Создание электропроводящих резин с техническими углеродами серии УМ, обладающими специфическими морфологическими характеристиками

• Автор: Ковалева, Людмила Александровна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНОРЕФЕРАТИВНЫЙ ОБЗОР

1.1 Микроструктура технического углерода

1.2 Основные характеристики технического углерода.

1.3 Основные положения метода КомпАС

1.4 Взаимодействие эластомера с техническим углеродом

и структура полученного композита.

1.5 Электропроводящие наполнители.

1.6 Влияние свойств технического углерода

на электропроводность резин.

1.7 Механизм электропроводности.
1.8 Влияние рецептурных и технологических факторов
на электропроводность композиций
1.9 Влияние эксплуатационных факторов
на электропроводность резин.
1. Выводы из литерату рного обзора и
постановка задачи исследования
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Объекты исследования
2.2 Методы исследования.
2.2.1 Метод определения удельной поверхности
образцов технического углерода
2.2.2 Метод определения рентгеноструктурных
и рентгенофазовых характеристик углеродных материалов.
2.2.3 Метод исследования процессов структурообразования
технического углерода в модельных дисперсиях
2.2.4 Метод комплексного анализа саж КомпАС.
2.2.5 Определение электрических характеристик
резин МД . 56.
2.2.6 Качественный анализ органических растворителей методом
ИКснсктроскопии
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Исследование морфологических характеристик
технических углеродов серии УМ
3.1.1 Рентгеноструктурный анализ технических углеродов серии УМ.
3.1.2 Исследование физикохимических характеристик
различных марок технического углерода.
3.1.3 Исследование технических углеродов серии УМ
Методом Комплексного анализа саж КомпАС
3.1.4 Изучение процессов структурообразован и я
в модельных дисперсиях различных марок технического углерода.
3.2 Исследование влияния морфологических характеристик технических углеродов серии УМ на технологические
и физикомеханические свойства резиновых смесей и резин
3.3 Исследование влияния морфологических характеристик
технических углеродов серии УМ на электрические свойства резин.
3.4 Расчет условного суммарного числа контактов между агрегатами технического углерода и прогнозирование электрических
характеристик резин
3.5 Способы повышения электропроводности резин.
3.5.1 Влияние комбинаций различных марок технического углерода
на комплекс свойств электропроводящих резиновых смесей и резин.
3.5.2 Исследование воздействия жидких агрессивных сред
на свойства электропроводящих резин
3.6 Расчет экономической эффективности применения
технического углерода УМ в рецептурах электропроводящих резин
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ПО
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Уменьшение размеров частиц (повышение дисперсности продукта) ведет к увеличению его усиливающей способности в эластомерах за счет увеличения поверхности контакта углерода с эластомером. К сожалению, условия проведения процесса получения технического углерода не позволяют получить строго однородный по размерам частиц продукт, и поэтому он является существенно полидисперсным. Дисперсность непосредственно можно определить только с помощью электронного микроскопа. Это дорогой и трудоемкий способ применяется исключительно в исследовательских целях. В повседневной лабораторной практике пользуются болсс простыми методами - кинетическим, оптическими или адсорбционными, которые позволяют найти удельную геометрическую (/! Ав), которые являются функцией диаметра частиц. Поверхностный слой частиц технического углерода по строению и составу отличается от их остального объёма [2]. Кристаллиты поверхностного слоя расположены болсс упорядоченно и болсс параллельно поверхности, чем в центральных областях. Ещё большая упорядоченность наступает после графитмрования — процесса высокотемпературной (— }С) обработки углеродных материалов в вакууме или в инертной среде. Поверхность иеграфитнрованного технического углерода менее однородна: на ней имеются дефектные участки. При контакте свежеобразовавпшхся частиц с кислородом окисление неоднородной поверхности происходит по дефектным участкам и заканчивается образованием шероховатости. Шероховатый рельеф можно создать на поверхности любого типа технического углерода, подвергнув его окислению в соответствующих условиях. Общая адсорбционная поверхность (Ла) характеризует полную адсорбционную способность как наружной поверхности сажевых частиц, так и находящихся внутри микропор. Этот показатель достаточно надежно устанавливают методом БЭТ, либо газохромитографическим способом. Шероховатость рельефа увеличивает прочность вторичных агрегатов технического углерода и сетчатой углеродной структуры в резине; с одной стороны, это затрудняет распределение технического углерода в каучуке при смешении, а с другой — позволяет получать резины с высокой и устойчивой электропроводностью. Структурность характеризует пространственное строение дисперсных материалов. Общепризнанно [5}, что технический углерод представляет собой совокупность первичных агрегатов, имеющих гроздевидную форму и состоящих из прочно соединенных между собой шарообразных частиц. Именно благодаря такому строению технический углерод обладает уникальными свойствами активного наполнителя резин. Грозде подобная разветвленная структура агрегатов делает их очень рыхлыми и их эффективный объём гораздо больше, чем объём всех частиц самого агрегата. Эго наблюдение первостепенной важности, потому что эффективный объем агрегата будет больше (или меньше) его собственного объема в смесях и будет определять, какая часть резины может деформироваться, а какая не может. Струкгурность обычно выражают масляным числом, которое определяют по поглощению техническим углеродом масла (дибутилфталата) и численно выражают отношением объема поглощенного масла к единице массы исследуемого образца тсхуглерода. По этому показателю технический углерод условно подразделяют на низко-, средне- и высокоструктурный. Теоретически количество абсорбированною масла должно соответствовать объему промежутков между частицами порошка при предельно плотной их упаковке и полном удалении воздуха. Чем более развита первичная структура технического углерода, тем в меньшей степени возможна плотная упаковка частиц при смачивании их маслом. Однако, помимо заполнения промежутков между агрегатами, часть масла абсорбируется их поверхностью. Эта часть масляного числа пропорциональна адсорбционной удельной поверхности технического углерода. Таким образом, масляное число является комплексным показателем: оно увеличивается с ростом удельной поверхности и с повышением уровня структурности. Поэтому информативность этого параметра очень низка. Агрегаты, как главный фактор структурности технического углерода, масляное число никак не характеризует.