Шунгит - новый ингредиент для резиновых смесей на основе хлорсодержащих эластомеров

• Автор: Артамонова, Ольга Андреевна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 142 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 Литературный обзор.

Применение минеральных наполнителей в производстве шин и РТИ

1.1 Применение минеральных наполнителей в резиновой промышленности.

1.2 Шунгит как новый тип минерального ингредиента в резиновых смесях при производстве шин и РТИ.

1.2.1 Состав и свойства шунгита.

1.2.2 Влияние шунгита на свойства резин на основе каучуков общего назначения.

1.3 Модифицированный шунгит, его свойства, применение в различных облас тях промышленности
1.4 Перспективы возможности применения шунгита в резинах на основе хлорсодержащих каучуков.

2 Объекты и методы исследования

2.1 Объекты исследования.

2.2 Методы исследования
2.2.1 Исследование химических и физических свойств
шунгита.
2.2.2 Получение и исследование вулканизатов, содержащих
шунгит
3 Экспериментальная часть
3.1 Изучение комплекса физикохимических характеристик шунгита.
3.1.1 Определение элементного состава, степени дисперсности, удельной поверхности шунгита и его модифицированных форм
3.1.2 Исследование шунгита методами дифференцальнотермического и дифференциальнотермогравиметрического
анализа.
3.1.3 Исследование шунгита методом ЭПР спектроскопии
3.2 Изучение влияния шунгита и других минеральных наполнителей на процессы гелеобразования в хлорсодержащих каучуках
3.2.1 Изучение влияния шунгита и других минеральных наполнителей на процессы гелеобразования в хлорсодержащих
каучуках
3.2.2 Изучение кинетики гелеобразования в хлорсодержащих каучуках в присутствии шунгита
3.2.3 Изучение влияния традиционных минеральных наполнителей для шинных резин и РТИна процессы
гелеобразования в хлорсодержащих каучуках.
3.3 Исследование взаимодействия шунгита с хлорсодержащими каучу ками
3.3.1 Изучение влияния шунгита на процессыдегидрохлоривания полихлоропрена
3.3.2 Изучение характера связей, образующихся в системе хлорсодержащий каучук шунгит
3.3.3 Определение энергии активации процессов сшивания хлорсодержащих каучу ков шунгитом.
3.4 Изучение влияния шунгита и его модифицированных форм на комплекс упругопрочностных свойств вулканизатов резиновых смесей различного назначения на основе хлорсодержащих каучуков.
3.4.1 Изучение влияния шунгита и его модифицированных форм на комплекс упругопрочностных свойств вулканизатов резиновых смесей на основе полихлоропрена.
3.4.2 Изучение влияния шунгита и его модифицированных форм на комплекс упругопрочностных свойств вулканизатов резиновых
смесей на основе хлорсульфированного полиэтилена.
3.4.3 Исследование свойств вулканизатов резиновых смесей на основе хлорбутилкаучука, содержащих шунгит и его
модифицированные формы.
3.5 Результаты заводских испытаний резин па основе полихлоропрена и бутадиеннитрильного каучука, содержащих в качестве структурирующего агента шунгит
4 Обсуждение результатов
5 ВЫВОДЫ
6 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Наиболее важной особенностью влияния активных наполнителей на эластомеры является их усиление 4, 5. Усиление каучуков проявляется в том, что при введении тонкодисперсных наполнителей в резиновые смеси, происходит существенное увеличение прочности и улучшение некоторых физикомеханических свойств вулканизатов в высокоэластическом состоянии сопротивления истиранию и раздиру, модулей и т. Наполнители, улучшающие механические свойства резин, называются активными, или усиливающими. Наполнители, не изменяющие свойств резин, называются инертными 5, 6. К усиливающим наполнителям относятся технический углерод, двуокись кремния, коллоидная кремнекислота, силикаты кальция и алюминия. При увеличении содержания активного наполнителя в каучуке до определенного предела прочностные свойства вулканизатов улучшаются, а при дальнейшем увеличении прочност при растяжении, сопротивление раздиру и истиранию начинают уменьшаться, в то время как жесткость модули и твердость продолжают повышаться. Таким образом, при усилении эластомеров существует оптимум наполнения такое содержание наполнителя, при котором достигаются максимальные прочностные показатели 5, 7. Важнейшим фактором, определяющим усиливающее действие наполнителей, является их дисперсность, харакгеризуемая размером частиц или удельной поверхностью 6 . Дня усиления каучука могут применяться активные наполнители с размером частиц от 5 до нм, причем наибольшими усиливающими свойствами обладают наполнители с размером частиц от до им. С уменьшением размеров частиц наполнителя увеличивается поверхность его контакта с эластомером и, соответственно, возможность взаимодействия на границе контакта. При размерах частиц наполнителя меньше нм происходит их агломерация, что вызывает существенные затруднения в получении однородных дисперсных систем. Оптимальное содержание наполнителя, как правило, уменьшается с уменьшением размера его частиц 4, 8. Взаимодействие эластомера с наполнителем определяется природой наполнителя или характером его поверхности. Чем больше полярность самого наполнителя или его поверхности, тем меньше он взаимодействует с неполярными эластомерами, и наоборот. Свойства поверхности наполнителя можно изменять их модификацией адсорбцией поверхностноактивных веществ или прививкой на повсрхность определснных функциональных групп. Чем больше взаимодействие эластомера с наполнителем, тем, как правило, выше эффект усиления 6. Существует несколько теорий усиления каучука, в которых эффект усиления объясняемся действием тех или иных факторов. Согласно Виганду, при оптимальном наполнении резиновых смесей каучук образует в смеси не непрерывную, а дискретную фазу, состоящую из отдельных структурных единиц, больших, чем частицы усиливающего наполнителя. Наполнитель окружает каждую макромолекулу каучука, образуя комплексы каучукнаполнитель, связанные между собой поверхностными силами притяжения. Образование таких структур возможно, когда размер макромолекул значительно больше размера частиц усиливающего наполнителя. Дополнительное введение наполнителя заполняет пустоты между комплексами каучукнаполнитель. В представлениях, развитых Б. Л. Догадкиным, большое значение придается непрерывной структуре наполнителя, образующейся в каучуке. По мере наполнения смесей увеличивается количество структур второго
При высокой степени наполнения некоторые частицы наполнителя остаются в виде агломератов. Такие вкрапления снижают механическую прочность вулканизатов. Этим, главным образом, и объясняется уменьшение прочности при растяжении и. По представлениям А. П. Александрова и Ю. С. Лазуркина механизм усиления эластомеров активными наполнителями заключается, главным образом, в том, что частицы наполнителя способствуют выравниванию напряжений в эластомере. Пространственная макромолекулярная сетка эластомера построена нерегулярно, и поэтому при деформации в некоторых местах ее возникают значительные перенапряжения, приводящие к разрыву макромолекул большая же часть сетки при этом либо вовсе не напряжена, либо напряжена очень слабо .