ХИМИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ ЭЛАСТОМЕРОВ НА СТАДИИ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ

 

Елисеева И.М., Седлярова С.Н. (ГГУ им. Ф.Скорины, г.Гомель, Беларусь)

 

The ordering of known ways of modifying of rubber, which used in liquid hydrocarbons, is carried out. The efficiency of the developed process is confined, in which the modification of rubber is carried at stage of vulcanization.

 

Химические превращения эластомеров разделяют на направленные и само­­произвольные, которые могут протекать в вулканизате под влиянием хими­ческих, физических или механических воздействий. К числу самопроизвольных химических процессов относят, например, атмосферное старение, деполиме­­ризацию и сшивание эластомеров в условиях обработки и хранения, самопроизвольную изомеризацию звеньев под влиянием остатков катализатора и т.д. Все эти процессы являются неконтролируемыми и зачастую приводят к нежелательным изменениям свойств исходного вулканизата.

Под модификацией понимают направленное воздействие (химическое, физическое или механическое), которое производится с целью изменения свойств эластомера в желаемом направлении. Химическая модификация поэтому рассматривается как направленное изменение свойств эластомера за счет изменения химического строения всех или части звеньев полимерной цепи. Химическая модификация может происходить как под влиянием химических реагентов, так и при воздействии на эластомер физических факторов. Например, изомеризация каучуков при УФ- и g-облучении, циклизация каучуков под влиянием высоких температур или электрического разряда и т.д.

Резина представляет собой многокомпонентную смесь, и, как правило, содержит антиоксидант. Многие резиновые изделия эксплуатируются в контакте с водой, маслами, растворителями и различными агрессивными жидкостями. Для защиты изделий из резин от воздействия агрессивных сред необходимо повышенное (иногда в 5-10 раз) содержание антиоксиданта. Увеличивать во столько раз концентрацию антиоксиданта в объеме изделия представляется явно нецелесообразным, так как кроме большого расхода антиоксиданта в данном случае произойдет ухудшение механических свойств резин из-за подавления процесса вулканизации на стадии получения изделия.

Можно осуществлять химическую модификацию резин диффузионным способом. Модификатор проникает только в поверхностный слой, где равномерно распределяясь создает эффективный защитный слой, предотвращающий различного рода процессы деструкции. При введении антиоксиданта в поверхностный слой объемные свойства изделий практически не ухудшаются, а защита поверхности от окисления и других, связанных с ним процессов, обеспечивается.

Однако, диффузионное насыщение антиоксидантом поверхностного слоя резины не является эффективным методом стабилизации резин, эксплуатируемых в жидких средах. В этом случае антиоксидант вымывается и эксплуатационные свойства стабилизированных изделий практически не отличаются от свойств неингибированных изделий. Поэтому необходимо принять меры к удержанию антиоксиданта в поверхностном слое изделия. К таким мерам относится сшивка поверхностного слоя резины, препятствующая вымыванию модификатора в рабочую среду, которую можно осуществить, произведя термообработку изделия в пресс-форме, перед формированием покрытой раствором, содержащим стабилизатор, или нанести на поверхность изделия слой вулканизующего вещества.

В связи с изучением таких химических процессов, как окисление, вулканизация, потеря антиоксидантов и т.д., большое значение имеет исследование процессов диффузии и растворимости твердых ингредиентов в каучуках. Однако, литературные сведения о растворимости и диффузии твердых ингредиентов в каучуках довольно ограничены. Так, известно, что скорость растворения серы зависит от степени пластикации каучука, размеров частиц и сорта серы. Сера легко образует в каучуках перенасыщенные растворы, причем способность к их образованию возрастает с понижением температуры. В смесях, содержащих обычно применяемые для вулканизации дозировки, при температуре вулканизации вся сера находится в каучуке в растворенном состоянии. Введение наполнителей в большинстве случаев способствует уменьшению растворимости ингредиентов в каучуках. Однако в присутствии саж с большой активностью часть растворенных ингредиентов, например, серы, может поглощаться наполнителем, что соответственно увеличивает растворимость серы, отнесенную к каучуку.

Послойная миграция серы в автопокрышках, кабелях, шлангах и других изделиях резиновой промышленности была исследована Блохом  с сотрудниками. В этих работах было установлено, что сера легко диффундирует в слои резины с меньшей концентрацией растворенной серы, что приводит к браку изделий при вулканизации.

Нами рассмотрены способы химической модификации эластомеров на стадии формирования изделий.

В экспериментах использовали промышленную резиновую смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука. Стабилизатор вводили в смазку пресс-формы. Жидкой средой для испытания образцов служило гидроочищенное реактивное топливо.

В результате проведенных исследований предложены способы модифицирования резины на стадии получения резинотехнических изделий, позволяющие снизить степень набухания резины в гидроочищенном топливе в 1,2 - 1,3 раза при изменении механических свойств в пределах допустимых значений.