Особенности набухания маслостойкого динамического термоэластопласта

Д. В. Сугоняко, А. Е. Заикин, Р. С. Бикмуллин

ОСОБЕННОСТИ НАБУХАНИЯ МАСЛОСТОЙКОГО ДИНАМИЧЕСКОГО ТЕРМОЭЛАСТОПЛАСТА

Ключевые слова: динамический термоэластопласт, маслостойкость, маслонаполненный каучук.

Изучено влияние маслонаполненного этиленпропилендиенового каучука (СКЭПТ) на маслостойкость динамического термоэластопласта (ДТЭП) на основе нитрильного каучука и полипропилена. Установлено, что увеличение количества СКЭПТ понижает маслостойкость ДТЭП, тогда как количество масла, содержащегося в СКЭПТ, не влияет на маслостойкость.

Key words: dynamically vulcanized thermoplastic elastomer, oil-resistance, oil-filled rubber.

Influence of oil-filled EPDM on the oil-resistance of dynamically vulcanized thermoplastic elastomer (TPE) was investigated. It was found, that increasing of EPDM amount decreases oil-resistance of TPE, in the same time amount of oil kept in EPDM doesn’t influence on oil-resistance.

На сегодняшний день термопластичные резины, или динамические термоэласто-пласты (ДТЭП), обладающие повышенной маслостойкостью, весьма востребованы в различных областях промышленности от нефтедобычи до сельского хозяйства [1]. Наиболее распространенным маслостойким ДТЭП является динамически вулканизованная смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука (СКН) полипропилена (1111) и привитого сополимера 1111 и СКН в качестве компатибилизатора [2]. Было показано, что ввод маслонаполненного этиленпропилендиенового каучука (СКЭЛТ) позволяет значительно улучшить такие свойства этого ДТЭЛ, как перерабатываемость, эластичность, морозостойкость. Вместе с тем очевидно, что ввод маслонаполненного СКЭЛТ может отрицательно сказаться на стойкости ДТЭ1 к нефтепродуктам. [3]. Лредставляло интерес исследовать влияние СКЭЛТ и масла на маслостойкость этого ДТЭ1 .

Для этого были сняты кинетические кривые набухания ДТЭЛ на основе СКН+1И1+СКЭ1Т в масле. Набухание проводилось до установления равновесия в системе полимер-масло при 23 °С (рис. 1).

С увеличением содержания СКЭЛТ в ДТЭЛ существенно увеличивается его степень набухания в масле. Это очевидно, поскольку, вулканизованный СКЭЛТ в отличие от 11 и

Рис. 1 - Кинетика набухания ДТЭП на основе СКН+ПП+СКЭПТ+ПМ

вулканизованного СКН при комнатной температуре сильно набухает в масле. Однако теоретическая величина набухания ДТЭП в масле, рассчитанная исходя из количественного соотношения компонентов и их величины набухания, почти в 3 раза превосходить экспериментальную величину.

Так при содержании в ДТЭП СКЭПТ 20 м.ч. (массовых частей) набухание масле составляет 5,5%, теоретическое же значение при таком содержании СКЭПТ - 17%. Такое несоответствие весьма необычно. Его можно связать особенностями структуры ДТЭП. Рассматриваемый ДТЭП на основе СКН+ПП+СКЭПТ представляют собой полипропиленовую матрицу, в которой диспергированы частицы вулканизованных каучуков (СКН и СКЭПТ) [4]. При набухании масло в относительно больших количествах может накапливаться только в частицах СКЭПТ, поскольку 1111 и СКН-40 в масле практически не набухают (набухание менее 0,5 %). При набухании объем частиц СКЭПТ увеличивается. Этому увеличению препятствует жесткая матрица из ПП. В результате степень набухания частиц СКЭПТ в матрице ПП оказывается ниже, чем набухание СКЭПТ вне матрицы.

Количество вводимого в ДТЭП масла практически не влияет на величину его равновесного набухания, однако влияет на скорость набухания (рис. 1). Чем больше масла в ДТЭП, тем быстрее идет набухание.

Этот необычный факт так же можно объяснить ограничением набухания частиц СКЭПТ в матрице ПП. Как уже отмечалось, при набухании объем частиц СКЭПТ увеличивается. В результате в них возникает давление, под действием которого полипропиленовая матрица деформируемся до определенной степени. Чем больше степень термодинамического взаимодействия частицы СКЭПТ+масло с маслом, тем больше развивается давление и сильнее деформируется матрица ПП. Чем больше масла содержит частица СКЭПТ, тем меньшее осмотическое давление может в ней быть достигнуто при поглощении новых порций масла [5]. Предварительный ввод масла в ДТЭП увеличивает объемную долю частиц СКЭПТ+масло, что увеличивает потенциальный объем поглощающей масло фазы. Но это одновременно уменьшает избыточное давление, развиваемое в частице при набухании. В результате противоположного действия этих факторов наблюдается незначительная зависимость степени набухания динамически вулканизованной смеси ПП+СКН+СКЭПТ в масле от концентрации предварительно введенного в нее масла. По крайней мере, это имеет место в изученных пределах изменения концентрации веществ.

Литература

1. Вольфсон С.И. Динамически вулканизованные термоэластопласты: Получение, переработка, свойства. - М.: Наука, 2004. - 173 с.

2. Карпов, А.Г. Влияние привитого сополимера на межфазное взаимодействие в смеси полипропилен - нитрильный каучук / А.Г. Карпов, А.Е. Заикин, Р.С. Бикмуллин // Вестн. Казан. технол. ун-та. - 2008. - № 4. - С. 72-76.

3. Патент РФ на изобретение №2366671 Маслостойкая термопластичная резина // А.Е.Заикин, А.Г.Карпов, Р. С. Бикмуллин, И.А.Шурекова, Д.В.Сугоняко.

4. Пол, Д. Полимерные смеси Том II: Функциональные свойства / Д. Пол, К. Бакнелл; Перевод с англ. под ред. проф., д-ра хим. наук В.Н.Кулезнева - Санкт-Петербург: Нот, 2009. - 605 с.

5. Козлов, П.В. Физико-химические основы пластификации полимеров / П.В. Козлов, С.П. Пап-ков. - М.: Химия, 1982.

© Д. В. Сугоняко - асп. каф. технологии пластических масс КГТУ, Sugonjako@pochta.ru; А. Е. Заикин - д-р техн. наук, проф. той же кафедры; Р. С. Бикмуллин - ген. дир. ООО «Хайтек Консалтинг».