Влияние нового противостарителя на физико-механические свойства резин

УДК 66.095.262.21

А. Н. Дорофеев, С. К. Курлянд, Д. Н. Земский ВЛИЯНИЕ НОВОГО ПРОТИВОСТАРИТЕЛЯ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕЗИН

Ключевые слова: антиоксиданты, антиозонанты.

В статье представлены результаты исследований нового ингредиента в составе промышленных резиновых смесей, предназначенных для изготовления боковины легковой радиальной шины. Полная замена промышленного стабилизатора 6PPD на опытный противостаритель показала равноценность физико-механических свойств вулканизатов и стойкость их к термоокислительному и озонному старению.

Keywords: antioxidants, antiozonants.

The article presents the results of studies of a new ingredient in the formulation of industrial rubber compounds for the manufacture of passenger radial tire sidewall. Complete replacement of industrial stabilizer 6PPD for experienced antioxidant showed the equivalence of physical and mechanical properties of vulcanizates and their resistance to oxidation and thermal aging and ozone.

Введение

Резиновая промышленность является крупной отраслью нефтехимической индустрии и включает ряд производств, основными из которых является: производство шин для различного вида транспорта, РТИ и резиновая обувь. В процессе эксплуатации резиновые покрышки подвергаются процессу старения, который приводит к существенному изменению физико-механических и динамических свойств самих покрышек и тем самым снижается срок их эксплуатации. Следует учитывать модернизацию автопрома, которая включает увеличение мощностей автомобильных двигателей, что приводит к более динамичному режиму эксплуатации покрышек. Поэтому перед технологами резиновой промышленности всего мира актуальна проблема старения резин. И сегодня эту проблему решают путем введения в резиновую смесь специальных веществ, называемых противостарителями [1,2].

Проблему старения резин решают и сотрудники кафедры ХТОВ НХТИ [3-5]. Сотрудниками кафедры ХТОВ был синтезирован новый противостаритель, эффективность действия которого не уступает зарубежному противостарителю 6PPD, который на сегодняшний день применяется на ОАО «Нижнекамскшина».

Экспериментальная часть

Основной целью является оценка возможности практического применения опытного стабилизатора в составе резиновых смесей, а так же изучение физико-механических свойств вулканизатов и получения сравнительного анализа их защитных свойств с наиболее распространенным стабилизатором шинных резин марки 6PPD.

Синтезированный противостаритель вводили в состав резиновой смеси, применяемой для изготовления боковины легковых шин.

Физико-механические свойства определяли следующим образом:

Твердость по Шору А определяли согласно ГОСТ 26375 на приборе - твердомер ручной по DIN 53505 ISO R 868.

Эластичность по отскоку определяли на приборе типа Шоба по ГОСТ 27110-86.

Усталостную выносливость определяли при многократном растяжении на машине МРС-2 по ГОСТ 261-79.

Сопротивление раздиру определяли по ГОСТ 262-79, сопротивление истиранию - по ГОСТ 12251-77.

Деформационные свойства вулканизатов определяли с помощью разрывной машины РМИ-60 согласно методике ГОСТ 270-75.

Упруго-прочностные свойства испытывали согласно методике ГОСТ 270-75.

Сопротивление старению по ползучести определяли по ГОСТ 10269-75.

Озоностойкость оценивали по скорости раз-ростания трещин с использованием озоновой камеры «Л^епЮх» по ГОСТ 9.026-74.

Обсуждение результатов

Физико-механические свойства вулканизатов, имеющих в своем составе исследуемый противоста-ритель марки Т-10, представлены в таблице 1.

Эластичность по отскоку при нормальных условиях немного возрастает и остается постоянной при повышенных температурах. Это позволяет резине обладать способностью к большим обратимым деформациям.

Важные данные были получены по показателю ползучести. Ползучесть приводит к изменению конструкционных форм резиновых изделий. Действие опытного противостарителя по показателю ползучести на высоком уровне.

Стойкость резин к озоностарению - одна из главных задач в резиновой промышленности. Озон непрерывно «атакует» поверхность боковины легковой шины, результатом чего является появление трещин на поверхности резины. Наличие таких трещин приводит к резкому снижению срока эксплуатации резиновой покрышки. При испытании резины, предназначенной для изготовления боковин, содержащей серийный или опытный стабилизатор, на озоностойкость, основным показателем является наличие трещин и их глубина при действии озона. Можно отметить, что вулканизат содержащий опытный стабилизатор имеет равноценные свойства с признанным высокоэффективным серийным стабилизатором 6РРБ (рис. 1, 2).

Таблица 1 - Результаты испытаний вулканизатов

Наименование Режим испытаний

показателя

Твердость по Шору Режим вулканизации t = 151 °C, время = 35 мин

Нормальные При t =100 °C

условия

6РРБ 57 49

Т-10 55 50

Эластичность Режим вулканизации t = 151 °C,

по отскоку время = 35 мин

Нормальные При t =100 °C

условия

6РРБ 37 42

Т-10 38 43

Старение по ГОСТ 10269

ползучести Еотн Еост Кп

6РРБ 32,4 64,2 0,87

Т-10 35,4 59,4 0,78

Озонное ста- Режим испытания t = 25 °C,

рение время = 46 часов, концентрация озона 200 ррИт

6РРБ Сеточка мелких трещин, единичные трещины по краям об-

разцов

Т-10 Сеточка мелких трещин по поверхности образцов

-тжтштшй-ш

Рис. 1 - Результаты озонного старения вулканизатов, содержащих антиозонант 6РРБ

ш _  :.-.--.   •

Рис. 2 - Результаты озонного старения вулканизатов, содержащих исследуемый антиозонант Т-10

Полученные вулканизаты характеризуются высоким комплексом упруго-прочностных свойств. Из таблицы 2 видно, увеличение некоторых упруго-прочностных показателей, в резиновой смеси, содержащей опытный стабилизатор по сравнению с 6РРБ.

Следует отметить, что на 3,3 % увеличился показатель прочности, важный для эксплуатационных характеристик вулканизатов.

Таблица 2 - Упруго-прочностные свойства вулка-низатов

Наименование показателя 6PPD Т-10

М 100%, МПа 1,7 1,6

М 300%, МПа 6,5 6,4

Прочность, МПа 17,7 18,3

Относительное удлинение, % 680 690

Раздир, кН/м 82 84

Резиновые покрышки эксплуатируются в условиях постоянных напряжений. В случае, если величина напряжения, приложенного к резине, больше энергии связи в этой же резине, изделие подвергается полному разрушению. Поэтому показатель раздира - важный параметр, позволяющий предположить срок эксплуатации резиновых покрышек, работающих в определенных условиях. Показатель раздира опытного противостарителя увеличился на 2,4 % по сравнению с показателем раздира стабилизатора 6 РРБ.

Выводы

По результатам испытаний, можно отметить высокий уровень физико-механических свойств вулканизатов. Полная замена промышленного стабилизатора марки 6РРБ на опытный противостари-тель показала равноценность их физико-механических свойств.

Следует отметить, комплекс упруго - прочностных свойств остается на высоком уровне, эластичность по отскоку возрастает в среднем на 2,5 % и остается постоянной при повышенных температурах. Проведение испытаний на озонное старение подтвердила высокую эффективность предлагаемого стабилизатора.

Исследуемый противостаритель полностью синтезирован из отечественного сырья. Это позволяет экономически облегчить производство данного противостарителя. По результатам испытаний, вул-канизат, имеющий в составе опытный противоста-ритель, обладает высокими показателями озоноста-рения и ползучести, а также хороший показатель раздира, что позволяет производить резиновую продукцию с высокими эксплуатационными характеристиками.

Исследуемый противостаритель - уникальный ингредиент, представляющий производственный интерес технологам резиновой промышленности и имеющий практическую значимость.

Литература

1. М.Ю. Токарева Пути повышения эффективности стабилизующих систем для шинных резин. ЦНИИТЭнефте-хим, Москва, 1978. 68 с.

2. К.Б. Пиотровский, З.Н. Тарасова Старение и стабилизация синтетических каучуков и вулканизатов. Химия, Москва, 1980. 264 с.

3. Ю.Н. Дорофеева, Н.И. Ионова, Д.Н. Земский, С.К. Кур-лянд, Е.Г. Мохнаткина. Каучук и резина, №3, 27-30 (2010).

4.Н.И. Ионова, Д.Н. Земский, Ю.Н. Дорофеева, С.К. Кур лянд, Е.Г. Мохнаткина. Каучук и резина, №1, 9-12 (2011).

5. А.Н. Дорофеев, Д.Н. Земский Вестник, КГТУ, т. 16, № 12, 171-173 (2013).

© А. Н. Дорофеев - инж., асп. каф. химической технологии органических веществ НХТИ КНИТУ, artyomd12@mail.ru; С. К. Курлянд -д.т.н., профессор, заведующий лабораторией физики полимеров, Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт синтетического каучука имени академика С. В. Лебедева; Д. Н. Земский - к.х.н., зав. каф. химической технологии органических веществ НХТИ КНИТУ.

© A. N. Dorofeev - engineer, graduate student, Department of Chemical technology of organic substances, NCHTI KNRTU, artyomd12@mail.ru; S. K. Kurlyand - doctor of technical Sciences, Professor, head of laboratory of polymer physics, Federal state unitary enterprise Institute for Synthetic Rubber; D. N. Zemski - candidate of chemical Sciences, head of Department of Chemical technology of organic substances, NCHTI KNRTU.