Влияние типов нефтяных масел на технологические свойства смесей
и физико-механические показатели вулканизатов
Свойства смесей
и резин
Тип масла
Ароматическое
Нафтеновое
Парафиновое
Технологические
свойства смесей
Очень хорошие
Хорошие Удовлетворительные
Сопротивление вы-
цветанию
Плохое
Хорошее
Очень хорошее
Устойчивость ок-
раски
Плохая
Хорошая
Очень хорошая
Наполнение смесей
Очень хорошее
Хорошее
Удовлетворительное
Влияние на дест-
рукцию
Удовлетворительное
Хорошее
Очень хорошее
Прочностные свой-
ства
Очень хорошие
Хорошие Удовлетворительные
Эластические свой-
ства
Удовлетворительные Хорошие
Очень хорошие
Низкотемператур-
ные свойства резин
Плохие
Хорошие
Очень хорошие
Сопротивление те-
плообразованию
Плохое
Хорошее
Очень хорошее
Введение пластификаторов в кристаллизующиеся каучуки
(изопреновые, хлоропреновые) приводит к существенному
уменьшению кристаллизуемости последних, что ухудшает проч-
ностные свойства резин. Поэтому для улучшения технологических
свойств резиновых смесей на основе указанных каучуков и неко-
торых характеристик вулканизатов пластификаторы применяются
в небольших количествах (до 10,0 мас. ч.).
В резинах на основе неполярных каучуков в соответствии с
принципом совместимости, как правило, используются пластифи-
каторы нефтяного происхождения, а на основе полярных (хлоро-
преновых, бутадиен-нитрильных и др.) – синтетические сложные
эфиры фталевой, себациновой, адипиновой и некоторых других
органических кислот. В этом случае, кроме улучшения техноло-
гических свойств резиновых смесей, имеет место повышение мо-
розостойкости резин.
Для каучуков с малой непредельностью не рекомендуется
применять ненасыщенные пластификаторы при использовании
40
серной вулканизующей группы. Введение подобных продуктов
приводит к резкому снижению скорости вулканизации (в отдель-
ных случаях может наблюдаться подавление процесса).
В резинах с высокой термостабильностью (на основе акри-
латных, силоксановых и фторкаучуков) обычно пластификаторы не
применяются из-за резкого снижения теплостойкости резин.
Для улучшения технологических свойств этих резиновых смесей в
отдельных случаях в качестве пластификаторов могут применяться
низкомолекулярные (жидкие) каучуки, способные полимеризо-
ваться в условиях вулканизации [2, 7, 9].
1.7.
Противостарители
При длительном хранении или эксплуатации каучука, рези-
новых смесей или резиновых изделий изменяются их физические,
химические и механические свойства. Особенно интенсивно эти
изменения протекают в вулканизатах на основе высоконенасы-
щенных каучуков, которые являются исходными материалами для
производства самых массовых видов продукции резиновой про-
мышленности.
Причиной изменения свойств резин чаще всего является окисле-
ние каучуков, причем воздействие тепла, света, ионизирующих излу-
чений, механических деформаций активирует процесс окисления.
Воздействие кислорода на резины на основе большинства
синтетических каучуков проявляется в дальнейшем структуриро-
вании материала, снижении эластичности и увеличении твердости.
В резинах на основе изопреновых каучуков и бутилкаучука пре-
обладающим является процесс деструкции молекул полимера,
приводящий к уменьшению условного напряжения при заданном
удлинении, сопротивления разрыву и раздиру, а также увеличению
остаточной деформации.
В атмосферных условиях под влиянием ультрафиолетового
излучения и озона протекает процесс светоозонного старения ре-
зин. В случае, если резина находится в растянутом состоянии, ос-
новным агрессивным фактором является озон. Под влиянием озона
на поверхности резины возникают трещины, расположенные пер-
пендикулярно направлению действия напряжений. Разрастание
трещин приводит к разрушению материала. В этих условиях свет,
как правило, ускоряет процесс старения. В недеформированном
состоянии старение резины в атмосферных условиях вызывается,
41
главным образом, воздействием солнечной радиации и проявляется
в образовании мелкой сетки трещин на поверхности, а также в из-
менении механических свойств. Следует отметить, что наимень-
шей светоозонной стойкостью обладают резины на основе высо-
коненасыщенных каучуков, причем световое старение с наиболь-
шей скоростью протекает в резинах без технического углерода.
Очевидно, что надежность и продолжительная работоспособ-
ность резиновых изделий зависит от степени подавления процессов
старения. Вследствие чрезвычайного разнообразия условий экс-
плуатации резин для их защиты от старения используется специ-
альная группа веществ – противостарители, состоящая из антиок-
сидантов, антиозонантов, противоутомителей, светостабилизаторов,
антирадов, защитных восков и других продуктов [2, 3, 14, 15].
Для защиты резин от теплового старения применяют антиок-
сиданты двух типов: производные ароматических аминов и фе-
нолы. При выборе типа и концентрации антиоксиданта необходимо
учитывать реакционную способность каучука по отношению к
кислороду, а также влияние компонентов резиновой смеси на
процесс окисления.
Так, технический углерод, с одной стороны, адсорбирует ин-
гибиторы окисления и снижает сопротивление резин старению, с
другой – связывает свободные радикалы и тем самым уменьшает
скорость окисления полимера.
Ускорители вулканизации и продукты их превращения могут
подавлять отдельные стадии процесса окисления. Например,
2-меркаптобензтиазол (каптакс), тиурамсульфиды, дитиокарба-
маты вызывают разложение гидропероксидов по молекулярному
механизму и таким образом препятствуют развитию автокатали-
тической стадии процесса окисления.
Различным образом на поведение резин при старении влияет
природа вулканизационной сетки. В серных вулканизатах при уме-
ренной температуре (до 70°С) свободная сера и сульфидные попе-
речные связи замедляют окисление. Однако при более высоких
температурах наблюдается ускорение процесса старения [1, 2, 14].
Наибольшей противоокислительной активностью обладают
производные вторичных аминов ароматического ряда, однако
продукты их превращений окрашены, что препятствует приме-
нению их в белых и цветных резинах. Для последних использу-
ются менее эффективные антиоксиданты (производные фенолов и
некоторые фосфор- и серосодержащие ароматические соединения),
42
продукты окисления которых не окрашены. Изменение цвета
обусловлено миграцией противостарителя и физическим перехо-
дом в соседний материал. Степень и интенсивность изменения
цвета определятся химической природой стабилизатора и его
подвижностью.
Таким образом, для светлоокрашенных изделий не следует
использовать аминные противостарители. В этом случае выбирают
фенольные типы противостарителей. Для резин, содержащих тех-
нический углерод, обесцвечивание менее проблематично и при-
меняются более сильные аминные противостарители. Для областей
применения, где миграционное изменение цвета является пробле-
мой, могут быть использованы высокоэффективные фенольные
или низколетучие аминные противотарители, которые незначи-
тельно склонны к контактному изменению цвета [1, 2, 9].
Большое значение имеет растворимость противостарителей в
каучуке (табл. 20). Наибольшие затруднения вызывают вещества,
растворимые при повышенных температурах и малорастворимые
при пониженных. Такие продукты интенсивно мигрируют на по-
верхность вулканизатов, что существенно снижает их защитное
действие. В идеальном случае желательно, чтобы растворимость в
каучуке была высокой, а в воде и органических растворителях –
низкой. Растворимость в каучуке и в контактирующей среде при-
водит к разложению и переносу части противостарителя в кон-
тактирующую среду, а следовательно, и к уменьшению его со-
держания в объеме резинового изделия [11, 12].
Таблица 20
Do'stlaringiz bilan baham: |