Введение к работе
Актуальность работы. К современным шинам для легковых автомобилей предъявляются очень высокие требования. Они должны обладать низким сопротивлением качению для снижения расхода топлива, высокими прочностными свойствами и низкой истираемостью, что способствует увеличению срока службы шины, иметь хорошее сцепление с мокрой дорогой для обеспечения безопасности движения автомобиля. Создание современных шин с заданными свойствами осуществляется путем анализа и изучения рынка сырья и материалов с учетом его возможностей и перспективы.
Новые энерго- и ресурсосберегающие технологии изготовления шин должны быть основаны на применении резиновых смесей с улучшенной перерабатываемостью, содержащих экологически чистые ингредиенты и армирующие материалы с повышенной степенью однородности. При этом важно, чтобы использование новых материалов в составе резиновых смесей не приводило к повышению стоимости шин.
Известно, что полимерной основой любой резины является индивидуальный каучук или смеси каучуков. Производители каучуков постоянно предлагают новые их виды, получаемые, главным образом, путем модификации традиционных каучуков или путем использования при синтезе новых каталитических систем. Последние представляют серьезный интерес, так как структура и свойства каучуков могут регулироваться в процессе синтеза и существенно зависят от состава каталитической системы.
За рубежом в производстве легковых шин широко применяются бутадиеновые каучуки, полученные с применением новых неодимовых каталитических систем, позволяющих за счет высокой степени регулярности придавать таким каучукам ряд ценных свойств. Однако требования, которые предъявляют к этим каучукам производители шин за рубежом, отличаются от требований, предъявляемых отечественными шинными заводами из-за различий в технологии изготовления шин на отечественных и зарубежных шинных заводах.
Отечественные производители синтетического каучука в последние годы так же предлагают на российский рынок бутадиеновые каучуки, полученные на неодимовых каталитических системах. Однако, спрос на отечественные неодимовые каучуки сдерживается отсутствием набора данных^по их применению в
покровных шинных резинах для легковых шин и конкретных требований к бутадиеновым каучукам такого типа со стороны шинных заводов. Тем не менее, перспектива применения неодимового каучука в шинной промышленности является очевидной для удовлетворения все возрастающих требований к эксплуатационным характеристикам легковых шин. Поэтому, изучение структуры и свойств новых типов неодимовых бутадиеновых каучуков, разработка рецептуры покровных резин для легковых шин с их применением, набор статистических данных по резиновым смесям и резинам, выработка рекомендаций заводам изготовителям синтетического каучука по характеристикам неодимового бутадиенового каучука для шинных заводов являются весьма актуальными задачами.
Цель работы — исследование структуры и свойств отечественных неодимовых бутадиеновых каучуков и их влияния на пласто-эластические, физико-механические и эксплуатационные свойства резиновых смесей и резин при их применении в составе покровных шинных резин.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
изучение структуры и свойств отечественных неодимовых бутадиеновых каучуков методами: спектроскопии ЯМР, термомеханического анализа, стандартных методов и сопоставление их с традиционным титановым бутадиеновым каучуком, а так же с зарубежным аналогом;
изучение пласто-эластических и технологических свойств покровных шинных резин, полученных на лабораторном и промышленном оборудовании;
изучение вулканизационных характеристик (времени начала и оптимума вулканизации);
изучение упруго-прочностных и гистерезисных свойств покровных шинных резин;
опытно-промышленное опробование неодимового бутадиенового каучука в покровных шинных резинах в производственных условиях на ОАО «Московский Шинный Завод» и стендовая оценка изготовленных опытных легковых шин (на примере шин массового производства модели М-225 195/65R15).
Научная новизна.
1. Проведено исследование структуры отечественных неодимовых бутадиеновых каучуков в сравнении с традиционным титановым каучуком СКД и зарубежным аналогом каучуком Buna СВ-24 методами спектроскопии ЯМР и термомеханического анализа.
2.На термомеханических кривых для всех исследованных
неодимовых бутадиеновых каучуков имеет место участок
закристаллизованного каучука в температурном интервале от -
120 С до -7 С, который свидетельствует о высокой степени
содержания структуры цис-1,4 (более 95%). Кроме этого,
обнаружена отличительная особенность каучука Buna СВ-24,
заключающаяся в том, что у него отсутствует необратимая
деформация в интервале температур от -120 С до +90 С.
Причиной этого является наличие у каучука Buna СВ-24
длинноцепной разветвленности макромолекул, что
подтверждается спектром протономагнитного резонанса.
3.Выявлено, что высокое содержание цис-1,4 структуры в неодимовых бутадиеновых каучуках обеспечивает в резинах с этими каучуками более низкие гистерезисные потери резин за счет снижения модуля внутреннего трения и (или) увеличения динамического модуля.
4.Выявлено, что длинноцепная разветвленность структуры неодимовых бутадиеновых каучуков оказывает большое влияние на пласто-эластические характеристики резиновых смесей на их основе. В частности наличие такой структуры способствует уменьшению хладотекучести каучука и повышению каркасности резиновых смесей на их основе. Практическая значимость.
1. Сравнительные испытания резиновых смесей и покровных
шинных резин на основе неодимовых бутадиеновых каучуков и
традиционного бутадиенового каучука СКД (Ті) по широкому
набору характеристик в стандартной рецептуре показали их
полную пригодность для использования в рецептуре резин для
протекторов и боковин без существенной ее корректировки, при
этом по большинству характеристик резины, содержащие в
составе неодимовые бутадиеновые каучуки, превосходят резины
на основе традиционного титанового бутадиенового каучука.
2. Проведены опытно-промышленные испытания шин модели
М-225,195/65 R15 (4000 шт.), в составе рецептуры которых для
протектора и боковины содержался исследованный неодимовый бутадиеновый каучук СКД-6 отечественного производства, которые показали, что такие шины не уступают, а по ряду свойств превосходят шины с применением традиционного титанового каучука.
3.Разработаны и сформулированы требования к структуре и свойствам отечественных неодимовых бутадиеновых каучуков, необходимые для обеспечения технологического процесса изготовления шин и серийного выпуска конкурентоспособных легковых радиальных шин. Выполнение этих требований приведет к более широкому внедрению неодимовых бутадиеновых каучуков на заводах шинной промышленности. Апробация работы и публикации. По материалам диссертации
опубликовано две печатные работы (статья и тезисы доклада
конференции).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из
введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложения.
Работа содержит 142 страницы, 25 таблиц, 12 рисунков, 48
диаграмм. Список литературы включает 102 наименования.
