Резиновые смеси с кремнеземными наполнителями для протектора экологически безопасных легковых шин

• Автор: Мохнаткина, Елена Гордеевна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 108 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Требования к эксплуатационным свойствам шин

1.2 Применение диоксида кремния в шинах

1.3 Виды и типы кремнеземных наполнителей

1.4 Свойства кремнеземных наполнителей

1.4.1 Получение коллоидной кремнекислоты

1.4.2 Строение осажденной коллоидной кремнекислоты

1.4.3 Удельная поверхность коллоидной кремнекислоты

1.4.4 Структурность поверхности коллоидной кремнекислоты

1.4.5 Химические свойства силанольных групп на поверхности коллоидной кремнекислоты
1.5 Влияние свойств осажденного кремнеземного
наполнителя на свойства резин
1.5.1 Влияние кремнеземных наполнителей на
свойства резиновых смесей
1.5.2 Влияние осажденной кремнекислоты на свойства вулканизатов
1.6 Поверхностная модификация коллоидной кремнекислоты
1.6.1 Химическая модификация бифункциональными органосиланами
1.6.2 Влияние модифицирования на вулканизацию
1.7 Особенности смешения высоконаполненных кремнеземами резин
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Характеристика исходных веществ
2.2 Методы исследований
2.2.1 Анализ поверхностных свойств кремнеземных наполнителей
2.2.2 Приготовление резиновых смесей
2.2.3 Испытания резиновых смесей и вулканизатов
2.2.4 Определение спектров времен релаксации давления расплавов полимеров
2.2.5 Исследование структуры вулканизатов методом ЯМР
2.2.6 Определение зольфракции
2.2.7 Производственное изготовление резиновых смесей
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ КРЕМНЕЗЕМНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА СВОЙСТВА РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ И ВУЖАНИЗАТОВ
3.1 Влияние структуры и способа модификации кремнеземного наполнителя на свойства модельных смесей
3.2 Влияние структуры и способа модификации кремнеземного наполнителя на свойства протекторных смесей
3.3 Оценка особенностей взаимодействия в системе каучук наполнитель в присутствии различных типов кремнеземных наполнителей
3.3.1 Исследование реологических свойств резиновых смесей
3.3.2 Исследования резиновых смесей импульсным методом ЯМР
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ СТРУКТУРЫ КРЕМНЕЗЕМНОГО НАПОЛНИТЕЛЯ РОСИЛ 5 И СВОЙСТВ
РЕЗИН НА ЕГО ОСНОВЕ
4.1 Влияние характеристик поверхности кремнеземного наполнителя Росил 5 на свойства резиновых смесей и вулканизатов
4.2 Расширенные испытания кремнеземного наполнителя
Росил 5 в производственных условиях
4.2.1 Влияние режима изготовления резиновой смеси
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Развитие современных шин с желаемыми свойствами идет, в частности, по пути совместного использования в резиновых смесях технического углерода и коллоидного диоксида кремния. Несмотря на успехи в использовании традиционного усиливающего наполнителя - технического углерода, только при наполнении протекторных резин кремнеземным наполнителем (КН) удается понизить сопротивление качению, улучшить сцепление с мокрой дорогой при сохранении уровня износостойкости. Вместе с тем простая замена технического углерода на кремнеземный наполнитель невозможна из-за особенностей структуры поверхности частиц кремнезема. Химическая природа и энергетика поверхности частиц кремнезема, отличаются от структуры и поверхностной энергии частиц техуглерода. Водородные связи между поверхностными силанольными группами в агломератах диоксида кремния намного прочнее, чем взаимодействие между полярными силанольными группами наполнителя и неполярными макромолекулами углеводородных каучуков. Это создает значительные трудности при смешении кремнеземного наполнителя с углеводородными каучуками и не обеспечивает необходимой степени усиления каучуков. Проблема повышения, сродства КН к каучукам и снижения взаимодействия частиц наполнителя друг с другом решается путем модификации поверхности диоксида кремния бифункциональными кремнийорганическими соединениями (силанами). При этом наполнитель лучше диспергируется в среде каучука, вязкость смесей уменьшается. КН и каучуковой матрицей. Все это приводит к значительному улучшению механических свойства резин. В настоящее время за рубежом выпускается широкий ассортимент высокоскоростных легковых шин, содержащих кремнеземные наполнители с высоким уровнем удельной поверхности частиц, производителями которых являются ведущие химические фирмы: Дегусса, Байер (Германия), Акзо (Голландия), Родиа (Франция) и др. Аналогичные шины в России не выпускаются в связи с крайне ограниченным ассортиментом КН. Марки белой сажи со средним значением удельной поверхности, хотя и достаточно хорошо изучены, не отвечают современным требованиям. Единственной отечественной маркой КН с высоким значением удельной поверхности является Росил 5, опытно-промышленное производство которого осваивается в ОАО «Сода» г. Стерлитамак (Россия). В связи с предстоящим переходом российских заводов на выпуск экологических шин нового поколения изучение влияния способа получения на структуру и усиливающее действие кремнеземного наполнителя Росил 5 в протекторных резинах является актуальной задачей. ОЛО «Нижнекамскшина». Научная новизна. Впервые на основании результатов исследования, опытных образцов отечественного кремнеземного наполнителя марки Росил 5 разработаны основы построения рецептуры резиновых смесей для протекторов шин с низким сопротивлением качению. Показано, что для обеспечения удовлетворительных свойств резиновых смесей и вулканизатов можно использовать комбинацию мае. П 5 и мае. КН Росил 5 с удельной внешней поверхностью 0-0 *м2/г. Реологическими методом и методом импульсного ЯМР показано, что способ модификации поверхности КН - на стадии синтеза или на стадии приготовления резиновой смеси - влияет на соотношение структур наполнитель - наполнитель и наполнитель - полимер в резиновой смеси. Преобладание структур наполнитель -полимер свидетельствует о более высокой степени диспергирования наполнителя, вследствие чего понижается вязкость смесей, улучшается их перерабаты-ваемость, обеспечиваются более высокие упруго-прочностные свойства, вулканизатов. Практическая значимость. Разработаны рецептура и режим изготовления резиновых смесей для протектора экологически безопасных шин и организовано их опытно-промышленное опробование. Показано, что шины с кремнеземным отечественным наполнителем Росил 5 по сравнению, с серийными имеют пониженное сопротивление качению (на. Выданы рекомендации ОАО « Сода» (г. Стерлитамак) по производству отечественного кремнеземного наполнителя Росил 5 с необходимыми физико-химическими характеристиками. Апробация работы и публикации: Результаты работы докладывались на 7-й (Москва, ), на 9-й (Москва, ) и -й (Москва, ) Российских научно-практических конференциях «Резиновая промышленность.