Введение к работе
Актуальность темы. Вулканизация является самой важной стадией изготовления резиновых изделий, в процессе которой формируются их эксплуатационные свойства. Вулканизация крупногабаритных изделий протекает в течение длительною времени (до 5-6 часов). Поэтому сокращение времени вулканизации является актуальной проблемой, как с позиции повышения производительности оборудования, так и снижения энергозатрат. Сократить продолжительность вулканизации изделий можно путем увеличения скорости структурирования каучука. Однако при этом важно сохранить индукционный период, в течение которого происходит формование изделий. Проблема ускорения вулканизации без уменьшения продолжительности индукционного периода до настоящего времени не решена и требует дальнейших исследований и технологических разработок.
Другой проблемой, связанной с процессом вулканизации, является уменьшение вредного воздействия компонентов вулканизующей группы па окружающую среду, как в процессе изготовления резиновых изделий, так и при их эксплуатации.
Актуальным является также снижение стоимости резиновых смесей путем изменения их рецептуры, в том числе благодаря использованию более дешевых и эффективных компонентов вулканизующей системы.
Одним из путей решения указанных проблем может быть создание и применение в рецептуре резиновых смесей новых композиционных вулканизующих систем на основе активированного оксида цинка в микро- и наногс-терогенной форме.
Перспективными соединениями для активации оксида цинка являются соединения класса лактамов, обладающие поверхностно-активными свойствами и ускоряющие процесс вулканизации каучуков.
В технологическом плане композиции лактамов с оксидом цинка в сочетании с многокомпонентной вулканизующей группой требуют исследования поведения такой системы в резиновых смесях и оптимизации состава композиций. В результате таких исследований могут быть найдены эффективные технологические решения при производстве шин и резинотехнических изделий.
Цель работы заключается в разработке рецептур цинксодержащих композиций, обеспечивающих активацию процесса вулканизации, полученных диспергированием оксида цинка в бинарном расплаве є-канролактам -стеариновая кислота; изучении взаимодействия компонентов композиций; исследовании влияния их на свойства резиновых смесей и вулканизатов.
Для достижения поставленной цели необходимо:
- исследовать свойства бинарного сплава є-капролактам - стеариновая кислота, тройного сплава с-капролактам - стеариновая кислота — оксид цинка, а также более сложных композиций, получаемых на основе тройного сплава;
В постановке задачи и обсуждении результатов принимал участие к.т.н., доцент Пучков А.Ф. , (^
выявить оптимальные условия получения композиций и соотношения их компонентов с позиции технологичности ведения синтеза, товарных и функциональных свойств конечных продуктов;
установить влияние составов разработанных композиций на кинетику вулканизации каучуков, реологические свойства резиновых смесей, физико-механические показатели вулкапизатов, распределение наполнителей в резиновой смеси.
Научная новизна. Впервые показана возможность получения активной формы оксида цинка под влиянием бинарного расплава є-канролактам -стеариновая кислота.
Установлено, что молекулы є-капролактама и стеариновой кислоты образуют ассоциаты, обладающие выраженными поверхностно-активными свойствами. В результате воздействия ассоциатов на оксид цинка его кристаллическая структура становится более дефектной, и, как следствие, разрушается под действием механических усилий при изготовлении резиновых смесей.
] Іоказано, что дефектная кристаллическая структура оксида цинка влияет на активность полученных композиций в процессе вулканизации каучуков.
Практическая значимость работы. Разработаны активаторы-диспергаторы - диспрактолы марок I, Z, ZCI (ТУ 2494-001-34675695-06) и активатор-ускоритель диспрактол К-16 (ТУ 2494-005-98528460-09). Невысокая температура каплепаденйя (92-110 С) способствует их хорошему распределению в каучуке. Мепылящая форма продуктов в сочетании с сыпучестью обеспечивают им приемлемые технологические свойства.
Использование диспрактола І в протекторных резиновых смесях ссль-хозпокрышек способствует сокращению времени вулканизации на 15 % с сохранением свойств готовых изделий на требуемом уровне (испытания на ОАО «Волтайр-Пром»). Использование диспрактола І в смесях для изготовления резиновых дубинок (ВНТК (филиал) ВолгГТУ) позволяет сократить время вулканизации на 25 %.
Возможна полная либо частичная замена оксида цинка на диспрактол Z и диспрактол ZCI в смесях на основе бутадиен-нитрильного каучука для рукавных изделий ЗАО «Ярославль-Резинотехника» и в протекторных смесях ОАО «Волтайр-Пром».
Диспрактол К-16 опробован вместо каптакса в наронитовых и фрикционных изделиях ОАО «Волжского завода асбестовых технических изделий», а также вместо альтакса в боковине протектора сельхозшин на ОАО «Волтайр-Пром».
Апробация работы. Результаты исследований представлены на конференциях: межвузовская научно-практическая конференция молодых ученых и студентов ВПИ (филиал) ВолгГТУ (Волжский, 2006); научно-практическая конференция профессорско-преподавательского состава ВІ1И (филиал) ВолгГТУ (Волжский, 2007-2009) и ВолгГТУ (Волгоград, 2009); региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области
(Волгоград, 2006-2008); симпозиум «Проблемы шин и резинокордных композитов» (Москва, 2006, 2009); международная научно-практическая конференция «Резиновая промышленность: сырье, материалы, технология» (Москва, 2006-2008).
Работа выполнена в рамках государственного контракта на выполнение научно-исследовательской работы для государственных нужд Волгоградской области (2008 г) по теме «Разработка полимерных материалов с улучшенными показателями и решение технологических проблем и вопросов ресурсосбережения за счет применения нано-микрогетерогенных модификаторов и других целевых добавок».
Публикация результатов. По материалам диссертации опубликовано 16 печатных работ. Из них 4 статьи в центральной печати (в журнале, рекомендованным ВАК) и 11 тезисов докладов. Получен 1 патент РФ.
Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав (включающих литературный обзор, объекты и методы исследования, обсуждение результатов), выводов, списка литературы, включающего 117 наименований. Работа изложена на 106 листах машинописного текста, содержит 40 таблиц, 25 рисунков, 4 приложения.
