Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Физико-химическая комплексная модификация непредельных каучуков с использованием микроволнового и плазмохимического воздействия Провоторова Дарья Андреевна

Физико-химическая комплексная модификация непредельных каучуков с использованием микроволнового и плазмохимического воздействия
<
Физико-химическая комплексная модификация непредельных каучуков с использованием микроволнового и плазмохимического воздействия Физико-химическая комплексная модификация непредельных каучуков с использованием микроволнового и плазмохимического воздействия Физико-химическая комплексная модификация непредельных каучуков с использованием микроволнового и плазмохимического воздействия Физико-химическая комплексная модификация непредельных каучуков с использованием микроволнового и плазмохимического воздействия Физико-химическая комплексная модификация непредельных каучуков с использованием микроволнового и плазмохимического воздействия Физико-химическая комплексная модификация непредельных каучуков с использованием микроволнового и плазмохимического воздействия Физико-химическая комплексная модификация непредельных каучуков с использованием микроволнового и плазмохимического воздействия Физико-химическая комплексная модификация непредельных каучуков с использованием микроволнового и плазмохимического воздействия Физико-химическая комплексная модификация непредельных каучуков с использованием микроволнового и плазмохимического воздействия Физико-химическая комплексная модификация непредельных каучуков с использованием микроволнового и плазмохимического воздействия Физико-химическая комплексная модификация непредельных каучуков с использованием микроволнового и плазмохимического воздействия Физико-химическая комплексная модификация непредельных каучуков с использованием микроволнового и плазмохимического воздействия
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Провоторова Дарья Андреевна. Физико-химическая комплексная модификация непредельных каучуков с использованием микроволнового и плазмохимического воздействия: диссертация ... кандидата технических наук: 02.00.06 / Провоторова Дарья Андреевна;[Место защиты: Волгоградский государственный технический университет].- Волгоград, 2014.- 127 с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Методы физико-химической модификации, применяемые для получения полимерных материалов с улучшенным комплексом свойств (литературный обзор) .

1.1 Модификация полимеров 11

1.1.1 Физическая модификация . 11

1.1.2 Композитная модификация 13

1.1.3 Химическая модификация 15

1.2 Применение микроволновых технологий для модификации полимеров 18

1.3 Эпоксидирование как способ модификации полимерных композиций.. 22

1.3.1 Эпоксидирование полимеров надкислотами 22

1.3.2 Окисление полимеров 26

1.3.3 Озонирование полимеров 31

1.4 Модификация полимеров в низкотемпературной плазме 34

1.4.1 Физико-химические основы плазмохимической модификации 37

1.4.2 Физико-химические процессы при действии плазмы на полимерные материалы 39

1.4.3 Изменение контактных свойств поверхности полимеров 40

1.5 Постановка задач по материалам литературного обзора 45

Глава 2 Объекты и методы исследования 46

2.1 Объекты исследования 46

2.1.1 Ингредиенты эластомерных композиций 46

2.1.2 Пленкообразующие полимеры для клеевых композиций 52

2.1.3 Растворители 53

2.1.4 Подложки для оценки адгезионных свойств клеевых композиций... 54

2.2 Методы исследования . 55

2.2.1 Обработка каучуков микроволновым излучением 55

2.2.2 Получение продуктов поликонденсации в массе 56

2.2.3 Проведение поликонденсации в матрице каучука 56

2.2.4 Экстрагирование продуктов поликонденсации из полимерной матрицы

2.2.5 Взаимодействие каучуков с озоном. 57

2.2.6 Определение содержания карбоксильных групп в озонированных каучуках

2.2.7 Плазменная обработка полимерных пленок 59

2.2.8 Приготовление клеевых композиций 60

2.2.9 Приготовление резиновых смесей 62

2.2.10 Определение физико-механических показателей вулканизованных резин

2.2.11 Определение огнетеплозащитных характеристик вулканизованных резин 63

Глава 3 Обсуждение результатов .Физико-химическая комплексная модификация непредельных каучуков с использованием микроволнового и плазмохимического воздействия

3.1 Исследование влияния микроволнового излучения на структуру и свойства полимерных композиций 65

3.2 Гетерофазная модификация непредельных каучуков путем озонирования с целью введения в их структуру полярных функциональных групп . 91

3.3 Модификация хлорированного натурального каучука при совместном действии озонирования и низкотемпературной плазмы с целью введения функциональных групп 98

3.4 Пути практического применения разработанных материалов . 102 Выводы 103

Библиографический список 105

Применение микроволновых технологий для модификации полимеров

Физическая, или структурная, модификация - это направленное изменение физических (прежде всего механических) свойств полимеров, осуществляемое преобразованием их надмолекулярной структуры под влиянием физических воздействий, таких как облучение, вибрация, магнитное поле, ультразвук и т.п. Химическое строение молекул при физической модификации не изменяется. Возможность структурной модификации обусловлена тем, что надмолекулярная структура полимеров является подвижной системой: в зависимости от условий одна форма может переходить в другую.

В резиновой промышленности различные способы физической модификации ингредиентов резиновых смесей применяются для придания им технологичности и экологической безопасности, в частности, при получении предварительно диспергированных пастообразных композиций из нескольких порошкообразных компонентов, капсулировании в микрокапсулы из полимеров и превращении в композиции с полимерным связующим. Однако все эти способы предполагают создание весьма сложных технологических процессов с применением дополнительных материалов в качестве связующих [1].

Применение физической модификации, а именно вибрационной обработки полимерных композиционных материалов, например, армирующих нитей на стадии их пропитки связующим, значительно улучшает прочностные характеристики.

Надмолекулярная структура полимера может также подвергаться изменению при механической его активации. Механоактивация, или механопластикация, позволяет улучшить технологические показатели каучука и резиновых смесей на его основе, а также увеличить скорость вулканизации. Известны работы по проведению модификации синтетического изопренового каучука марки СКИ-3 и бутадиенового каучука марки СКД-L путём механоактивации [2]. В результате снижения жёсткости и повышения пластичности смесей на основе этих каучуков не только облегчается их перерабатываемость, но и происходит улучшение упруго-прочностных свойств.

Физическая модификация может осуществляться также посредством совместного применения термообработки и обработки токами высокой частоты, как показано на примере слоистого металлополимерного композиционного материала в работе Яхьяева Х.Ш. [3]. Улучшать физические показатели полимерных материалов, в частности полимерных мембран и волокон, можно путём модификации высокочастотной плазмой пониженного давления [4]. В результате плазменной модификации полимерных мембран изменялись показатель смачиваемости и структура поверхности слоя, улучшались их эксплуатационные характеристики.

К числу основных проблем, возникающих при проведении структурной модификации, можно отнести: - энергоемкость процесса при длительной выдержке расплава полимера при повышенных температурах и различном давлении; - необходимость введения новой стадии обработки продукта для преобразования уже сложившейся надмолекулярной структуры материала путем механических воздействий; - использование дополнительных реагентов для получения возможности управления условиями испарения растворителя или осаждения полимера при получении изделий с заданной структурой из раствора.

Полимерные композиты представляют собой смеси полимеров с неорганическими или органическими модифицирующими добавками определенной геометрии (волокна, чешуйки, шарики и гранулы). Таким образом, они состоят из двух и более компонентов и двух или более фаз. Добавки могут быть непрерывными, как, например, длинные волокна или ленты; такие добавки вводятся в полимер с регулярным геометрическим расположением, и они распространяются по всему размеру изделия. Знакомым примером являются распространенные термореактивные ламинаты на волокнистой основе, которые обычно классифицируются как высококачественные полимерные композиты. С другой стороны, модифицирующие добавки могут быть не-непрерывными (короткими), как, например, короткие волокна ( 3 см длиной), чешуйки, пластинки, шарики или частицы без определенной формы; они диспергируются в непрерывной матрице. Такие системы обычно основаны на термопластичной матрице и классифицируются как менее высококачественные полимерные композиты, чем их аналоги с непрерывными добавками.

Модифицирующие добавки для полимерных композитов классифицируются по-разному: усиливающие элементы, наполнители или армирующие наполнители. Усиливающие элементы, которые являются значительно более жесткими и прочными, чем полимер, обычно повышают модуль и прочность. Таким образом, модификацию механических свойств можно рассматривать как их первичную функцию, хотя их присутствие может существенно повлиять на тепловое расширение, прозрачность, термическую стабильность и т. д. В композитах, содержащих непрерывные усиливающие элементы, главным образом, в термореактивных матрицах, длинные волокна или ленты, будучи уложенными в определенном геометрическом порядке, могут стать главными компонентами композита (в ориентированных композитах они могут составлять до 70 % по объему). В не-непрерывных композитах направленные усиливающие элементы (короткие волокна или чешуйки) расположены в композите в различной ориентации и в различном геометрическом порядке, что диктуется выбранными методами переработки и формования; чаще всего это экструзия или литье под давлением. В этом случае содержание добавок обычно не превышает 30-40 % по объему. Следует заметить, что, однако, существуют промышленные способы приготовления термопластичных композитов с непрерывными ориентированными волокнами, позволяющие получить более высокое содержание волокна для использования в многофункциональных инженерных пластиках [5].

Модификация реактивными газами позволяет привить на поверхность полимера тонкодисперсные порошки металлов. Химически активные группы сформированные на поверхности полимера в процессе модификации взаимодействуют с ионами и молекулами поверхностного слоя металлических порошков. Так, например, в настоящее время коммерчески используется композиционный материал на основе модифицированного реактивными газами полиэтилена (СВМПЭ) высокой степени полимеризации и порошка карбида титана TiC. Сопротивление истиранию такого полимерного материала больше чем у стали в 40 раз [6].

Существует способ получения слоисто-полимерных композитов, содержащих в своём составе глины, модифицированные органическим веществом (органоглины). Для создания полимерных нанокомпозитов на основе органоглин используют слоистые природные неорганические структуры, такие как монтмориллонит, гекторит, вермикулит, каолин, сапонит и др. Размеры неорганических слоев составляют порядка 200 нм в длину и 1 нм в ширину. Таким образом, соотношение линейных размеров частиц глин достаточно велико. Эти слои образуют скопления с зазорами между ними, называемыми прослойками или галереями.

Посредством введения органоглины в полимерную матрицу, удается улучшить термическую стабильность и механические свойства полимеров. Достигается это благодаря объединению комплекса свойств органического (легкость, гибкость, пластичность) и неорганического (прочность, теплостойкость, химическая устойчивость) [7]. Известны работы, посвященные разработкам полимерных композитов, содержащих в своём составе в качестве модифицирующей добавки переработанную резиновую крошку [8]. Применение резиновой крошки обеспечивает повышение предела прочности при растяжении приблизительно на 20%, однако плотность таких композитов и твёрдость по Шору снижается.

Физико-химические основы плазмохимической модификации

Этиленпропиленовые каучуки — сополимеры этилена с пропиленом, получаемые растворной полимеризацией в присутствии комплексных катализаторов, состоящих из алкилпроизводных алюминия и галогенпроизводных ванадия.

При содержании в цепи полимера свыше 15 % пропилена сополимеры этилена и пропилена проявляют достаточно высокие эластические свойства. При содержании в цепи полимера 30—50 % пропилена полимер становится полностью аморфным и обладает наиболее высокой эластичностью.

Средняя молекулярная масса этиленпропиленовых каучуков 80—250 тыс. Плотность 0,85 - 0,87 г/см. Физические свойства зависят от соотношения в полимере этилена и пропилена и практически не зависят от наличия третьего мономера. Каучуки хорошо растворимы в ароматических и алифатических углеводородах, а также в хлороформе и четыреххлористом углероде.

Для получения полимеров, способных вулканизоваться серой, этилен и пропилен сополимеризуют с диеновым мономером, получая тройные этиленпропиленовые каучуки. В качестве третьих мономеров используют несопряженные линейные и циклические диены.

Выпускают СКЭП и СКЭПТ с вязкостью по Муни при 100 С от 30 до 80 усл. ед. (соответственно обозначающиеся СКЭП-30, СКЭП-40, СКЭПТ-30, СКЭПТ-50, СКЭПТ-80 и т. д.).

Существенным недостатком технологических свойств этиленпропиленовых каучуков является их низкая клейкость, что впоследствии затрудняет изготовление многослойных изделий. Хлоропреновые каучуки являются продуктами полимеризации хлоропрена (хлор-2-бутадиен-1,3) или сополимеризации его с другими мономерами. В зависимости от условий полимеризации, регулятора, противостарителя и других факторов, выпускается большое число различных хлоропреновых каучуков.

Высокая регулярность структуры полимера обусловливает его кристаллизуемость при температуре хранения 10—20 С и при небольших степенях растяжения (200—300 %).

Средневязкостная молекулярная масса хлоропреновых каучуков составляет 100—200 тыс. при широком ММР. Плотность 1,20—1,24 г/см3; температура плавления кристаллической фазы 40-60 С.

Несмотря на высокую непредельность, полихлоропрены отличаются высокой химической стойкостью и стойкостью к различным видам старения.

Наличие хлора в полихлоропрене придает ему негорючесть, а полярность полимера — стойкость к набуханию в алифатических углеводородах и высокую адгезию к металлам.

Хлоропреновые каучуки используют в производстве разнообразных изделий и деталей, эксплуатируемых в контакте с агрессивными средами, например, уплотнителей, шлангов, рукавов, ремней, прорезиненных тканей, защитных оболочек кабелей, как основу адгезивов; жидкие хлоропреновые каучуки - для получения антикоррозионных покрытий, как пластификаторы.

Оксид цинка (окись цинка, белила цинковые). ГОСТ 10262-73. Белый тонкодисперсный порошок. Молярная масса 81,38 г/моль. Температура плавления 1975 C. Плотность 5,7 г/см3. Показатель преломления 2,015.

В резиновой промышленности в зависимости от типа каучука, а также используемой рецептуры резиновой смеси оксид цинка может выполнять функцию активатора серной вулканизации, наполнителя или вулканизующего агента. В производстве резин на основе хлоропренового каучука окись цинка выполняет роль агента вулканизации, при вулканизации резиновых смесей на основе этиленпропилендиенового каучука (СКЭПТ) используется в качестве активатора.

Оксид магния (жженая магнезия). ГОСТ 4526-75. Легкий, рыхлый порошок белого цвета, не растворим в воде. Молярная масса 40,3 г/моль. Температура плавления 2825 C. Температура кипения 3600 C. Плотность 3,58 г/см3.

Применяется для получения огнеупорных материалов, цементов, очистки нефтепродуктов, как вулканизующий агент и наполнитель в производстве резины. В ряде случаев применяется как активатор вулканизации. Как наполнитель применяется также в производстве пластиков, мастик, клейких веществ.

Сера молотая. ГОСТ 127.4-93. Представляет собой мелкодисперсный бледно-желтый порошок элементарной серы, нерастворима в воде, растворима в 100 частях жирных масел при нагревании на водяной бане. Частично растворяется в холодном сероуглероде, слабо в спирте, в эфире и бензине - при нагревании. Плотность 2,07 г/см. Температура плавления 113 C, температура кипения 445 C.

В производстве резиновых изделий сера молотая применяется в качестве вулканизующего агента. Каптакс (2-меркаптобензотиазол, 2-МБТ). ГОСТ 739-74. Светло-желтый порошок. Обладает слабым запахом гнили, имеет горький вкус. Молярная масса 167,25 г/моль. Температура плавления 171 C. Плотность 1,53 г/см3. Растворим в бензоле, спирте, хлороформе, сероуглероде. Плохо растворим в бензине; нерастворим в воде. Устойчив при хранении. Хорошо диспергируется в каучуке. Ускоритель средней активности, обеспечивает широкое плато вулканизации. Дает вулканизаты с хорошим сопротивлением старению. При обработке серосодержащих смесей может вызвать подвулканизацию. Активируется окисью цинка и стеариновой кислотой, а также окисью магния, карбонатом магния, тиурамами, дитиокарбаматами и органическими основаниями. Тиурам Д (тетраметилтиурамдисульфид, ТМТД). ГОСТ 740-76. Белый или серовато-белый порошок или гранулы без запаха. Растворяется в бензоле, хлороформе, ацетоне, плохо растворяется в тетрахлориде углерода, этиловом спирте. Не растворяется в воде и бензине. Молярная масса 240,44 г/моль. Температура плавления 155 C. Плотность 1,29 г/см3.

Применяется в резиновой промышленности как самостоятельный ускоритель, как вторичный ускоритель или в качестве донора серы в отверждаемых серой эластомерах. Дает высокую скорость вулканизации (ультраускоритель), склонен к преждевременной вулканизации. Может применяться в системах без серы для получения термостойких резин. Не окрашивает, не изменяет цвета светлых резин. Ценный вторичный ускоритель для СКЭПТ.

Стеарин (стеариновая кислота техническая). ГОСТ 6484-96. Белые хлопья или порошок со слегка желтоватым оттенком без механических примесей. Стеариновая кислота растворима в диэтиловом эфире. Молекулярная масса 248,48 г/моль, плотность 0,94 г/см3, температура плавления 69,6 C, а температура кипения 376,1 C.

В резинотехнической промышленности используется как активатор ускорителей вулканизации, диспергатора наполнителей резиновых смесей, мягчителя (пластификатора). При непосредственном введении в каучук стеариновая кислота улучшает распределение ингредиентов и обрабатываемость резиновых смесей. Склонность стеарина к миграции способствует снижению клейкости резиновых смесей.

Сажа белая БС-120 (двуокись кремния). ГОСТ 18307-78. Порошок и непрочные комочки белого цвета. Насыпная плотность уплотненной белой сажи 180-230 г/дм3. Средний размер частиц 19-27 нм.

Белая сажа широко применяется в качестве усиливающего наполнителя синтетических и полимерных материалов в шинной, резинотехнической, химической, легкой и других отраслях промышленности. Является основой для получения большого количества наполнителей для полимерных композиционных материалов. Белую сажу вводят вместе с углеродной в протекторные резины шин, работающих в тяжелых условиях для повышения общей износостойкости протектора. Белые сажи рекомендуются также как добавки в каркасные резины для повышения прочности связи этих резин с кордом.

Углерод технический (сажа) П 803 (ПМ-15). ГОСТ 7885-86. Сажа П 803 используется как пигмент-наполнитель в резинотехнической и лакокрасочной промышленности. П 803 - печной, малоактивный техуглерод, получаемый при термоокислительном разложении жидкого углеводородного сырья, с низким показателем дисперсности и средним показателем структурности. Удельная поверхность 14-18 м2/г.

Обработка каучуков микроволновым излучением

Модифицирование пленок ХНК в тлеющем разряде постоянного тока проводилось на вакуумной плазмохимической установке согласно методике, изложенной в [116].

Образцы каучуков помещали на аноде, в качестве рабочего газа использовали фильтрованный воздух, давление которого в процессе модификации составляло 13 Па, ток разряда 50 мА и время воздействия плазмы 60 с. Толщина образцов пленок составляла -100 мкм.

Свойства поверхности до и после плазменной обработки характеризовали величинами краевых углов смачивания, измеренных с помощью прибора Easy Drop DSA100 (KRUSS, Германия) и программного обеспечения Drop Shape Analysis V.1.90.0.14 по двум рабочим жидкостям - деионизованной воде и глицерину (погрешность +1). Расчеты работы адгезии, полной поверхностной энергии, ее полярного и дисперсионного компонентов проводились по методике [105]. Структура модифицированных в плазме пленок подтверждалась ИК-спектральными исследованиями. Спектры отражения пленок каучуков измеряли с помощью Фурье-ИК-спектрометра “Bruker Equinox 50S” с приставкой MIRacleтм Single Reflection Horizontal ATR с кристаллом ZnSe в области 400–4000 см–1 (500-кратное накопление при шаге сканирования 2 см–1). Отнесение полос поглощения проводилось согласно [117].

Клеевые композиции готовились в лабораторных стаканах. Навески ингредиентов производились на аналитических весах. На основе ХНК были приготовлены клеевые композиции, которые представляли собой 20% растворы в этилацетате. Клеевые составы на основе СКИ-3 представляли собой 5%-е растворы в нефрасе.

В лабораторный стакан загружались модифицированный каучук и растворитель. После интенсивного перемешивания в течение 1-2 часов клеевая композиция наносилась на подготовленную поверхность.

Срок хранения приготовленной клеевой композиции составляет до 20 – 40 минут. После этого наблюдается быстрое увеличение вязкости клеевой композиции, которая становится непригодной для склеивания. Качество применяемых клеев контролируется соответствующими испытаниями. Клеи должны быть снабжены документацией с указанием названия продукта, массы, номера партии, времени изготовления, завода-изготовителя. Клеи и их компоненты должны храниться в закрытой таре при температуре не выше 20-250С в пределах сроков, указанных в технических условиях. По истечении сроков хранения допускается переиспытание клеев на соответствие требованиям ТУ.

Подготовка поверхности вулканизатов перед склеиванием обычно сводится к созданию шероховатой поверхности и очистке ее от загрязнений. В данном случае шероховатую поверхность создавали путём обработки её наждачной бумагой с последующим обезжириванием ацетоном.

Приготовленный клеевой состав наносился кистью в два слоя на подготовленную поверхность вулканизата, сушка клеевой плёнки при комнатной температуре (23С) в течение 10 минут после первого нанесения и 1-2 минуты после второго нанесения, после чего производилось плотное прижатие склеиваемых поверхностей.

Динамическая вязкость приготовленных клеевых растворов оценивалась с помощью ротационного вискозиметра Brookfield LVF (ГОСТ 1929-87).

Измерение поверхностного натяжения растворов осуществлялось на тензиометре DST 30M методом отрыва кольца Дю Нуи (ГОСТ Р 50003-92). Количество параллельных опытов не менее трех. 5) Методы исследования адгезионной способности клеевых композиций Адгезионную способность клеевых композиций проверяли при склеивании вулканизованных резин на основе полиизопренового каучука (СКИ-3), этиленпропиленового каучука (СКЭПТ-40), бутадиеннитрильного каучука (СКН-18М) и хлоропренового каучука (Неопрен АС, Байпрен) друг к другу. Испытание клея производили через (24±0,5) ч после изготовления. Образцы выдерживаются под давлением 2 кг/см2. Испытания клеевых соединений на сдвиг проводились на разрывной машине МРС-250 (РТМ 1.2.126-88). Образцы для испытаний должны быть изготовлены из одной партии резины и партии клея. Форма и размер образцов должны соответствовать требованиям ГОСТ 14759-69. Количество образцов – не менее трех.

Приготовление, смешение и вулканизация резиновых смесей осуществлялось в соответствии с ГОСТ 30263-96 с использованием двухроторного микросмесителя периодического действия «Brabender» с регулируемым электрообогревом и скоростью вращения роторов, а также вулканизационного пресса Csepel PHG-2 212/4. Кинетика вулканизации приготовленных резиновых смесей оценивалась с помощью реометра Monsanto 100S. Вулканизационные характеристики определялись согласно ГОСТ 12535-84.

Все испытания проводились не ранее чем через 16 часов после вулканизации резиновой смеси. Образцы заготавливались согласно ГОСТ 269-66. Предел прочности при растяжении, относительное и остаточное удлинение образцов вулканизованных резин определялись в соответствии с ГОСТ 270-75. Количество образцов не менее пяти. За результат физико-механических испытаний принимался показатель, полученный при испытании образцов одной закладки резиновой смеси, одной пластины, одного изделия или нескольких изделий, если из одного изделия нельзя приготовить необходимое количество образцов. Твердость по Шору А определялась в соответствии с ГОСТ 263-75. Эластичность по отскоку определялась согласно ГОСТ 27110-86.

Гетерофазная модификация непредельных каучуков путем озонирования с целью введения в их структуру полярных функциональных групп

Введение полярных функциональных групп при совместном озонировании и воздействии низкотемпературной плазмой позволяет эффективно проводить СВЧ-обработку модифицированных каучуков. Это расширяет возможности модификации каучуков за счет введения большого разнообразия и количества функциональных групп без протекания деструктивных процессов самих макромолекул.

Кроме того, применение указанных методов позволяет проводить модификацию за минимальное время: процесс модификации сокращается с нескольких часов до 1-3 минут.

В практическом плане наиболее эффективный режим модификации состоит в предварительной СВЧ-обработке каучука с целью его активации в тепловой или нетепловой области с последующим озонированием и плазмохимической модификацией, а также введением реакционноспособных соединений (модификаторов) при одновременном СВЧ-воздействии. практического применения разработанных материалов

Полученные данные позволяют определить, что применение таких физико-химических методов модификации полимеров как обработка микроволновым излучением, в тлеющем разряде, а также озонирование являются эффективными, поскольку позволяют получать материалы с улучшенным физико-механическими и адгезионными свойствами.

Совокупный технический результат позволяет определить основные пути применения разработанных эластомерных композиций в производстве конвейерных лент и уплотнителей, эксплуатирующихся в экстремальных условиях в металлургической промышленности, а также клеевых композиций для склеивания вулканизованных резин.

По результатам работы изготовлены и апробированы опытно-промышленные образцы клеевых составов с улучшенными адгезионными свойствами, а также образцы резин с повышенными физико-механическими показателями для шинной и металлургической промышленности.

В Институте синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН проведены испытания образцов пленок на основе исходного и озонированного хлорированного натурального каучука. После обработки пленок в низкотемпературной плазме наблюдалось существенное снижение краевых углов смачивания по воде и глицерину, а также возрастание полной поверхностной энергии и работы адгезии. Полученные результаты свидетельствуют о гидрофильном характере поверхности образцов, модифицированных в плазме, и существенном улучшении их адгезионных свойств.

1. Предложено использование микроволнового излучения для активации процессов физико-химической модификации непредельных каучуков плазмохимическим воздействием, озонированием, а также фосфорборазотсодержащими и поликонденсационноспособными соединениями.

2. Показано, что воздействие микроволнового излучения на непредельные каучуки способствует активации химических превращений, связанных с тепловой и нетепловой (волновой) активацией ингредиентов и макромолекул, в том числе избирательного воздействия на полярные модифицирующие агенты.

3. Показано ускорение вулканизации под воздействием микроволнового излучения, что приводит к повышению прочностных показателей резин на основе обработанных СВЧ-излучением этиленпропилендиенового каучука на 20-30 %, хлоропренового – на 70-100%, ускорению вулканизации на 10-15% без уменьшения индукционного периода.

4. Установлено, что при СВЧ-излучении существенно ускоряется реакция поликонденсации фталевого ангидрида и этиленгликоля и реакции фосфорборсодержащих соединений в эластомерной матрице.

5. Разработана модификация СВЧ-установки, позволяющая проводить регулируемое импульсное воздействие на материал. Установлено влияние на скорость нагрева полимеров непрерывного и импульсного режимов микроволнового воздействия, мощности излучения, удельной энергии, времени обработки и массы образца. Определены оптимальные режимы проведения обработки и модификации каучуков и композиций СВЧ-воздействием.

6. Установлено влияние диэлектрических и теплофизических характеристик полимерных материалов и модифицирующих соединений на результаты микроволнового воздействия.

7. Исследована поверхностная модификация частиц непредельных каучуков озонированием с последующей СВЧ-обработкой, что позволяет получить адгезионно-активные центры на макромолекулах каучуков без существенной деструкции самого каучука.

8. Исследовано влияние плазменной обработки на контактные свойства хлорированного натурального каучука. Установлено, что воздействие низкотемпературной плазмы на поверхность полимера приводит к улучшению её смачиваемости и величины работы адгезии, в результате изменений структуры поверхности пленок.

9. Эффективность разработанных композиций подтверждена испытаниями изделий, проведенными в ИСПМ им. Н.С. Ениколопова РАН и производственными испытаниями в ОАО «ЦНИИСМ» и ВНТК (филиал) ВолгГТУ.

Похожие диссертации на Физико-химическая комплексная модификация непредельных каучуков с использованием микроволнового и плазмохимического воздействия