Методом спектрофотометрии


Таблица 3 - Исследование кинетики вулканизации резиновых смесей на основе СКИ-3 при замене оксида цинка на олеат цинка при температуре 143 ˚С



бет10/21
Дата18.07.2016
өлшемі3.36 Mb.
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   21

Таблица 3 - Исследование кинетики вулканизации резиновых смесей на основе СКИ-3 при замене оксида цинка на олеат цинка при температуре 143 ˚С

Наименование введенного ингредиента

Время достижения оптимальной степени вулканизации, мин

Скорость вулканизации, дН·м/мин

ZnO

6,61

7,07

ZnО : олеат Zn (3 : 1)

6,96

7,06

ZnО : олеат Zn (1 : 1)

14,56

7,54

ZnО : олеат Zn (1 : 3)

17,26

7,93

Олеат Zn

2,93

7,27

Анализ результатов исследования кинетики вулканизации показал, что в случае замены 25% оксида цинка на олеат цинка время достижения оптимальной степени вулканизации практически не изменяется. При дальнейшем увеличении содержания олеата цинка в эластомерной композиции происходит значительное увеличение оптимального времени вулканизации (в 2,2–2,61). В случае введения олеата цинка в индивидуальном виде оптимум вулканизации сокращается в 2,6 раза. Данные изменения кинетики вулканизации, вероятно, обусловлены особенностями взаимодействия активаторов вулканизации с ускорителями серной вулканизации и вулканизующим агентом в процессе образования действительного агента вулканизации.
Таблица 4 - Исследование кинетики вулканизации резиновых смесей на основе СКИ-3 при замене стеариновой кислоты на СЖК при температуре 143 ˚С

Наименование введенного ингредиента

Время достижения оптимальной степени вулканизации, мин

Скорость вулканизации, дН·м/мин

Стеариновая кислота

6,61

7,07

Стеариновая кислота:СЖК (1:1)

6,15

6,60

СЖК

8,03

5,43

Частичная замена стеариновой кислоты на СЖК приводит к сокращению времени достижения оптимальной степени вулканизации резиновой смеси на 7%. Применение же СЖК в индивидуальном виде приводит к увеличению оптимального времени вулканизации резиновой смеси на 21%.

Коэффициенты старения по относительному удлинению и по условной прочности при растяжении исследуемых резин после теплового старения в течении 120 часов при 100 °С представлены в таблице 5.



Таблица 5 - Коэффициенты старения для резин на основе СКИ-3 с
исследуемыми добавками


Наименование введенного

ингредиента



Коэффициент старения

по относительному

удлинению



по условной прочности

ZnO

0,99

0,94

ZnО : олеат Zn (3 : 1)

0,99

0,91

ZnО : олеат Zn (1 : 1)

0,98

0,96

ZnО : олеат Zn (1 : 3)

0,92

0,87

Олеат Zn

0,99

0,87

Стеариновая кислота

0,99

0,94

Стеариновая кислота: СЖК (1:1)

0,99

0,78

СЖК

0,99

1,52

В результате теплового старения вулканизатов установлено, что применение олеата цинка совместно с ZnO в комбинациях 1:3 и 1:1 практически не оказывает влияния на стойкость резин к воздействию повышенных температур. Применение взамен стеариновой кислоты СЖК способствует получению резин с высокой стойкостью к тепловому старению.

ЛИТЕРАТУРА

1 Корнев А.В. Технология эластомерных композиций: учеб. для вузов / А.В. Корнев, А.М. Вуканов, О.Н. Шевердяев – М.: Эксим, 2000. – 288 с.

2 Применение технологически активных добавок в эластомерах / Л.М. Дьякова // Каучук и резина. – 2007. – №3. – С.14.

УДК 678.4.04

Студ. О. И. Михновец

Науч. рук. доц. Ж. С. Шашок

(кафедра технологии нефтехимического синтеза и

переработки полимерных материалов, БГТУ)

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МАРКИ ТЕХУГЛЕРОДА НА

СВОЙСТВА ЭЛАСТОМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

Технический углерод является основным усиливающим наполнителем резиновых смесей. При введении его в смеси увеличивается прочность резин, сопротивление истиранию и раздиру. В особенности велика роль технического углерода и других усилителей для вулканизатов на основе синтетических некристаллизующихся каучуков, которые без подобной модификации механических свойств не могли бы получить такого широкого применения [1].

Обычные печные технические углероды, не прошедшие специальную обработку, имеют содержание углерода 95–99,5%, водорода 0,2–0,5% и кислорода 0,2–1,3%. Специально окисленные марки технического углерода могут иметь содержание кислорода более 10%. В небольших количествах в продукте присутствует сера (0,1–1%) и минеральные вещества (до 0,5%) [2].

Целью научной работы являлось определение влияния марки техуглерода на технологические свойства резиновых смесей и физико-механические показатели вулканизатов.

В качестве объектов исследования использовались образцы производственных резиновых смесей на основе комбинации каучуков общего назначения СКИ-3+СКД, а также образцы производственных резиновых смесей на основе каучука специального назначения БНКС-18АМН для изготовления формовых резинотехнических изделий, в которые вводились различные марки технического углерода в одинаковом количестве: производственная марка
П-803 и исследуемая S800.

Определение пластоэластических свойств резиновых смесей проводилось на вискозиметре МV2000 в соответствии с ГОСТ 10722-84, исследование кинетики вулканизации – на реометре ODR2000 согласно ГОСТ 12535-84, определение упруго-прочностных показателей – согласно ГОСТ 270-75, определение стойкости резин к тепловому старению осуществлялось согласно ГОСТ 9.024-74.

Начальным этапом исследований было определение влияния вводимых добавок на вязкость по Муни резиновых смесей. Результаты исследований резиновых смесей на вискозиметре Муни представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Вязкость по Муни резиновых смесей


Наименование резиновой смеси

Марка технического углерода

Начальная вязкость резиновой смеси (Unit), ед. Муни,

Вязкость резиновой смеси (ML), ед. Муни

СКИ-3+СКД

П-803

74,9

56,2

S800

93,6

58,7

БНКС-18АМН

П-803

115,2

60,1

S800

110,3

52,7

Результаты исследований показали, что в смеси на основе комбинации каучуков СКИ-3+СКД при введении техуглерода S800 происходит незначительное увеличение вязкости по Муни (на 4 %). Так, для смеси, содержащей техуглерод марки П-803, показатель вязкости составляет 56,2 усл. ед. Муни, а для смеси с техуглеродом марки S800 – 58,7 усл. ед. Муни. В смеси на основе каучука БНКС-18АМН при введении техуглерода S800 наблюдается снижение вязкости по Муни на 12 %. В данном случае показатель вязкости для смеси, содержащей техуглерод марки П-803 составляет 60,1 усл. ед. Муни, а для смеси с техуглеродом марки S800 – 52,7усл. ед.Муни.

Показатели кинетики вулканизации исследуемых резиновых смесей представлены в таблице 2.



Таблица 2 - Исследование кинетики вулканизации резиновых смесей при 143°С

Наименование резиновой смеси

Марка технического углерода

Время достижения оптимальной степени вулканизации

Скорость вулканизации

СКИ-3+СКД

П-803

10,71

9,05

S800

10,71

8,39

БНКС-18АМН

П-803

7,30

18,95

S800

8,41

12,43

Анализ кинетических кривых показал, что замена производственного техуглерода марки П-803 на исследуемую марку S800 в резиновой смеси на основе комбинации каучуков общего назначения СКИ-3+СКД не оказывает влияния на время достижения оптимальной степени вулканизации, которое для исследуемых смесей составляет 10,71 мин. В случае же резиновой смеси на основе БНКС-18 наблюдается увеличение оптимума вулканизации для смеси с маркой S800 (8,41 мин) по сравнению со смесью с П-803 (7,30 мин). Такой характер изменения свойств может быть обусловлен, прежде всего, природой полимера, составом и дозировкой вулканизующей системы, а также особенностями свойств наполнителя.

Коэффициенты стойкости к тепловому старению по относительному удлинению и по условной прочности при растяжении исследуемых резин представлены в таблице 3.



Таблица 3 - Коэффициенты стойкости к тепловому старению резин после теплового старения (120 ч, 100°С)

Наименование резиновой смеси

Марка технического углерода

Коэффициенты стойкости к тепловому старению

по относительному удлинению

по условной прочности

СКИ-3+СКД

П-803

0,81

0,87

S800

0,80

0,87

БНКС-18АМН

П-803

0,60

1,10

S800

0,90

1,06

При воздействии повышенных температур часов резины на основе каучуков общего назначения с техуглеродом П-803 и S800 характеризуются практически одинаковой стойкостью к тепловому старению. Так, коэффициент стойкости к тепловому старению по относительному удлинению при разрыве для резины с П-803 составляет 0,81, а для резины с S800 – 0,80. Резина на основе каучука специального назначения БНКС-18АМН, содержащая исследуемую марку техуглерода S800 характеризуется более высокой стойкостью к сохранению эластических свойств. Так, коэффициент стойкости к тепловому старению по относительному удлинению при разрыве для резины с S800 имеет значение 0,90, а для резины с П-803 – 0,77. Следует отметить, что коэффициенты стойкости к тепловому старению по условной прочности при растяжении для исследуемых резин имеет практически одинаковые значения. Данные различия, вероятно, связаны со структурой и плотностью образующихся поперечных связей при вулканизации, а также с наличием функциональных групп на поверхности техуглерода, которые способны инициировать или ингибировать термоокислительную деструкцию.

ЛИТЕРАТУРА

1 Корнев, А.Е. Технология эластомерных материалов / А. Е. Корнев, А.М. Буканов, О.Н. Шевердяев. – Минск: Эксим, 2000. – 288 с.

2 Орлов, В.Ю. Производство и использование технического углерода для резин / В.Ю. Орлов, А.М. Комаров, Л.А Ляпина. – Ярославль: Изд-во Александр Рутман, 2002. – 512 с.

УДК 678.01:539.37

Студ. В. А. Кузьмина, Д. Н. Насеня

Науч. рук. доц. В. В. Мозгалёв

(кафедра технологии нефтехимического синтеза и

переработки полимерных материалов, БГТУ)

МЕТОДЫ ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ПО ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ

В настоящее время нормативные документы по испытанию резин, как и любых других материалов, требует соблюдения определенных требований для получения сопоставимых результатов – выполнение измерений в одинаковых условиях. Выполнение данных требований легко осуществимо: для этого необходимо изготовить специальные образцы, которые будут испытываться на стандартизованном оборудовании. В тоже время испытание образцов не всегда оправдано, поскольку конечной целью испытаний, как правило, является оценка материала изделия, свойства которого могут отличаться от свойств специально изготовленных образцов. Поэтому для производителей важны приборы и методы, которые бы давали возможность оценить свойства непосредственно материала изделия, без его разрушения и без изготовления образцов, а также вести мониторинг изменения свойств изделия в процессе его эксплуатации.

К числу таких неразрушающих методов контроля можно отнести метод динамического индентирования, заключающийся в нанесении удара посредством жесткого индентора по испытуемому материалу в однократном импульсном режиме. Динамический вариант вдавливания индентора имеет ряд преимуществ по сравнению со статическим, который реализован в приборах по измерению твердости по Шору А и IRHD. При импульсном нагружении материал начинает проявлять вязкие свойства, которые невозможно оценить при статическом воздействии, кроме того, динамическое нагружение моделирует наиболее жесткие условия, которым может подвергаться материал во время эксплуатации.

В качестве оборудования для получения результатов использовался прибор Импульс-1Р, разработанный в Институте прикладной физики НАН Беларуси. Заложенные в приборе алгоритмы позволяют также рассчитать физико-механические параметры материала (динамический модуль упругости, коэффициент вязкости, время релаксации, твердость, эластичность).

Целью работы является создание научных основ для разработки методик оценки качества резинотехнических изделий (РТИ) неразрушающим методом с учетом реальных условий эксплуатации. В качестве объектов исследования были выбраны РТИ, работающие при и динамических нагрузках – демпферы.

Исследовались демпферы двух типоразмеров различных производителей, а также специально изготовленные образцы стандартной формы.

Физико-механические показатели изделий в различных точках при t=20 °С показаны на рисунке 1.

Из рисунка 1 видно, что демпферы большого размера производителя №1 по физико-механическим показателям сильно отличаются от демпферов поставщиков. Они являются более твёрдыми и более эластичными, а также имеют значительно больший разброс свойств в различных точках изделий. Следует отметить, что образцы 3-6 (демпферы производителя №2 большого размера) и 11-13 (образцы стандартной формы) имеют аналогичные свойства. Соответствие показателей готовых демпферов и стандартных образцов резин, говорит об одинаковой природе материала, а также о соблюдении необходимых технологических режимов при изготовлении данных РТИ.

Также было проведено исследование влияния температуры на изменение свойств демпферов. При испытании демпфера подвергались нагреванию от температуры 20 до 100 С. Выяснилось, что поведение демпферов различных изготовителей при повышении температуры сильно различается. Это говорит о том, что при входном контроле желательно контролировать соответствие физико-механических показателей требуемым не только при стандартной температуре, но и при рабочей, т. к. изменение температуры может приводить к сильному изменению этих параметров, вследствие чего изделия могут выйти из строя.

Таким образом, исследования показали, что значительно большее влияние на измеряемые физико-механические показатели оказывает температура. В зависимости от типа резин, физико-механические показатели, измеренные при комнатной и рабочих температурах могут отличаться на десятки процентов.

Выяснилось, что наиболее достоверно оценка качества может быть проведена не просто при испытаниях в условиях приближенных к реальным, а при получении всего спектра изменения свойств материала в процессе изменения условий испытаний. Полученные данные позволяют по результатам неразрушающих испытаний выявить определенные корреляции между физико-механическими показателями, полученными различными методами, что дает возможность установить критерии качества РТИ по методикам экспресс-оценки.


1, 2 – демпферы производителя №1 большого размера; 3-6 – демпферы производителя №2 большого размера; 7-9 – демпферы производителя №2 малого размера; 11-13 – образцы стандартной формы

Рисунок 1 – Физико-механические показатели демпферов и образцов стандартной формы из резины демпферов поставщиков в различных точках при t=20 °С
Таким образом, степени различия физико-механических показателей при различных температурах и методах испытаний, является одним из критериев экспресс-оценки качества резинотехнических изделий с использованием методов неразрушающего контроля.

УДК 678.4.04

Студ. А. О. Борзученко, Е. Г. Головач

Науч. рук. доц. В. В. Мозгалёв

(кафедра технологии нефтехимического синтеза и

переработки полимерных материалов, БГТУ)



ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ЭКСТРУЗИИ НА СВОЙСТВА ЭЛАСТОМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

При изготовлении или подготовке резиновых смесей, в частности при навивке протектора для СКГШ, важное значение имеют параметры, при которых будет совершаться экструзия (шприцевание).

Экструзия представляет собой непрерывный технологический процесс, в результате которого готовые изделия получаются посредством продавливания расплавленного материала сквозь формующий инструмент (фильеру, экструзионную головку, отверстие). Экструзию, другими словами, можно опередить как комплексный физико-химический процесс, протекающий под воздействием механических усилий и высокой температуры. Перерабатываемое сырье нагревается за счет тепла, которое выделяется в процессе преодоления внутреннего трения и деформации материала, а также благодаря внешнему нагреву. Переменными параметрами процесса экструзии является состав и перерабатываемого материала, а также давление, температура, интенсивность и продолжительность воздействия на сырье.

Объектами исследования являлись образцы отечественного производства – резиновые смеси на основе БСК и НК, назначения протектор-беговая для сверхкрупногабаритных и сельскохозяйственных крупногабаритных шин.

Испытания проводились на базе кафедры ТНСиППМ при помощи новейшего оборудования – штифтового экструдере холодного питания фирмы Rubicon EEK 45.14 M-12/70, при различных температурах, давлении и продолжительности воздействии на сырьё, а также влияние штифтов на эффективность смешения и качество материала. Для изучения были выбраны такие реологические параметры экструдата как усадка, деструкция.

Во внешней области, количество штифтов и их высота связаны с степенью турбулентности потока. Ориентация штифтов не создает значительного влияния на структуру экструдата. Тем не менее, динамика внутренней области в значительной степени зависит от количества штифтов, высоты и композиции.

Результаты расчетов показывают, что в результате смешивания материального потока в штифтовом экструдере значительно снижается число мертвых пятен и областей низкой эффективности смешивания, что наглядно видно на графической зависимости площади обхвата резиновой смеси от времени смешивания.

Было установлено, что качество экструдата изменяется в зависимости от типа и количества используемой сажи. На рисунке 2 приведены фотографии экструдированных образцов резин 3-ёх видов: БСК 1500, БСК 1500 с 10% и 20% содержанием ТУ типа N220. Как видно на рисунке 1 увеличение содержания сажи улучшает качество и сглаживает поверхность экструдата.




а

б

в

(а) – экструдат без технического углерода; (б) – экструдат, содержащий 10% технического углерода типа ISAF; (в) – экструдат, содержащий 20% технического углерода типа ISAF.



Рисунок 1 – Снимки поверхности экструдата на основе БСК

Было определено набухание экструдата, выходящего из фильеры. Зависимость, отображающая исследование показана на рисунке 2. Видно, что с увеличением дозировки технического углерода и уменьшением отношения L / D уменьшается набухание резин. Так же набухание увеличивается путём увеличения значения 32Q / πD3




Полная скорость сдвига, мм/с

1 – экструдат, не содержащий технический углерод (ТУ); 2 – экструдат, содержащий 10% ТУ N220 (ISAF); 3 – экструдат, содержащий 20% TУ N220.





Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   21


©dereksiz.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет