при оптимальном времени вулканизации по физико-механическим свойствам мало отличаются от вулканизатов содержащих КАФС (табл.3).

Таблица 2

Состав и свойства литьевых резин, содержащих КАФС

Состав смесей, масс.ч.

№ СКМС 30-АРКМ-15 100 100 100 100

КАФС* - 3 6 12

Свойства вулканизатов

1. Условная прочность при растяжении, МПа 11,4 10,2 10,2 8,70

2. Условное напряжение при удлинении 100%, МПа 2,42 2,18 2,2 3,03

3. Условное напряжение при удлинении 300%, МПа 7,53 6,90 6,56 5,18

4. Относительное удлинение, % 470 470 464 450

5. Относительная остаточная деформация после разрыва, % 18 18 16 18

6. Сопротивление раздиру, кН/м 46,5 51 50,6 50

7. Твердость по ТМ-2, усл.ед. 60 57 57 58

8. Эластичность по отскоку, % 25 27 26 25

9. Коэффициенты теплового старения при 373 К в течение 72 часов

По сопротивлению разрыву 0,64 0,69 0,67 0,66

По относительному удлинению 0,41 0,48 0,48 0,50

10. Адгезионная прочность к металлу, МПа 1,52 1,50 1,7 1,7

* Остальные компоненты состава резиновых смесей по таблице 2.2.

Исследовано совместное влияние на технологические и литьевые свойства резин ПВХ+КАФС+сульфенамид «Ц» + тиурам «Д» в различных комбинациях (табл.4). Анализируя данные следует, что наиболее удовлетворительными технологическими и физико-механическими свойствами будут иметь литьевые резиновые смеси на основе БСК, содержащие, масс.ч.: ПВХ-5, КАФС-5, сульфенамида «Ц» - 0,2 и тиурама «Д» - 0,5. Такая смесь имеет среднюю скорость вулканизации - 12^13мин., что позволяет перерабатывать ее литьем под давлением.

Таблица 3

Состав и свойства литьевых резин, содержащих сульфенамид «Ц»

№ Состав смесей, масс.ч.

СКМС 30-АРКМ-15 100 100 100 100 100

Сульфенамид «Ц»* - 0,05 0,15 0,20 0,25

Свойства вулканизатов

1. Условная прочность при растяжении, МПа 11,4 11,0 11,7 11,3 10,8

2. Условное напряжение при удлинении 100%, МПа 2,42 2,34 2,18 2,42 2,17

3. Условное напряжение при удлинении 300%, МПа 7,53 7,65 7,65 8,0 7,9

4. Относительное удлинение, % 470 450 484 464 440

5. Относит. остаточная деформац. после разрыва, % 18 19 18 18 15

6. Сопротивление раздиру, кН/м 46,5 39,3 45,25 44,3 38,2

7. Твердость по ТМ-2, усл.ед. 60 59 59 59 61

8. Эластичность по отскоку, % 25 26 25 24 25

9. Адгезионная прочность к металлу, МПа 1,52 1,52 1,51 1,51 1,50

* Остальные компоненты состава резиновых смесей по таблице 2.2.

Таблица 4

Вязкость смесей БСК по Муни при 373 К, содержащих ПВХ, КАФС,

сульфенамид «Ц» и Тиурам «Д»

Составы смесей Вязкость по Муни

Указанная резина содержит ПВХ, масс.ч: 5 46,0

10 46,8

15 48,0

Указанная резина содержит КАФС, масс.ч: 3 35,0

5 35,0

Указанная резина содержит сульфенамид «Ц», масс.ч.: 0,05 40,0

0,1 41,5

0,15 42,0

0,2 41,8

Указанная резина содержит Тиурам «Д», масс.ч.: 0,5 45,2

1,0 48,0

1,1 50,0

1,2 52,0

1,3 54,2

Изучено влияние времени вулканизации опытных резиновых смесей на их физико-механические свойства. Показано, что вулканизаты опытных резиновых смесей, вулканизованных в течение 4 и 6 мин. по физико-

механическим показателям не отличаются от производственных резин при содержании в их составе 0,2^0,5 масс.ч. сульфенамида «Ц» . Полученные резиновые смеси достигают высокие показатели физико-механические свойства, при вулканизации 6 мин, хотя для получения производственных резин с такими же показателями физико-механическими свойствами требуется 10 мин. времени вулканизации. В связи с этим для смесей, рекомендованных к переработке литьем под давлением, оптимальное время вулканизации выбрано 6 мин.

Анализ полученных результатов показывает, что ПВХ в смеси с КАФС являются регуляторами процесса вулканизации литьевых резин.

В результате проведенных лабораторных и опытно-производственных испытаний получены литьевые резины на основе СКМС-30 АРКМ-15 модифицированного ПВХ и КАФС, с необходимыми литьевыми и физико-механическими характеристиками. Усовершенствованы составы ободных и вентильных резин шинного производства с целью регулирования их технологических свойств и скорость вулканизации для переработки этих резин литьем под давлением. Показано, что применением модифицирующих добавок ПВХ и алюминий фторсодержащего кремнегеля, возможно регулирование вязкостных свойств сырых резиновых смесей, ускорение процесса вулканизации, улучшение литьевых и физико-механических свойств резин на основе БСК, применяемых в шинной промышленности для изготовления вентильных резин и комплектной ободной ленты.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Билалов Я.М., Юсубов Ф.В., Мамед Гасанзаде Д.С. Исследование свойств

композиций на основе модифицированных эластомерных смесей. Азерб.Хим.жур., №4, 2003, с.38-41.