РАЗРАБОТКА КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ ПРОПИЛЕНОКСИДНОГО КАУЧУКА СО СПЕЦИАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ
В, . М.. . К., ,
» им. , Санкт-Петербург, Россия
В ряде областей техники возникает потребность низкомодульных резин с высокой прочностью. Для создания таких резин в данной работе были использованы каучуки на основе окиси пропилена, а именно: пропиленоксидный (СКПО) и эпихлоргидриновый (СКЭХГ) как отечественные так и импортные.
Известно, что пропиленоксидные каучуки являются перспективными материалами в производстве РТИ, работающими в особо жестких условиях низких температур [1]. Пропиленоксидный каучук обладает исключительной морозостойкостью (Тс ~ -75°С), что позволяет получать резины с высокой неизменностью модуля упругости в широком частотном и температурном интервалах, а также стойкости к озону и кислороду. [2,3].
Была разработана рецептура резины с низким модулем и высокой прочностью на основе отечественного СКПО.
Переход к опытно-промышленному освоению разработанной резины выявил определенные технологические трудности при переработке резина на производственном оборудовании. Трудности были обусловлены необходимостью реализации и сочетания довольно противоречивых требований: сравнительно высокую когезионную прочность сырой резиновой смеси и низкие значения модульных характеристик резины, что исключало возможность применения усиливающих наполнителей и добавок. Так низкие значения (от 2,9 кгс/см2 до 3,8 кгс/см2) когезионной прочности сырой смеси приводили к разрывам под действием собственного веса при большой массе перерабатываемого материала (до 100кг). При уменьшенном весе (до 30кг) такие разрывы не наблюдались.
Была проведена работа по улучшению перерабатываемости смеси путем корректировки рецептуры, направленной на повышение когезионной прочности. Был использован ряд технологических добавок в количестве от 1 до 5 масс. ч. нефтяного происхождения: битум, фактис, канифоль, индустриальное масло, а также добавки миволла, техуглерода П-324 и т. д. Введение технологических добавок не отражалось на свойствах. Указанные изменения рецептуры не привели к гарантированному улучшению технологических свойств. Задача была решена с помощью использования добавок эпихлоргидринового каучука (СКЭХГ) и дальнейшая обработка рецептуры носила по сути оптимизацию соотношения каучуков СКПО и СКЭХГ-СТ.
Для оценки совместимости каучуков был использован метод температурного восстановления образцов после растяжения (ТВР), основанный на измерении остаточных удлинений в процессе нагревания образцов (аналог ASTM, ISO) после растяжения. Смесь СКПО и СКЭХГ в соотношении 80/20 позволяет получить достаточно однородный вулканизат, температура стеклования которого определяется каучуком СКПО -72оС.
При работе с импортным каучуком фирмы Zeon марки Т-6000 технологических трудностей не возникло, т. к. он представляет собой сополимер ПО и ЭХГ. В таком сополимере нарушена однородность СКПО, что приводит к подавлению его способности к кристаллизации и, как следствие, снижается прочность по сравнению со смесью каучуков. В результате резина на основе отечественных каучуков имеет большую прочность, чем резина на основе импортного каучука.
Таким образом, небольшие добавки СКЭХГ в рецептуру резиновой смеси на основе СКПО позволяет обеспечить требуемый уровень физико-механических параметров в сочетании с хорошей технологичностью сырых резиновых смесей и добиваться полного соответствия требованиям по неизменности модульных характеристик резин в широком температурно-частотном интервале.
Литература:
1. Синтетический каучук/ Под ред. . Л.: Химия, 1983.-с. 488-495.
2. , Ховынская каучуки.-М., ЦНИИТЭнефтехим, 1980.-с. 1-51.
3. , Хвостик производство и использование элатомеров. 2010, №1, с. 11-17.
A number of technics fields are in want of high strength low-modulus rubbers. With this object in view both domestic and imported raw rubbers were studied, namely propeneoxide and epichlorohydrin ones.
Propeneoxide rubbers are known to be promising materials for manufacturing mechanical rubber goods serviceable in harsh environments of low temperatures [1]. Propeneoxide rubber shows an extreme cold resistance (Tg ~ 75°С). It gives rise to vulkanizates with highly stable elastic modulus within a wide temperature – frequency range and resistance to ozone and oxygen as well [2, 3].
High – strength low-modulus rubber has been formulated on the base of domestie SKPO.
When piloting some processing problems arose caused by quite conflicting requirements for the rubber – a high green strength and low modulus values of vulcanizates that made it impossible to use either reinforcing fillers or additives. Low values of green strength from 2,9 kgf/cm2 to 3,8 kgf/cm2 would result in the rupture under gravity of a large mass of material (to 100 kg) to be processed. The rupture did not occur for reduced weights under 30 kg.
The processability of rubber compounds was improved through formulation adjustment focused on a rise in green strength. A number of petroleum products were used as processing aids in amounts of 1-5 mass parts: asphalt, factice, rosin, industrial oil, as well as milwoll, black, etc.
The processing aids did not influence the rubber characteristics.
However, the said adjustments were not followed by stable improvements in processing behavior. The problem was solved by adding some epichlorohydrin rubber (SKECH), and further work on the formulation consisted in finding an optimum SKPO/SKECH ratio. The compatibility of the rubber was evaluated by the method of temperature recovery of specimens after tension. The method provides the the measurement of elongation set in the course of specimen heating up (ASTM, ISO analog). SCPO – SKECH rubber mix in the 80/20 ratio enables a fairly homogenous vulcanizate whose glass transition temperature (-70°С) is dictated by SCPO rubber.
Imported rubber T ~ 1000 of Zeon make did not produce any difficulties as the rubber is PO and ECH copolymer. In this king of copolymers the SCPO integrity is broke that results in the suppression of its crystallizability and, hence, in decrease in toughness, as compared to rubber mix.
Consequently, domestic rubber products exhibit a higher strength products on imported rubbers. From this it follows that minor SKECH additives to SCPO rubber compound ensure a wanted level of physical and mechanical characteristics combined with a good processability of rubber compounds and make it possible to meet the requirements for stable modulus characteristics in a wide temperature – frequency range.
