Особенности вулканизации СКИ-3 Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ИЗВЕСТИЯ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА-ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

т, 268 1976

ОСОБЕННОСТИ ВУЛКАНИЗАЦИИ СКИ-3

В. Д. БОГОСЛОВСКИЙ, В. П. БАХТИНА *

(Представлена научно-методическим семинаром органических кафедр)

■Отечественный ц ис -по л .и изоп р еы ов ы й синтетический каучук СКИ-3— аналог ¡натуральеого каучука (НК) не только по составу, но .и по структуре макромолекул. В то же время СКИ-3 в отличие от НК не содержит высокомолекулярных фракций, н;е требует пластикации перед смешением и не содержит естественных противостарителей. Для стабилизации свойств при хранении и переработке СКИ-3 на заводе-изготовителе заправляется смесью 0,6 весовых частей неозона Д (фенил-р-нафтиламина) ¡и 0,5 в. ч. ДФФД (д и ф ени л -п ар а - фенил ещд и а мин а) па 100 в. ч. полимера. Пластичность его — 0,55 по Карреру. СКИ-3 нашел довольно широкое применение ¡как заменитель НК, главным образом, в резинах ¡для /шинного производства |[ 1 ].

Целью настоящей работы было исследование особенностей вулканизации СКИ-3 для подработки ускорительно-вулканизующей группы резиновых смесей резино-технических изделий на его основе.

За основу была взята стандартная резиновая смесь на СКИ-3. Опытные резиновые смеси отличались от стандартной только дозировкой ускорителей и серы и температурой вулканизации 143± 1°, принятой для резин РТИ. Стандартная смесь на СКИ-3 вулканизовалась при рекомендованной для нее температуре 133± 1° С. Для сравнивания свойств резин на натуральном каучуке и СКИ-3 приготавливались и вулканизовались смеси на НК — стандартные и опытные. Вулканизация проводилась в прессе.

Состав ускорительно-вулканизующих трупп стандартных и опытных резин 1на НК и СКИ-3 приведен в табл. 1. Некоторые физико-механические показатели вулканизатов приведены в табл. 3.

Три из лучших ускорительно-вулканизующих групп опытных резин, обеспечивающих высокие физико-механические (показатели вулканизатов, были использованы в рецептах производственных резин с заменой (натурального каучука на СКИ-3.

Производственные резины должны были удовлетворять следующим требованиям:

1847(В-24) 160

600

32

69

3311(В-16) 2959(В-20)

Прочность на разрыв, кг]см2 150 160

н/м

Относительное удлинение, %' ' 700 500

н/м

Остаточное удлинение, % 25 32

н/б

Твердость по Шору 30—45 35—50 35—50

Время вулканизации ¡при 1430|С, 10 20 20

мин.

Две последние резины — саженаполненные.

Результаты физико-механических испытаний вулканизатов (производственных резин РТИ на основе НК и СКИ-3 (с измененными дозировками ускорителя и серы) приведены в табл. 4.

Состав ускорительно-вулканизующих групп резин для РТИ приведен в табл. 2.

Физико-механические испытания вулканизатов опытных резин на СКИ-3 показывают, что лучшие результаты дают смеси, приготовленные с ускорителями вулканизации: ¡комбинацией дифенилгуанидина (ДФГ) и бензотиазолдисульфида (альтакса), сульфенамидом БТ (бен-зотаазолсульфендиэтиламидо1м), вулкаформ HBS (бензотиазолсуль-фенциклогексиламидом), комбинацией сульфенамида БТ и альтакса. Вулканизаты характеризуются стабильными значениями относительного удлинения и твердости, высокой упругостью и стойкостью при тепловом старении. Присутствие ускорителей: комбинации ДФГ с аль-таксом, тиурама (тетраметилтиурамдисульфида) в отсутствие свободной серы, (комбинации тиурама с альтаксом, комбинации альтакса с сульфенамидами— придает резиновым смесям на СКИ-3 способность противостоять тепловому старению.

Саженаполненные резины, приготовленные по производственным рецептам, но на основе СКИ-3 с корректировкой ускорительно-вулканизующей части рецепта, удовлетворяют техническим условиям, а по »прочностным ¡показателем превосходят резины на НК. Смеси на СКИ-3, приготовленные ио несодержащему сажу рецепту резины 3311, требуют дополнительного уточнения ускорительно-вулканизующей группы с учетом присутствия ¡в резине второго иротивостарителя-флекзона. У резины 3311 на СКИ-3 при других временах вулканизации показатели хуже по сравнению ico смесью на НК.

Результаты вулканизации ;в производственных условиях деталей РТИ из резины 1847 (опытный рецепт В-26) позволяют рекомендовать более широкую замену натурального каучука СКИ-3. При этом необходима корректировка ускорительно-вулканизующей группы рецепта с учетом влияния ¡на вулканизацию и других компонентов резиновой смеси, как-то: противостарителей и наполнителей.

Из 'Сравнения физико-^механических показателей резин на НК и на СКИ-3 следует, что ОКИ-3 вулканизуется медленнее натурального каучука. Сказывается отсутствие естественных ускорителей вулканизации — смол каучука.

При вулканизации каучук СКИ-3 (более чувствителен ¡к ¡соотношению -между ускорителем и серой. Лучшие фшико-;механические показатели вулканизатов (резин на СКИ-3 наблюдаются при повышенном содержании ускорителя вулканизации и относительно низком (по сравнению с резинами на НК) содержании серы. Значительные ¡отклонении в содержании серы от оптимального ведут к снижению физико-механических показателей резин.

¡B отличие от НК в резиновых смесях на СКИ-3 применение тиурама в качестве вулканизующего агента менее эффективно. Как вулканизующий агент тиурам повышает теплостойкость вулканизатов, остальные же физико-механические показатели уступают таковым у смесей с оптимальной дозировкой серы и (комбинацией ускорителей.

Смеси на СКИ-3 лучше вулканизуются комбинациями ускорителей или ускорителями комбинированного действия типа сульфенамидов. Из иапыташых активны комбинации альтакса с ДФГ, альтакса с тиура-мом и альтакса с сульфенамидом.

Таблица!

Состав ускорительно-вулканизующих групп опытных резин на СКИ-3 и НК В весовых частях на 100 в. ч. каучука

Шифр смеси Ингредиенты В-1* В-2 В-3 В-4** В —5 В-6 В—7 В —8 В—9 В-10 В-11 В —12 В-13 В —14 В —15

нк _ 100 100

ски-з 100 100 — — 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Сера 1,0 1,0 1,0 3,0 3,0 0,6 1>о 1,0 1,0 — 0,6 1,0 1,0 1,0 1,0

ДФГ 3,0 — 3,0 — — 2,0 — — 2,5 — — —

Альтакс 0,6 3,0 0,6 — — 0,4 — 2,0 0,5 — — — 2,5 — 2,0

Тиурам — — — — — — 1,0 0,4 — 4,0 1,0 — 0,3 —

Каптакс — ■ — — 0,7 0,7 — — — — — — — — —

Сульфенамид БТ — — — — — — — — — — 3,0 — — 2,0

Вулкафор НВБ — — — — .— — — — — — — — — 2,5 —

* — стандартная смесь на СКИ-3, ** — стандартная смесь на НК

Таблица 2"

Состав ускорительно-вулканизующих групп опытных резин для РТИ на НК и СКИ-3

В весовых частях на 100 в. ч. каучука

Шифр смеси

В-16 В—17 В—18 В —19 В —20 В-21 В—22 В—23 В—24 В—25 В —26 В—27

НК 100 — — — 100 — — — 100 — — —

СКИ-3 — 100 100 100 — 100 100 100 — 100 100 100

Сера 3,0 1,0 1,0 — Х0 1,0 1,0 1,0 3,0 1,0 1,0 1,0

ДФГ — — 2,5 — — — 2,5 — — — 2,5 —

Альтакс — — 0,5 — — — 0,5' — — — 0,5 —

Тиурам 2,3 — — 4,0 — — — — 1,0 — — 1,0

Каптакс — — — — 0,8 — — 0,6 — — — —

Сульфенамид БТ — 3,0 — — — 3,0 — — — 3,0 — —

Таблица 3

Физико-механические показатели вулканиэатов опытных смесей Время вулканизации 30 минут

Коэффициент старения 96 часов при 70°С по 1

прочности 1,05 0,85 1,16 1,12 1,30

по относительному удлинению 0,97 0,92 1,04 0,98 0,88

0,98 0,95

1,03 0,96

1,12

0,95

1,05 0,94

1,18 1,02

1,09 0,98

0,94 0,96

0,84 1,05

—Шифр смеси Показатели " В-1 В-2 в-з В-4 В-5 в-б В-7 В-8 В-9 В-10 В-11 В-12 В-13 В-14 В-15

Модуль при 600 % удлинения, кг/см2 58 53 96 56 16 50 46 123 46 60 28 127 87 118 136

Прочность на разрыв, кг/см2 260 248 262 241 100 230 171 202 203 179 170 264 210 267 267

Относительное удлинение, % 830 780 800 780 ■ 900 780 780 640 780 740 850 720 700 " 700 740

Остаточное удлинение, ,% 6 8 12 14 12 8 4 2 6 4 , 4 4 4 4 6

Твердость по Шору ■ 35 32 36 32 25 32 34 35 34 34 30 38 34 34 36

Эластичность по Шобу 62 60 .62 • 60 52 62 60 62 60 58 54 62 - 60 62 60

0,95 0,88

1,24-1,15

Таблица4

Физико-механические показатели вулканизатов резин РТИ на НК и опытных смесей на СКИ-3. Время вулканизации 30 минут

----Шифр смеси Показатели ---- В-16 В-17 В-18 В-19 В-20 В-21 В-22 В-23 В-24 В-25 В-26 В-27

Модуль при 600% удлинения, кг/см2 112 63 35 31 125* 128* 86* 105* 128* 117* 64* 67*

Прочность на разрыв, кг/см2 224 219 146 169 176 210 215 176 192 264 224 169

Относительное удлинение, % 740 720 800 840 530 580 650 550 760 680 770 680

Остаточное удлинение, % 12 10 4 4 16 16 20 12 16 6 16 6

Твердость по Шору 36 36 32 32 38 38 36 40 42 42 38 42

Эластичность по Шобу 58 56 54 54 56 58 54 56 44 54 52 56

Коэффициент старения 96 часов при 70° С

По прочности 0,94 0,95 0,88 0,94 0,96 0,98 0,96 0,92 0,90 0,92 0,94 0,98

По относительному удлинению 0,88 0,80 0,90 0,90 0,94 0,93 0,94 0,90 0,86 0,87 0,90 0,94

* — модуль лри 500% удлинения, кг/см2.

Активность ускорителя (вулканизации .зависит от строения ©го -молекулы ![2]. Наличие в -молекуле ускорителя бензотиазолсульфидного ■радикала делает его активным ¡по отношению к СКИ-3. Присутствие аминных, иминных и дитиокарбаминовых трупп в ингредиентах, составляющих резиновую смесь, активирует основной ускоритель.

ЛИТЕРАТУРА

1. Н. Д. Захаров. Новые типы каучуков и области их практического использования. Ярославль, ЦБТИ, 1962.

2. Г. А. Блох. Органические ускорители вулканизации каучуков. М.-Л., «Химия», 1964.