Таблица - Свойства полимерных композиций пластифицированного коагулюма с каучуком СКС-30АРК (30:70)

Установлено, что использование опытных композиций в качестве полимерной основы, обусловливает достаточно высокие значения вязкости по Муни и крутящих моментов при испытании на реометре, быстрое (около 2 мин) начало вулканизации.

Анализ результатов физико-механических испытаний резин показал, что применение в составе полимерной основы пластифицированного коагулюма в комбинации с каучуком
СКС-30АРК в соотношении 30:70 обеспечивает условную прочность при растяжении на уровне 11 МПа и относительное удлинение до
250 %, что соответствует нормам контроля ряда формовых резинотехнических изделий, поэтому опытные полимерные композиции могут применяться в рецептурах таких изделий для снижения их себестоимости.

ЛИТЕРАТУРА

2. Осошник, И.А. Производство резиновых технических изделий [Текст] / И.А. Осошник, Ю.Ф. Шутилин, О.В. Карманова. – В.: ВГТА, 2007. – 972 с.

3. Кузьминский, А.С. Физико-химические основы получения, переработки и применения эластомеров [Текст] / А.С. Кузьминский, С.М. Кавун, В.П. Кирпичев. – М.: Химия, 2006. – 368 с.

4. Пат. 2333921. Полимерная композиция [Текст] / Битюков В.К., Тихомиров С.Г., Тарасевич Т.В., Осошник И.А., Карманова О.В., Попова Л.В.; заявл. 07.02.2007; опубл. 20.09.2008, Бюл. № 26.

УДК 678.044.7

Магистрант А. Ю. Фатнева, студ. Е. В. Крячкова

Науч. рук. доц. О. В. Карманова

(кафедра химии и химической технологии органических

соединений и переработки полимеров, ВГУИТ)

ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ РЕЗИН В ПРИСУТСТВИИ

РАЗЛИЧНЫХ АКТИВАТОРОВ ВУЛКАНИЗАЦИИ

Вулканизация является одним из важнейших и наиболее сложных процессов технологии эластомеров, определяющим эксплуатационные свойства резиновых изделий. Серную вулканизацию рассматривают как совокупность параллельных и последовательных реакций, в результате которых формируется сложная вулканизационная структура [1]. Одним из путей повышения эффективности серной вулканизации является применение цинксодержащих активаторов вулканизации с сильно развитой поверхностью или способных к равномерному диспергированию в среде каучука. К таким компонентам можно отнести композиционные активаторы вулканизации в виде сплавов оксидов металлов с жирными кислотами [2].

Целью исследований явилась разработка активирующих систем с пониженным содержанием оксида цинка и изучение их влияния на вулканизационные характеристики композиций и упруго-прочностные свойства вулканизатов.

В качестве объектов исследований были выбраны активаторы вулканизации в виде сплава оксида цинка со стеариновой кислотой или смесью синтетических жирных кислот, модификацированные на стадии их синтеза добавками: 1) полигалогенного производного ароматического ряда – гексахлорпараксилол (ГХПК) – шифр АC I; 2) хлорида металла – шифр АС II.

Изучено влияние активаторов вулканизации на свойства резин при полной замене оксида цинка и стеариновой кислоты. Резиновые смеси изготавливались на лабораторных вальцах при температуре валков 70±5 °С, вулканизацию образцов осуществляли в прессе с электрообогревом при температуре 155 °С в течение 20 минут. Физико-механические испытания резиновых смесей и вулканизатов проводили согласно существующих ГОСТ.

Для всех опытных резиновых смесей получено улучшение вулканизационных показателей, оцененных по времени достижения оптимума (табл.). Увеличение скорости вулканизации дает возможность сократить время вулканизации изделий на 7-10 %.

Таким образом, создание эффективных активирующих систем и их применение в рецептурах резиновых смесей на основе диеновых каучуков позволяет получать технически ценные резины. При этом облегчается обработка резиновых смесей и полуфабрикатов на технологическом оборудовании, улучшаются условия труда за счет применения непылящих форм ингредиентов. Важным является тот факт, что при использовании опытных АС улучшается экология благодаря сокращению в 4-5 раз содержания оксида цинка в резиновых изделиях.

2. Карманова, О. В. Особенности формирования структуры вулканизатов [Текст] / О. В. Карманова, В. В. Калмыков // Конденсированные среды и межфазные границы. -2006. - Т. 8. - № 2. - С. 112-116.

УДК 678.028.2

Магистрант А. А. Машкина.

Науч. рук. проф. О. В. Карманова

(кафедра химии и химической технологии органических соединений

и переработки полимеров, ВГУИТ)

ИЗУЧЕНИЕ ВУЛКАНИЗАЦИИ ЭЛАСТОМЕРОВ

ПРИ СНИЖЕНИИ ОКСИДА ЦИНКА В РЕЦЕПТУРАХ

Одним из путей повышения экологической безопасности резинотехнических изделий является исключение или сокращение содержания в изделиях веществ, выделяющих вредные вещества. К таким материалам относятся целевые добавки к эластомерам (пластификаторы, мягчители) на основе продуктов переработки нефти, а также соединения цинка, в первую очередь – цинковые белила, применяемые в качестве активаторов вулканизации каучуков.

В настоящее время в России и за рубежом в рецептуру резиновых смесей вводят химикаты-добавки на основе сопутствующих продуктов пищевых производств. В процессе производства рафинированного подсолнечного масла на стадии образуются сопутствующие продукты – отработанные фильтровальные порошки. Содержание органической составляющей в данном отработанном адсорбенте достигает 70 %. Экспериментальных данные показали, что жировая часть отработанных сорбентов представлена моноацилглицеридами – 9 %; диацилглицеридами – 14 %; триацилглицеридами – 62 %; жирными кислотами – 10 % и эфирами восков – 5 %.

Данные продукты являются доступными в больших количествах, экологически чистыми сырьевыми ресурсами для создания на его основе компонентов резиновых смесей. Присутствие жирных кислот и их производных в изучаемом продукте позволили нам синтезировать активаторы вулканизации путем его сплавления с оксидом цинка и направленной модификации. Получены активаторы вулканизации с пониженным содержанием оксида цинка (20-25 %), что особенно актуально для повышения экологической безопасности резинотехнических изделий.

Полученные активаторы вулканизации были испытаны в резинах на основе бутадиен-стирольных, изопренового, бутадиен-нитрильных каучуков. Установлено, что опытные продукты оказывают положительное влияние на пластоэластические, технологические свойства и вулканизационные характеристики резиновых смесей, а также физико-механические показатели вулканизатов, что указывает на возможность и целесообразность их применения в рецептурах различных РТИ.

УДК 678.06

Студ. В. В. Литвинов, Е. Р. Загородных

Науч. рук. доц. В. А. Седых

(кафедра химии и химической технологии органического синтеза

и переработки полимеров, ВГУИТ, Воронеж)

Аддитивные технологии интенсивно распространяются в промышленности. Ярким представителем такой технологии является 3D печать полимерных изделий. В качестве полимерного материала могут использоваться как пластиковый пруток, так и порошок.

Образец изделия сканируется и вносится изменение в алгоритм печатающего устройства. В случае применения порошка, на постепенно опускающуюся платформу скребком наносятся предварительно подогретые слои порошка, например, полиамида [1-2]. Луч лазера в соответствии с программой спекает слои поверхности сечения нескольких получаемых изделий разложенных на платформе. Частицы порошка сплавляются и опускаются платформой на ступеньку вниз. Снова скребком наносится слой порошка, который затем спекается лучом лазера. В результате последующие слои сплавляются с предыдущими. В итоге формируются заданные изделия со сложной конфигурацией.

Процесс 3D формирования изделий протекает десятки часов. Столько же по времени полученные изделия охлаждаются. После извлечения изделий между ними остается не спекшийся полимерный порошок. Данный порошок смешивается с первичным и повторно используется. При увеличении доли вторичного полимерного порошка выявлены дефекты в изделии. Грани изделий не прорабатывались. Возникло предположение, что, несмотря на то, что длительное воздействие температуры происходит в атмосфере азота, частицы вторичного полимерного порошка агломерируются. По этой причине агломераты частиц порошка при повторном использовании неравномерно спекаются.

Цель данной работы заключалась в оценке распределения частиц исходного и вторичного полимерных порошков по размерам и доказательстве агломерации частиц порошка влияющих на качество изделий.

Методика входного и промежуточного контроля полимерных порошков, за исключением насыпной плотности, неизвестна.

Порошки наносились на предметное стекло, фотографировались в проходящем свете через окуляры микроскопа со стократным увеличением. Морфологический анализ выполняли с использованием программы анализа цифровых изображений ImageJ и табличного процесса Excel. С помощью программы строились гистограммы распределения частиц по площади сечения (табл.)

Таблица - Фракционный состав первичного и вторичного порошков полиамида

Интервалы размеров в пикселях	Порошок ПА, % масс.:
	первичный	вторичный
0-3000	10,3	10,3
3000-6000	52,0	30,9
6000-9000	29,3	24,8
9000-12000	8,4	20,7
12000-15000	0	13,3

Насыпная плотность первичного и вторичного порошков, определенной по стандартной методике, составила 0,50 и 0,55 г/см³, соответственно. Существенной разницы в размерах частиц по данной методике не выявлено.

Согласно полученным гистограммам, во вторичном порошке ПА уменьшилось содержание частиц фракции 3000-6000 с одновременным увеличением содержания частиц фракции 9000-12000 и появились частицы фракции 12000-15000 пикселей.

Таким образом, показана возможность применения численных методов для контроля полимерных порошков в процессе их переработки и подтверждена их агломерация частиц вторичного порошка ПА.

2. Патент 2262741 РФ, МПК7 G06T 17/20. Способ лазерно-компьютерного макетирования / А.А. Сапрыкин и др. // Заявка №2004117265/09; Заявл. 07.06.2004; Опубл. 20.10.2005, Бюл. № 29.

УДК 678.06

Студ. В. В. Володина

Науч. рук. доц. В. А. Седых

(кафедра химии и химической технологии органического синтеза

и переработки полимеров, ВГУИТ, Воронеж)

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ПОЛУЧЕНИЯ

ПЛАСТИКАТОВ ПВХ НА ИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ

ПОКАЗАТЕЛИ

Изучался режим литья приближенный к технологии ротационного формования изделий из пластизолей. Выявлен низкий уровень прочностных показателей пластиката ПВХ Е отлитого из пластизолей при температуре 210, 180°С при продолжительности 15, 23-31 мин. Низкий уровень сдвиговых деформаций при прогреве пластизолей ПВХ не позволил частицам полимера полностью раствориться в пластификаторе и набрать требуемые упруго-прочностные показатели.

С целью увеличения упруго-прочностных показателей композиции ПВХ образцы пластизолей прогревали при температурах 170 и 190°С с различной продолжительностью, а затем подвергали деформации сдвига путем продавливания через капилляры диаметром 2 и 1 мм на реометрах.

Установлено, что прочность образцов, полученных наливом на горячую форму, возрастала с 2,5 до 4,0 МПа при увеличении времени термообработки от 23 до 31 мин. Относительное и остаточное удлинение при разрыве так же увеличилось с 149 до 386% и с 7 до 31%, соответственно.

Эти же образцы подвергли дополнительному нагреву при той же температуре 170°С в течении 5 мин. и деформации сдвига при двух постоянных скоростях сдвига на ИИРТ-5М.

В результате, независимо от суммарной продолжительности нагрева, прочность при разрыве пластиката увеличилась до 3,9-4,5МПа. Аналогичным образом выровнялись уровни относительного и остаточного удлинений при разрыве до 266-299% и 15-24%, соответственно.

Следовательно, дополнительный прогрев со сдвигом стабилизировал уровень упруго-прочностных показателей. Кроме того, дополнительный прогрев со сдвигом поднял уровень восстанавливаемость образцов. Так приведенное остаточное удлинение образцов после разрыва, подвергнутых сдвигу при нагрузке 5 кгс, снизилось до 0,06 против 0,07-0,08 для образцов полученных отливом.

С целью определения максимально возможных упруго-прочностных показателей композиции ПВХ образцы после предварительного 12-ти минутного прогрева при температуре 190°С подвергали деформации сдвига с нарастающей скоростью от 100-1200с^-1 продавливанием через капилляр диаметром 1мм на реометре SmartRheo-1000 с программным обеспечением «Ceast VIEW 5.94-4D» (табл.).

В ходе продавливания через капилляр реометра экструдат становился хрупким и пористым, а его цвет менялся. Это объяснялось процессами ускоренного термоокислительного старения ПВХ.

Большие скорости сдвига при высокой температуре обеспечили полное растворение частиц ПВХ в пластификаторе и, по-видимому, улетучивание части пластификатора с поверхности горячего экструдата. Все это привело к многократному увеличению прочности при полной потере относительного удлинения при разрыве.

Таким образом, определены упруго-прочностные показатели композиций эмульсионного ПВХ в высокоэластическом, хрупком физических состояниях и кинетика их изменения в процессе термической обработки, а также сопоставлены технические показатели композиций эмульсионного ПВХ полученные методами налива пластизолей в горячие формы и экструзии пластикатов.

Показано, что основными факторами определяющими уровень упруго-прочностных показателей композиций ПВХ являются продолжительность термообработки и деформация сдвига.

Наибольший эффект в упрочнении ПВХ композиции достигался при больших скоростях сдвига. Метод ротационного формования изделий из пластизолей ПВХ сдвига не позволял получать изделия с высокими упруго-прочностными показателями по причине низких скоростей.

УДК 678.06

Студ. А. А. Рябова

Науч. рук. доц. В. А. Седых

(кафедра химии и химической технологии органических соединений

и переработки полимеров, ВГУИТ)

РАСПОЗНАВАНИЕ ПРИРОДЫ ПОЛИМЕРНОГО ИЗДЕЛИЯ

В настоящее время большинство предприятий Евросоюза изготавливают полимерные изделия из пластиков неизвестного состава. Состав этих материалов как правило не разглашается.

Цель данной работы – распознавание природы полимерных изделий по комплексу физико-механических показателей и их последующее имортозамещение. В условиях малых предприятий с ограниченным количеством лабораторного оборудования.

Образцы по очереди вносили в конус пламени спиртовки. Оценивался цвет пламени, запах при горении, наличие копоти, образование капель, самозатухание образцов вне пламени, их размягчение и цвет пламени в присутствии медной проволоки.

Образец 1 горел желтым пламенем без копоти с запахом горелого рога с образованием нагара. Расплав размягчался, следовательно, это термопласт, не содержащий непредельные связи.

Образец 2 горел желтым пламенем с копотью со сладковатым запахом и с образованием нагара. Это подтверждало, что в исследуемом термопласте есть непредельные связи. Расплав размягчался.

Образец 3 горел голубым пламенем с неопределенным запахом с образованием капель и волокна, т.е. данный термопласт не содержал непредельные связи.

Для дальнейшего уточнения структуры полимера изучили их поведение в концентрированной H₂SO_4. Установлено что все образцы в H₂SO₄ (конц.) растворились, это указывало на то, что все полимеры были получены в процессе ступенчатого синтеза (поликонденсацией). Следовательно, в основной цепи полимера могут содержаться группы сложных, простых эфиров или амидные связи.

Определение плотности исследуемых образцов, осуществлялось погружением образцов в растворы с заданной плотностью (табл. 1 ).

Образцы 1 и 2 характеризовались плотностью больше чем 1,2 г/см³.

Плотность образца 3 удалось распознать при ступенчатом разбавлении насыщенного раствора NaCl (ρ₃≈ 1,1 г/см³). Для уточнения плотности образцов 1 и 2 использовали H₂SO₄ (конц.) с последующим ее разбавлением (ρ₁≈1,3 г/см³) и (ρ₂≈1,6 г/см³), соответственно.