Технологические добавки полифункционального действия в эластомерных композициях на основе растворного и эмульсионного бутадиен-стирольных каучуков

• Автор: Ситникова, Дарья Валентиновна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВЕДЕНИЕ

Г ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

ЕЕ Бутадиен-стирольные каучуки растворной и эмульсионной полимеризации

Е2. Современные представления о роли технологических добавок при переработке резиновых смесей

1.2.1. Классификации технологических добавок

1.3. Роль технологических добавок в эластомерах

1.3.1. Использование ТАД в процессе получения каучуков

1.3.2. ПАВ в процессе переработки резиновых смесей

1.3.3. ПАВ в процессе активации и ускорения серной вулканизации

1.4. Особенности действия ПАВ в резинах с кремнекислотным наполнителем

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы исследования
2.2.1. Изготовление резиновых смесей и их вулканизатов
2.2.2. Испытания резиновых смесей и их вулканизатов
2.2.3. Методы исследования на приборе ЛРА2
2.2.3.1. Эффект Пейна
2.2.3.2. Определение гистерезисных потерь Оъ 5)
2.2.3.3. Определение вулканизационных характеристик
2.2.4. Измерение краевых углов смачивания
2.2.5. Определение поверхностного натяжения жидкостей

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
ЗЛ. Исследование влияния ТАД на реологические свойства резиновых смесей на основе бутадиен-стирольных каучуков
ЗЛ Л. Исследование влияния ТАД в резиновых смесях, наполненных техническим углеродом
ЗЛ.2. Исследование влияния ТАД в резиновых смесях, наполненных усиливающей системой «ККН-БФС»
3.2. Исследование влияния ТАД на вулканизационые свойства резиновых смесей на основе бутадиен-стирольных каучуков
3.2.1. Исследование влияния ТАД в резиновых смесях, наполненных техническим углеродом
3.2.2. Исследование влияния ТАД в резиновых смесях, наполненных усиливающей системой «ККН-БФС»
3.3. Изучение поверхностных свойств вулканизатов при введении ТАД.
3.4. Исследование влияния ТАД на упруго-гистерезисные свойства вулканизатов на основе бутадиен-стирольных каучуков
3.4.1. Исследование влияния ТАД в вулканизатах, наполненных техническим углеродом
3.4.2. Исследование влияния ТАД в вулканизатах, наполненных усиливающей системой «ККН-БФС»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВЕДЕНИЕ
Основной движущей силой развития шинной отрасли в РФ является производство легковых шин, доля которых в общем объёме выпуска продукции в 2012 г. превысила 75%. Имеющиеся и вводимые в настоящее время в РФ мощности заводов по производству легковых шин позволят к 2016 г. довести их выпуск до 60 млн. единиц в год. Законодательные меры экологической и энергосберегающей направленности, к числу которых относятся Директивы ЕС 661/2009, и 1222/2009, касающиеся классификации и маркировки шин по показателям «потери на качение», «мокрое сцепление», «уровень шума», в сочетании с постоянно растущими ценами на сырьевые ресурсы, предполагают достаточно глубокие изменения в материалах и технологии производства легковых шин. Основными каучуками, применяемыми в протекторных резинах легковых шин, являются бутадиен-стирольные каучуки (БСК) эмульсионной и растворной полимеризации. При этом наиболее жесткие требования предъявляются к показателю «потери на качение» легковых шин, поскольку вклад протектора в общие потери на качение превышает 50% [1]. Снижение потерь на качение в настоящее время возможно только при использовании в протекторных резинах на основе растворных бутадиен-стирольных каучуков усиливающей системы: кремнекислотные наполнители (ККН) - бифункциональные
органосиланы (БФС) в сочетании с техническим углеродом.
Однако изготовление таких резиновых смесей сопряжено с рядом трудностей: высокими энергозатратами из-за повышенной вязкости, низким качеством диспергирования наполнителя в полимере, недостаточной стабильностью технологических свойств резиновых смесей. Преодоление этих осложнеий требует разработки рецептур резиновых смесей, учитывающих особенности свойств применяемых каучуков и усиливающей

ускорителей и активаторов, а с другой - цинковые соли жирных кислот. Последние образуют мицеллы, в ядре которых содержится ДАВ, а молекулы цинковой соли жирной кислоты ориентированы полярной группой к центру и углеводородной цепью наружу (так называемые обратные мицеллы). В форме мицелл, ДАВ слабее адсорбируется на поверхности частиц оксида цинка и лучше совмещается с каучуковой матрицей, поэтому происходит постепенное диспергирование (солюбилизация) его в массе каучука. Поверхностный слой цинковой соли жирной кислоты улучшает также смачиваемость полярного ДАВ неполярным каучуком, что облегчает химическое взаимодействие между ними.
Активирующая способность ПАВ при вулканизации определяется их строением, а также в значительной степени типом ускорителя и концентрацией вулканизующей группы в смеси. Вместе с тем оптимальные по эффективности ПАВ разного типа примерно одинаково ускоряют вулканизацию смеси данного состава (при условии, что в составе вулканизующей системы имеется хотя бы один из компонентов, содержащий в своем составе атом цинка).
При введении ПАВ в резиновые смеси не только улучшаются технологические свойства, и ускоряется вулканизация (в результате сокращения индукционного, периода и более интенсивного сшивания), но изменяется также структура сетки и физико-механические свойства резины. Полагают, что диспергирование ДАВ в каучуке в виде частиц очень небольшого размера (по разным данным от 2-4 до 9 нм) в сочетании с гетерогенным характером реакции приводит к формированию сетки с более узким ММР «активных» цепей и улучшению качества вулканизатов. В таких сетках напряжения, возникающие при деформации, более равномерно распределяются по «активным» цепям. В результате степень деформации сетки и ориентация макромолекул при растяжении увеличиваются, а следовательно, повышаются прочность и усталостная выносливость вулканизата [62].