Введение к работе
Актуальность работы. В последнее время все больше внимание ученых и практиков приковано к созданию высококачественных РТИ на основе натурального и синтетического каучуков, что создает необходимость изыскания новых способов улучшения физико-механических показателей резин и вулканизатов на их основе. Одним из путей улучшения качества резиновых изделий могут являться работы, связанные с уменьшением числа дефектов структуры полимера, как на стадии его синтеза, так и в процессе переработки.
Существующие методики испытаний каучуков. резиновых смесей и резин позволяют с достаточной долей достоверности прогнозировать работоспособность изделий на практике. 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 активационных центров макромолекул.
Такой подход к механизму химических реакций потребовали разработки новых методик исследования при переработке каучуков. Традиционный способ исследования реологических свойств термопластов на «Измерителе индекса расплава термопластов» (ИИРТ) в предлагаемой работе был применен к рассмотрению механизма химических реакций в эластомерах. Подобные изменения стандартных методик исследования полимеров и композиций на их основе в литературе практически не рассматривались.
В связи с этим является актуальной, разработка новых подходов к исследованию свойств каучуков, установление оптимальных условий их переработки, а также изучении возможности повышения физико-механических показателей резин и вулканизатов на их основе, за счет оптимизации термомеханической деструкции каучука в процессе его переработки. Важным также является изучение процессов изменения молекулярной массы (далее ММ) и молекулярно-массового распределения (далее ММР), проявляющихся на всех этапах переработки эластомеров.
Поскольку возможности синтеза новых полимеров весьма ограничены и исследования в направлении уменьшения числа дефектов структуры на стадии переработки ранее не велись, то работа является весьма актуальной.
Целью работы являлась разработка усовершенствованных методик исследования технологических свойств карбоцепных эластомеров (НК, СКИ-3, СКД-нд, СКД, СКС-ЗОАРКП, СКН-40АСМ, СКН-26-5, СКФ-26, СКФ-32, ХБК и БК) с помощью ИИРТ в широком интервале температур (100 - 230 С), а также оценка изменения у этих эластомеров физико-химических и физико-механических свойств в ходе переработки. '.Пр^оММММтшт термической и
термомеханической деструкции (и структурирования) данных каучуков в ходе прогрева и многократного пропуска через ИИРТ.
Научная новизна. Впервые предложен усовершенствованный способ испытания каучуков, характеризующийся многократным периодическим воздействием на полимер термомеханической деформацией сдвига на ИИРТ и охлаждением образца на воздухе, позволяющий более углубленно выявить изменения свойств и механизмы химических реакций в эластомерах при переработке.
Показано, что при многократном пропуске каучуков через измерительный капилляр камеры ИИРТ происходит падение показателя текучести расплава, а значит увеличение вязкости каучука, вследствие процессов структурирования, проходящих в полимере. Отмечено, аномальное явление, повышение вязкости расплава не соответствующее увеличению ММ образцов после испытаний, а наоборот ведет к уменьшению ММ, чем у исходного полимера. Это связывается с известным явлением снижения вязкости, при котором макромолекулы полимера переходят в клубкообразное состояние.
Исследование реологических (вязкостных) свойств карбоцепных каучуков с различной структурной неоднородностью макромолекул: для НК и СКД неоднмовый (СКД-нд) до 2% и до 35 % у СКИ-3 и СКД титановый (СКД) показало, что при близком к стандартному способу испытаний каучуки располагаются в ряду по склонности к изменению структуры СКС-ЗОАРКП > СКИ-3>НК>СКД>СКД-нд>БК>ХБК>СКН-26-5>СКН-40АСМ>СКФ-26>СКФ-32.
Установлено, что многократный пропуск полимеров через ИИРТ способствуют возрастанию физико-механических показателей и улучшению технологических свойств резин на основе различных каучуков, что свидетельствует о возможности использования технологических операций для уменьшения доли активационных центров - «слабых» дефектных связен в макромолекулах.
Практическая значимость. Отработана усовершенствованная методика испытаний каучуков на стандартном оборудовании - ИИРТ для изучения механотермических превращений полимеров.
Показано, что многократный пропуск каучуков через ИИРТ моделирует изменение вязкости эластомерных систем в ходе периодических термомеханнческих и сдвиговых воздействий, что может быть использовано при подборе режимов вулканизации резиновых изделий. Установлено, что многократный прогрев и охлаждение каучуков приводит к увеличению их вязкости, те. к снижению их перерабатываемое вследствие процессов структурирования происходящих в полимере.
Подтверждена возможность повышения физико-механических и улучшения технологических показателей качества каучуков (НК, СКИ-3, СКД-нд, СКД, СКС-ЗОАРКП. СКН-40АСМ, СКН-26-5, СКФ-26, СКФ-32, ХБК
и БК) и вулканизатов на их основе за счет оптимизации процессов механотермическойдеструкции.
Даны рекомендации по улучшению технологических свойств резиновых смесей на основе бутадиенового каучука, а также прочностных свойств его 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 2001-2004 годах. Результаты научно-исследовательской работы используются в производстве по снижению текучести и липкости при хранении полимерных продуктов резиновой промышленности «Поликрош».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 2 статьи.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора, описания объектов и методов исследования, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и
приложений. Работа изложена на страницах, содержит рисунков и
таблиц. Список литературы включает наименований работ отечественных и
зарубежных авторов.
