Введение к работе
Актуальность работы. В современных условиях одной из важных задач промышленности является улучшение качества изделий, в первую очередь их надежности и долговечности. При этом в полимерной науке большое внимание уделяется факторам, улучшающим свойства изделий как при их получении, так и в эксплуатации.
Существующие способы испытаний каучуков, резиновых смесей и резин позволяют с достаточной для практики достоверностью устанавливать и прогнозировать работоспособность изделий. При этом особое внимание уделяют химическим превращениям каучуков, что создает предпосылки для интенсификации химических процессов в макромолекулах. Появившиеся в последнее время работы о термофлуктуационно-активационном механизме химических реакций открыли новые перспективы объяснения хода и характера химических реакций, протекающих в эластомерных системах с участием ак-тивационных центров макромолекул.
Новые подходы к механизму химических реакций потребовали разработки новых способов исследования при переработке каучуков. Традиционный способ исследования свойств эластомерных систем на вискозиметре Му-ни в предлагаемой работе был трансформирован применительно к рассматриваемым механизмам химических реакций. Подобные изменения стандартных методов испытаний каучуков и композиций в литературе не описаны. Поэтому актуальностью данной работы является разработка новых способов исследования свойств каучуков и установление оптимальных условий их переработки, а также повышение надежности получаемых результатов при различных режимах и уточнение основных закономерностей термофлуктуационно-активационного механизма химических реакций и подтверждение их экспериментально.
Цель работы. Разработка новых, информативных способов исследования технологических свойств карбоцепных каучуков (НК, СКИ-3, СКД-нд, СКД, СКС-ЗОАРКП, СКН-40АСМ, СКН-18АСМ, СКФ-26 и СКФ-32) с помощью вискозиметра Муни в широком интервале температур (80 - 160 С), а также оценка изменения их свойств в ходе переработки. Ставилась также задача подбора химически активных добавок, которые улучшают технологические свойства различных каучуков и ФМП резин на и\ основе. Анализировалась термическая и термомеханическая деструкция (и структурирование) данных каучуков в ходе прогрева и испытания при модифицированном непрерывном и предложенных (статическом и квазистатическом) режимах испытания каучуков на вискозиметре Муни.
Научная новизна. Впервые предложены и обоснованы новые способы испытания каучуков (статический, заключающийся в воздействии на каучуки только давления и температуры, и квазистатический - характеризуемый воздействием на образцы кроме давления и температуры периодических деформаций сдвига) на вискозиметре Муни, позволяющие более углубленно вырос национальная!
явить изменения свойств и механизмы химических реакций в эластомерах при переработке.
Показано, что под воздействием только давления и температуры (статический способ - термобарическое воздействие) вязкость каучуков уменьшается в основном в первые 2-3 минуты испытания, далее приближаясь к асимптотическим значениям, а в квазистатическом режиме испытаний у каучуков основное снижение вязкости происходит в первые 3 минуты прогрева.
Проведено исследование реологических (вязкостных) свойств карбо-цепных каучуков с различной структурной неоднородностью макромолекул: для НК и СКД неодиемовый до 2% и до нескольких % у СКИ-3 и СКД титановый.
Сделана оценка изменения вязкотекучих свойств карбоцепных каучуков в широком температурном интервале их переработки с помощью уравнения Вильямса-Ландела-Ферри.
Показано, что при близком к стандартному способу испытаний каучуки располагаются в ряду по склонности к деструкции СКИ-3>НК>СКС-30АРКП>СКД >СКД-нд >СКН-18АСМ>СКН-40АСМ>СКФ-26>СКФ-32.
Установлено, что дефекты структуры типа "голова к голове" г - г, "хвост к хвосту" х - х способствуют более резкому уменьшению вязкости каучуков во всех режимах испытаний.
Выявлено, что в присутствии низкомолекулярных неорганических'и органических соединений, активных в окислительно-восстановительных реакциях, деструкция макромолекул ускоряется в основном по дефектным местам (активационным центрам).
Установлено, что физико-механические показатели резин на основе различных каучуков (СКИ-3, СКД, СКС-ЗОАРКП, СКН-18АСМ. СКН-40АСМ, СКФ-26 и СКФ-32) в зависимости от времени непрерывной обработки на вискозиметре Муни способствуют возрастанию прочностных свойств и эластичности, что свидетельствует о возможности использования технологических операций для уменьшения доли активационных центров - «слабых» дефектных связей в макромолекулах.
Практическая значимость. Отработаны два новых и модернизирован известный способа испытаний каучуков на стандартном оборудовании - вискозиметре Муни для изучения механо-, термохимических превращений полимеров.
Показано, что статический режим испытания каучуков на вискозиметре Муни моделирует изменение (уменьшение) вязкости эластомерных систем при их простом прессовании или распрессовке. что может быть использовано при подборе режимов прессовой вулканизации резиновых изделий.
Обосновывается, что «квазистатический» режим моделирует изменение свойств при переработке каучуков в ходе периодических механических и сдвиговых воздействий на них, например, при трансферном или литьевом формовании изделий.
..—„ .Уланйэлено, что радикалобразующие неорганические и органические >&ЭДв1й№>.дапдааг процесс деструкции ка\ч\ков при всех режимах испытани-
ях. а это позволяет рекомендовать их для улучшения свойств смесей при переработке.
Даны рекомендации по улучшению технологических свойств резиновых смесей на основе жестких каучуков БЫК. БСК и СКФ. а также прочностных свойств их вулканизатов.
Апробация работы. Основные материалы работы изложены и обсуждены на Российских научно-практических (г. Москва 2002-2003 г.) и отчетных научных конференциях Воронежской государственной технологической академии в 2000-2003 годах. Результаты работы используются в производстве прокладок дозаторов (кранов «бабочка») с более высокими качествами по сравнению со шведскими прокладками фирмы «Альфа-Лаваль».
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, аналити
ческого обзора, описания объектов и методов исследования, эксперименталь
ной части, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа
изложена на страницах, содержит рисунков и таблиц. Список лите
ратуры включает наименований работ отечественных и зарубежных авто
ров.
