Лактамсодержащие добавки. Исследование свойств резин, содержащих Лактамсодержащие технологические и эксплуатационные добавки в рецептуре резин для производства элементов шин, перспективы применения
 Скачать 79.76 Kb.
|
|
Исследование свойств резин, содержащих Лактамсодержащие технологические и эксплуатационные добавки в рецептуре резин для производства элементов шин, перспективы применения. СодержаниеВведение 3 1.Роль капролактама с органическими и неорганическими веществами. 3 1.1Структурная формула 4 1.2Легколетуч 5 1.3 Лактамсодержащие технологические добавки в производстве рти на основе каучуков специального назначения 7 1.4 Желатинизация поливинилхлорида -капролактамосодержащими молекулярными комплексами как технологический прием защиты резин от старения 9 1.5 Стойкость эластомерных материалов при эксплуатации во влажной среде 10 2. Использование приемов модификации при создании технологических и эксплуатационных добавок для рези 12 3. Применение приемов капсулирования комплексных противостарителей с целью совершенствования технологии изготовления эластомерных материалов их содержащих 13 Заключение 17 Список использованной литературы 20 ВведениеВ настоящее время в рецептуре эластомерных композиций всё большее место занимают ингредиенты полифукционального действия, полученные с использованием различных приёмов физико-химической модификации. Менее исследовано применение такого приема в отношении ингредиентов, проявляющих в резинах функции противостарителей. В основном в рецептуре применяются противостарители из учета их индивидуальных свойств. При этом повышение долговечности эластомерных материалов (ЭМ) – сложная задача, к решению которой подходят, пытаясь затормозить нежелательные механохимические процессы, повысить устойчивость резин к действию кислорода, озона, тепла, статических и динамических нагрузок, увеличить адгезию к армирующим материалам. Для этой цели применяют органические соединения на основе пространственно-замещенных аминов и фенолов, защищающие эластомерные материалы от старения за счет обрыва цепей окисления, однако они не способны обеспечивать уровень стойкости, соответствующий возрастающим современным требованиям. Использование противостарителей, предотвращающих распад гидропероксидов по радикальному механизму, например, на основе соединений с серой или фосфором в низшем валентном состоянии, также 6 не обеспечивает необходимый уровень свойств эластомерных материалов. Роль капролактама с органическими и неорганическими веществами.Капролактам - (лактам эпсилон-аминокапроновой кислоты) — кристаллическое вещество белого цвета с температурой плавления 68-70 °C. Капролактам хорошо растворим в воде и органических растворителях (спирт, эфир, бензол). Полимеризацией капролактама получают поликапроамид. При нагревании в присутствии небольших количеств воды, спирта, аминов, органических кислот капролактам полимеризуется с образованием полиамидной смолы, из которой получают волокно капрон. [1] Структурная формулаСтруктурная формула капролактама имеет вид:  Капролактам выделяют ректификацией или экстракцией (например, бензолом) с последующей ректификацией. Капролактам может быть получен из неароматических продуктов: фурфурола, ацетилена, окиси этилена, пропилена, бутадиена. IPPD. Химическое название: N-(1,3-диметилбутил)-N;- фенил-п-фенилендиамин. Структурная формула имеет вид:  Чистый IPPD белый твердый продукт, и постепенно при контакте с воздухом превращается в коричневые цвета твердого вещества. Промышленный продукт IPPD от фиолетовый коричневого до черного цвета гранулы или хлопья, и подвержен медленному спеканияю при температуре выше 35-40 ℃. Растворим в бензоле, ацетоне, этилацетате, дихлорэтане, четыреххлористом углероде, метилбензоле, и других органических растворителях, нерастворимый в воде. Применяется в производстве шин, приводных ремней, рукавов, кабельных резин и других резиновых технических изделий, а также резиновой обуви. В виде антиоксиданта в резиновых смесях, IPPD имеет лучшую совместимость с резиной, редко цветет, низкая волатильность, низкая токсичность, с отличным антиоксидантным, озон, анти-FLEX трещин, анти-инсоляции трещин, применим ко всем видам синтетических каучуков и натурального каучука. Один из наиболее эффективных антиоксидантов, антиозонантов и противоутомителей. Хорошо защищает резины от теплового старения, повышает выносливость при многократных деформациях. Особенно эффективно защищает статически и динамически напряженные резины от атмосферного старения. Распределяется в резинах лучше подобных ему противостарителей. [3] ЛегколетучНа свету окрашивает резины и контактирующие с ними материалы. Не выцветает при введении до 2,0—2,5 вес. ч. Несколько повышает жесткость смесей. Тиурамы получаются окислением дитиокарбаматов окислами азота, хлором, бромом или иодом. В промышленности наиболее распространенным ускорителем этой группы является тетраме тилтнурамдисульфид, который называют тиурамом:  Тиурам представляет собой светло-желтый порошок плотностью 1,4 г/см3 и температурой плавлення 140-142 °С. Тиурам является ультраускорителем, его критическая температура действия около 105-125 °С поэтому резиновые смеси с тиурамом обладают склонностью к подвулканизации. Применяют тиурам в дозировках от 0,1 до 0,75% от массы каучука, а при вулканизации в горячем воздухе в дозировке 0,3-0,7%. Активируется окисью цинка. Сажа, каолин и регенерат понижают активность тиурама. Вулканизаты отличаются хорошим сопротивлением старению. В дозировке 3-5% тиурам применяют в производстве еплостойких резин; особой теплостойкостью отличаются резины, получаемые с тиурамом, без серы. Вулканизация при этом происходит за счет серы, отщепляемой тиурамом. Тетраэтилтиурамдисульфид (тиурам Е) полностью аналогичен по своим технологическим свойствам тетраметилтиурамди сульфиду.[3] Каптакс является ускорителем высокой активности, применяется в дозировке 0,6-1,8% от массы каучука. Он придает резинам хорошее сопротивление старению. Резиновые смеси на основе каучука СКС-30 с каптаксом имеют широкое плато вулканизации. При обработке резиновых смесей каптакс может вызывать подвулканизацию при температурах около 100 °С. Каптакс дает резины с низким модулем, поэтому особенно рекомендуется для сажевых смесей. Он наиболее пригоден для паровой вулканизации; в сочетании с тиурамом может применяться в резиновых смесях, вулканизуемых в среде горячего воздуха. Представителем тиазолов является также дибензоти азолилдисульфид — альтакс, получаемый окислением каптакса:  Альтакс — порошок желто-серого с высокой критической цвета температурой действия 126 °С, вследствие чего он сообщает резиновым смесям высокую стойкость к преждевременной вулканизации. Альтакс является ускорителем высокой активности, при меняется в дозировке 0,8-1,5% от массы каучука. При высокой температуре вулканизации он разлагается с образованием каптакса. Сульфенамиды получили широкое распространение при вулканизации дивинил-стирольных, дивинил-нитрильных и других синтетических каучуков. Резиновые смеси с сульфенамидом обладают повышенной устойчивостью к преждевременной вулканизации, вследствие чего длительное время находятся в вязкотекучем состоянии и хорошо формуются при вулканизации. По этой же причине этот ускоритель обеспечивает повышенную прочность многослойных изделий. Сульфенамиды придают сажевым смесям на основе дивинил-стирольного каучука широкое плато вулканизации, повышенное сопротивление истиранию, раздиру и действию многократных деформаций. Это можно объяснить тем, что сульфенамиды образуют связи -С-С-, являющиеся наиболее прочными химическими связями. Резиновые смеси с таким ускорителем отличается замедленным начальным периодом вулканизации и, в соответствии с этим, стойкостью к подвулканизации. По сравнению с каптаксом все сульфенамиды значительно повышают модули и предел прочности при растяжении вулканизатов из натурального каучука. Кроме того, по большей части они являются кристаллическими веществами, что облегчает их хранение, применение и улучшает условия труда. 1.3 Лактамсодержащие технологические добавки в производстве рти на основе каучуков специального назначенияЛактамсодержащие технологические добавки (ЛТД) к эластомерам были опробованы для улучшения технологических и технических свойств резиновых смесей на основе СКФ-26 и повышения озоно- и термоокислительной стойкости вулканизатов на основе бутадиеннитрильных каучуков, используемых в таких РТИ, где действие озона является основной причиной эксплуатационной непригодности изделий. Капролактам в ЛТД использовался как вещество, способное к конформационным превращениям, как в самих добавках, так и в эластомере. Причем эти превращения влияют на физические свойства и бинарных систем -капролактама с бифургином, используемых при вулканизации фторкаучука СКФ-26, и более сложных композиций, например, на свойства полимерной противостарительной пасты ПД-1. В первом случае два кристаллических компонента образуют высоковязкие пасты (например, паста БФК), хорошо распределяющиеся в каучуке и являющиеся структурирующим агентом СКФ-26. Во втором способствуют более глубокой желатинизации поливинилхлорида химическими противостарителями.[7]
Попадая в резиновую смесь, лактамсодержащие технологические добавки увеличивают кинетическую подвижность макроцепей, способствуя, таким образом, снижению вязкости. Снижение вязкости резиновой смеси на основе СКФ-26 и ее лучшая растекаемость по прессформе в присутствии бинарной системы -капролактамбифургин происходит за счет влияния -капролактама. В таблице представлены состав резиновых смесей и свойства вулканизатов на основе каучука СКФ-26 в присутствии исследуемой ЛТД. Таблица – Влияние БФК на свойства вулканизатов СКФ-26 Состав/Свойства Бифургин БФК СКФ-26 100,0 100,0 MgO 15,0 15,0 ТУ П-803 15,0 15,0 Бифургин 5,0 БФК-1 - 5,0 Свойства исследованных смесей Условная прочность при 11,5 12,7 растяжении, МПа Относительное удлинение 250 390 при разрыве, % Относительное остаточное 20 15 удлинение после разрыва, % Твердость по Шору А, 74 75 усл.ед. Прирост массы после 9 5 экстракции*,% Степень набухания, % 114 107 *экстракция проводилась в ацетоне в течение 10,5 часов в несколько приемов в экстракторе Сокслета. Как следует из представленных данных, опытные образцы резины обладают упруго-прочностными свойствами практически одного уровня с образцами, содержащими бифургин. 1.4 Желатинизация поливинилхлорида -капролактамосодержащими молекулярными комплексами как технологический прием защиты резин от старенияЛокальное протекание термоокислительных процессов в резинах на основе комбинаций каучуков, и прежде всего, в их межфазных областях, определяет необходимость использования целенаправленных технологических приемов защиты резин от старения. Примером такого подхода явилось создание полимерной противостарительной пасты посредсвом желатинизации поливинилхлорида (ПВХ) лактамсодержащими молекулярными комплексами. Полимерная противостарительная паста (ПД-1) реализуется в производстве резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков. Исследования показали, что технологические принципы, определяющие условия для постепенного пополнения противостарителем граничных слоев, могут быть использованы не только для неполярных эластомеров, но и композиций бутадиен-нитрильных каучуков (БНК) с ПВХ, причем последнему отводится роль насыщаемой противостарителем фазы. Насыщение осуществлялось через стадию образования пластизолей ПВХ с последующей их желатинизацией. [3] Известно, что для приготовления пластизолей ПВХ используют первичные пластификаторы, например алкилфталаты, обладающие хорошей совместимостью с полимером, и вторичные - вещества c ограниченной совместимостью с ПВХ. Cовместимость ПВХ в смесях может приводить к увеличению физикомеханических свойств смеси. Вторичные пластификаторы, как правило, используются совместно с первичными для придания некоторых специфических свойств. Типичные противостарители для резин, защищающие последнии от действия различных агрессивных факторов могут быть использованы для приготовления пластизолей ПВХ. Отдельно взятые противостарители (ацетонанил и производные nфенилендиамина), выше температуры их плавления являются вторичными пластификаторами для ПВХ и, как следствие этого, образуют с ним пластизоли, которые, в свою очередь, способны к желатинизации. Но, такие пластизоли характеризуются крайне низкой жизнеспособностью, что ставит под вопрос практическое использование ПВХ, как «депо» отдельно взятых противостарителей, без использования первичных пластификаторов. Эвтектический расплав противостарителей, имея относительно низкую температуру плавления, позволяет увеличить жизнеспособность пластизолей, но их высокая вязкость осложняет технологические процессы смешения и выгрузки, поэтому, и в этом случае, также необходимо использование первичных пластификаторов. [6] Ситуация радикально меняется, когда в бинарный расплав вводится - капролактам. Его достаточно 2-3% от массы эвтектического сплава, чтобы значительно, практически на целый порядок, снизить вязкость тройного расплава. 1.5 Стойкость эластомерных материалов при эксплуатации во влажной средеЭксплуатация РТИ во влажной атмосфере или, например, шин по мокрому дорожному покрытию, должна предусматривать использование противостарителей, реагирующих на влагу и, тем или иным способом, способствующих уменьшению ее влияния на структуру резины. Можно привести пример, когда применение легкогидролизуемых боратов цинка в составе блокированного полиизоцианата (промотор адгезии резины к металлокорду – НПА-Бор Z) обеспечивает резино – металлокордным образцам по сравнению с образцами, содержащими стеарат кобальта, большую стабильность прочностных свойств во влажной среде. Полученный клатратный комплекс с блокированным полиизоцианатом является основой разработанного промышленного продукта НПА-Бор Z. Клатратный комплекс в составе НПА-Бор Z выполняет функцию поглотителя влаги в зоне адгезионного контакта. Так, опытные данные, представленные в табл.46 свидетельствуют о том, что образец клатратного комплекса способен поглощать воду, если находится на воздухе. Поглощение воды сопровождается НПА-Бор Z явился альтернативой промоторам адгезии, представленных солями жирных кислот с металлами переменной валентности, в частности, стеарату кобальта. [8] Так основной вклад в образование адгезионного контакта, как известно, в системе резина латунированный корд, привносит нестехиометрический сульфид меди СuхS. Его количество регулирует стеарат кобальта, который, также, способствует получению прочных дендридов СuхS в матрице каучука. В отсутствии стеарата кобальта влага в зоне адгезионного контакта способствует разрыхлению дендридов и снижению прочности системы в целом. Клатратный комплекс НПА-Бор Z препятствует разрыхлению дендридов, поглощая воду, а полиизоцианат, при деблокировании способствует дополнительному образованию связей за счет реакции NCO- с гидроксидом меди и цинка с одной стороны и - макромолекулой каучука с другой. В условиях эксплуатации шины в зоне адгезионного контакта резина металлокорд всегда присутствует влага. Поэтому тестируемые методы анализа исследуемых систем включают в себя старение образцов в паровоздушной среде и в растворе солей. Действительно, как следует из Н-метод, Н 189 резинокордная система, в которой присутствует НПА-БорZ, в паровоздушной среде сохраняет на 10-20 % прочности больше, чем со стеаратом кобальта. Если после испытаний исходных образцов корд покрыт сплошным резиновым массовом, то действие влаги приводит к появлению оголенных участков поверхности корда, площадь которых, по визуальной оценке, увеличивается в ряду НПА-Бор ZМонобонд-Стеарат кобальта. Как показали исследования веществами, связывающими локальную влагу и не утратившими другие защитные свойства, могут явиться композиции полиэфира борной кислоты (ПБК) со сплавом веществ, составляющих основу композиционного противостарителя ПРС-1 (ТУ № 2494-003-98528460-07). Синтез ПБК осуществлялся в расплаве -капролактама. Полученные композиции визуально гомогенны, не расслаиваются, а их технология получения предусматривает относительно мягкие условия: температура ограничена 80ºС, растворители, как и избыточное давление, отсутствуют.[7] 2. Использование приемов модификации при создании технологических и эксплуатационных добавок для резиДля повышения эффективности химикатов-добавок применяют различные способы их модификации. В развитии направлении модификации ингредиентов для резин большой вклад имеют работы, направленные на получение модифицирующих систем с взаимной активацией компонентов, а также ряд работ, в которых рассматривается использование комплексных соединений в качесве модифицирующих добавок. К приемам модификации ингредиентов эластомерных материалов относят и, например, способ получения аминного антиоксиданта, получаемого в виде непылящих порошковых композиций путем сорбции жидкого высокоэффективного антиоксиданта N-фенил-N'-2-этилгексил-nфенилендиамина на тонкодисперсных минеральных наполнителях. Известно, что повышение дисперсности частицы уменьшает устойчивость композиции из-за возрастания поверхностной свободной энергии. Вследствие этого, более дисперсные частицы обладают большей химической активностью. Поэтому свойства эластомерных композиций в значительной степени зависят от дисперсности частиц порошкообразных химикатов-добавок, и чем меньше размеры частиц, тем лучше они диспергируются в эластомерных композициях и тем выше их функциональная эффективность. Применение бинарных и сложных синергических систем химикатовдобавок (например, ускорителей серной вулканизации эластомеров и антиоксидантов). Синергический эффект, проявляемый такими системами в эластомерных композициях и резинах, может иметь как физическую природу, так и химическую. Химическое взаимодействие компонентов синергических систем происходит в высоковязкой среде эластомера в диффузионном режиме, что снижает вероятность столкновения молекул и препятствует полному проявлению синергического эффекта. Эффективность антиоксидантов и антиозонантов в процессах старения полимеров определяется образованием водородных связей в этих системах. Установлено, что наличие водородных связей в кристаллических антиоксидантах и антиозонантах является одной из причин относительно низкой их растворимости в эластомерах. Увеличение полярности эластомера приводит к повышению растворимости противостарителя за счет усиления межмолекулярного взаимодействия вплоть до образования водородных связей между макромолекулами эластомера и молекулами антиоксидантов и антиозонантов. В то же время образование водородных связей в системе полимер-антиоксидант снижает эффективность антиоксиданта. Основу физической модификации химикатов-добавок составляют повышение дефектности и дисперсности кристаллов, снижение температур плавления компонентов в бинарных и сложных эвтектических смесях и твердых растворах замещения. Все это способствует возрастанию эффективности их применения в эластомерных композициях. 3. Применение приемов капсулирования комплексных противостарителей с целью совершенствования технологии изготовления эластомерных материалов их содержащихВ случае, когда в расплаве -капролактама образуются жидкие конечные продукты, то необходимо осуществлять их капсулирование, получая, порошки, удобные в технологии переработки эластомеров. При этом оболочкой капсул могут явиться твердые частицы наноили коллоидных размеров. Необходимость капсулирования жидких ингредиентов диктуется, прежде всего, требованиями потребителей. В условиях производства эластомерных композиций капсулирование, придающее жидкому ингредиенту порошкообразную форму, способно устранить возникающие затруднения при развеске жидких продуктов и их последующей реализации в процессе приготовления эластомерной композиции. В настоящее время капсулируются промышленно-реализуемый композиционный противостаритель ПРС-1 (ТУ № 2494-003-98528460-07). Оболочкой капсул являются коллоидные кремнекислоты (кремнеземы или силики), чаще всего, это БС-100, росил-175 и БС-115 (белая сажа китайского производства с удельной адсорбционной поверхностью 115 м 2 /г). При этом, как следует из приведенных в таблице 50 данных, для противостарителя заключенного в капсулу, характерно сохранение пролонгирующего эффекта в процессе термоокислительного старения, при этом органическая составляющая капсулы уменьшается практически в два раза.[11] Для заключения всего вещества в капсулу необходимо около 50 % мас. коллоидной кремнекислоты. При этом, практически исключается возможность превращения продукта, в целом, в пасту. Естественно, можно использовать и большее количество белой сажи, но, при этом, необходимо иметь в виду возможность чрезмерного пыления продукта на различных технологических стадиях его получения. Придание жидким композициям порошкообразной формы авторы, например, связывают с процессом загущения их инертными наполнителями, совершенно обоснованно используя, при этом, для объяснения этого процесса явление адсорбции. Однако, загущение можно охарактеризовать как промежуточный, не окончательный процесс придания жидкому продукту порошкообразной формы. При этом достаточно часто можно наблюдать переход порошка в пасту. Поэтому, вполне вероятно, что только капсула способна сохранить искомую форму продукту, а процесс, способствующий превращению жидкости в порошок, необходимо называть процессом капсулирования. Известны приемы получения ароматичексих микрокапсул, микрокапсулирование гидрофобных жидкостей, используя уникальный подход создания микрокапсул в эмульсионных системах. Технологический процесс капсулирования следует проводить при вязкости реакционной среды, не превышающей 500 сПз. В противном случае, когда продукт реакционной среды превращается в пасту, осуществить капсулирование становится не возможным. Коллоидная кремнекислота БС-100 (кремнезем) оказалась наиболее приемлемой для капсулирования жидких композиционных противостарителей. В большинстве случаев её достаточно 40 – 50 %, чтобы создать оболочку капсулы и, в конечном итоге, получить продукт в виде порошка. В тоже время, при использовании для этих целей природных веществ, таких как, например, алюмосиликаты, получаются высоковязкие пасты. В силу их сравнительно небольшой дисперсности, порошкообразные продукты получаются только в том случае, когда доля жидкого КП составляет всего 15-20 %. Но, при этом, возрастает вероятность комкования продукта. Наиболее весомым подтверждением образования капсулы, подобно той, схемa, являются исследования, проводимые с помощью электронного сканирующего микроскопа (Versa 3D). Возможности микроскопа позволяют не только увидеть капсулу, но и дать количественную оценку элементного состава поверхностных слоев капсулы. Термодинамический потенциал капсулы от действия ударных нагрузок со стороны шаров, может проявляться в увеличении реакционной способности капсулируемого вещества, в этом случае действует, вероятно, энтропийный фактор. Энергия удара шаров коллоидной мельницы, после того как сформировалась капсула, может способствовать изменению энтропии системы, что, в свою очередь, может привести к возникновению дополнительного эффекта. В некоторых случаях, при хранении готовых продуктов можно наблюдать изменения в структуре капсул и, прежде всего, происходящие на их поверхности. Это отчетливо видно на примере противостарителя ПРС-1, когда капсула осматривается сразу после приготовления продукта и после его хранения в течение 6-8 месяцев: поверхность, вначале представленная сплошной оболочкой из плотно прилегающих друг к другу частиц кремнезема, со временем как бы разрывается. Вполне вероятно, что это картина проявления участков миграции на поверхность бинарного сплава капролактам - стеариновая кислота, как составной части большинства модификаций ПРС-1.[5] Как показывает опыт, длительное хранение капсулированных продуктов не изменяет их исходную (в виде порошка) товарную форму. Это, а также тот факт, что продукты остаются сыпучими в условиях повышенных температур (40 - 50 °С), свидетельствует о достаточной стабильности структуры капсул. Естественно, что это возможно только в том случае если ядро капсулы плотно окружено частицами наполнителя, а капсулируемое вещество или его компоненты (если вещество - композиция), диффундируя сквозь оболочку, не покрывают сплошной пленкой поверхность капсул и, затем, не способствуют их слиянию. В некоторых случаях, при хранении готовых продуктов можно наблюдать изменения в структуре капсул и, прежде всего, происходящие на их поверхности. Это отчетливо видно на примере противостарителя ПРС-1, когда капсула осматривается сразу после приготовления продукта и после его хранения в течение 6-8 месяцев: поверхность, вначале представленная сплошной оболочкой из плотно прилегающих друг к другу частиц кремнезема, со временем как бы разрывается. Вполне вероятно, что это картина проявления участков миграции на поверхность бинарного сплава капролактам - стеариновая кислота, как составной части большинства модификаций ПРС-1. Количественная оценка элементного состава поверхностных слоев капсулы с помощью микроскопа Versa 3D указывает на значительное содержание углерода, приближающееся к 20 % (для сравнения: в капсуле такое количество углерода можно обнаружить на глубине около 1,5 мкм). Исключительная проникающая способность сплава капролактам - стеариновая кислота ранее доказывалась. В тех случаях, когда миграционные участки слишком большие, возможно слияние капсул с последующим превращением порошка в комки. Поэтому возникает необходимость контроля над процессом капсулирования. Наиболее простым, доступным и, в определенной степени, надежным способом контроля, может явиться использование методики определения насыпной плотности веществ. В лабораторных условиях строят зависимость значений насыпной плотности от времени капсулирования. Достигаемое, через определенное время постоянство значений функции, служит основанием для завершения процесса. Как следует из данных рис. 63, капсулирование можно закончить, практически, через 30 мин. Причем, практический опыт показывает, что приведенная зависимость оказывается приемлемой для аппаратов с различными объемами. ЗаключениеНа основании проведенных исследований впервые установлено, что для повышения эксплуатационных свойств эластомерных материалов могут быть использованы новые молекулярные комплексы и комплексные соединения, полученные в расплавах -капролактама. Разработаны условия получения молекулярных комплексов и комплексных соединений в расплавах -капролактама и исследовано их влияние на физико-механические свойства эластомерных материалов. Проведенные исследования показали, что увеличение эксплуатационных свойств эластомерных материалов связано, прежде всего, с использованием -капролактама, который, в свою очередь, является противостарителем превентивного действия. Так, его исключительная легкость к конформационным превращениям препятствует кристаллизации эвтектических систем и, тем самым, способствует образованию, низковязких и низкоплавких расплавов, которые в дальнейшем являются основой для получения молекулярных комплексов и комплексных соединений, обеспечивающих защиту эластомерных материалов. 250 Впервые установлено, что эластомерные материалы обладают повышенной термоокислительной стойкостью, если в их рецептуру входят лактамсодержаие молекулярные комплексы или комплексные соединения. Получение лактамсодержащих молекулярных комплексов и комплексных соединений проводится в расплаве в температурном интервале от 40 до 130 С, -капролактам, являясь, в начале синтеза, дисперсионной средой, в итоге, входит в состав молекулярного комплекса или внутреннюю сферу комплексного соединения. При этом с компонентами молекулярного комплекса -капролактам связан водородными связями, а в комплексном соединении -координирован комплексообразователем, в частности, цинком. Впервые показано, что эластомерные материалы, содержащие относительно неустойчивые комплексные соединения, где кроме - капролактама, во внутреннюю сферу комплексов из дисперсионной среды могут перейти производные n-фенилендиамина, фенола или другие вещества, характеризуются повышенной термоокислительной стойкостью. Свойство относительной неустойчивости комплексных соединений является положительным фактором, ограничивающим участие комплексов в процессе структурирования каучуков, которое, затем, проявляется в процессе эксплуатации эластомеров в виде защитных функций от действия тепла, кислорода, озона и других факторов, вызывающих старение эластомеров. Необходимым условием проведения реакции комплексообразования в расплаве ε-капролактма, является присутствие в реакционной среде оксидов металлов в виде частиц коллоидных размеров. Для получения таких дисперсных систем, как показано, используется дисперсионная среда, являющаяся, одновременно, средой, в которой осуществляется процесс комплексообразования. Установлено, что присущий синтезируемым молекулярным комплексам и комплексным соединениям синергизм в действии компонентов, способен обеспечить более эффективную защиту эластомерам от различных агрессивных факторов, чем известные для этих целей, производные n-фенилендиамина. Защитные действия проявляются не только в условиях термоокислительного и озонного старения, но и в условиях абразивного износа, многократных динамических нагрузок, а также при эксплуатации эластомерных изделий во влажной среде. Установлено, что увеличение пролонгирующего влияния разработанных противостарителей на термоокислительную стойкость эластомерного материала возможно, используя технологический прием капсулирования, в котором оболочка капсулы является своеобразным «депо». Учитывая, что полученные молекулярные комплексы и комплексные соединения – это, преимущественно, жидкие вещества, разработана технология их капсулирования тонкодисперсными коллоидными кремнекислотами, при этом, что количество капсулируемого вещества уменьшается, практически, в два раза, а эффективность защитного действия возрастает. Впервые показано, что эффективную защиту эластомерных материалов от действия озона можно осуществить при использовании комплексных соединений. Особенно эффективными оказались комплексные соединения, содержащие клатратные комплексы бора. Подобные клатраты были получены в расплаве -капролактама с борной кислотой. При этом, элементный бор, клатратных комплексов, оказывает влияние на уменьшение озонного растрескивания эластомерных материалов Список использованной литературыДж. Марк, Б.Эрман, Ф. Эйрич. Каучук и резина. Наука и технология. Монография. Пер.с англ.: Научное издание «Интеллект», г. Москва, 2011.- 768с Заиков Г.Е. Деструкция и стабилизация полимеров. М.: Изд-во МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 1993. 248 с. Нейман, М. Б. Старение и стабилизация полимеров / Нейман М.Б. - М.: Наука, 1964. – 314с. 5. Шляпников, Ю. А. Антиокислительная стабилизация полимеров / Шляпников Ю.А., Кирюшкин С.Г., Марьин А.П. – М.: Химия, 1986. – 256с. Пат. 2559469 РФ, МПК C08L21/00, C08K3/22, C08K5/09, C08K5/18. Комплексный противостаритель для резин / А.Ф. Пучков, П.А. Лагутин, М.П. Спиридонова, И.И. Боброва, И.Н. Воронин, А.Л. Генке, В.Ф. Каблов; ВолгГТУ. – 2015 Пучков А.Ф, Спиридонова М.П., Туренко С.В. Исследование влияния -капролактама на термоокислительную стойкость вулканизатов//Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. - Т 46. Вып.5. - 2003.- с. 94-9 Пучков, А.Ф. Использование для защиты эластомеров противостарителей в виде их эвтектических сплавов/ А.Ф. Пучков, С.В. Туренко, В.Ф. Каблов //Современные наукоемкие технологии. № 8, 2005 с. 17-20 Пучков, А.Ф. Свойства расплавов и сплавов -капролактама с органическими и неорганическими соединениями/ А.Ф. Пучков, М.П. Спиридонова //Известия Волгоградского государственного технического университета. 2016. № 4 (183). С. 126-131. Старение и стабилизация полимеров / под ред. д.х.н. Кузьминского А.С. – М.: Химия, 1966 – с.212. Эмануэль Н.М., Бучаченко А.Л. Химическая физика молекулярного разрушения и стабилизация полимеров. М.: Наука, 1988. 368с. Эмануэль Н.М., Заиков Г.Е., Крицман В.А. Химическая кинетика и цепные реакции. М.: Наука, 1989. 312 с. Эмануэль, Н.М. Химическая физика старения полимеров/ Н.М. Эмануэль, А.Л.Бучаченко.- М.: Наука, 1984. -342 с. |