CC BY
42
УДК: 678.029.42
К. Н. Слободкина, Л. Ф. Мустафин, Т. В. Макаров, С. И. Вольфсон
СТОЙКОСТЬ К СТАТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ СЖАТИЯ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ БУТАДИЕН-НИТРИЛЬНОГО КАУЧУКА И ТИОКОЛА
Ключевые слова: бутадиен-нитрильный каучук, тиокол, модификация, адгезия, герметизирующие композиции, маслобензо-
стойкость.
Было проведено исследование композиций на основе бутадиен-нитрильного каучука и тиокола на стойкость к старению при статической деформации сжатия в воздушной среде, а также в среде минерального масла, тосола и бензина. Показано влияние содержания тиокола на значения статической деформации сжатия эластомерных композиций.
Keywords: nitrile-butadiene rubber, thiokol, modification, adhesion, sealants, oil and petrol resistance.
A study was conducted based compositions NBR thiokol and resistance to aging under static compressive strain in air, as well as among mineral oil, cooling liqvuid and gasoline. The influence on the value of the content thiokol static compression deformation of the elastomeric compositions.
В настоящее время наблюдается увеличение производства полимерных изделий. Основным сырьем для производства эластомерных клеев и герметиков являются хлоропреновые каучуки. Но данные полимеры попали в категорию дорогостоящих импортных материалов. Альтернативой поли-хлоропрену (ПХ) можно считать бутадиен-нитрильный каучук. Кроме того, БНК являются перспективными, и с экономической точки зрения, так как в мире наблюдается тенденция к сближению цен БНК и каучуков общего назначения [1]. Как известно, бутадиен-нитрильные каучуки имеют низкие технологические свойства [2]. Бутадиен-нитрильные каучуки с повышенным содержанием нитрил акриловой кислоты - это жесткие каучуки, которые требуют предварительной пластикации. Решением этой проблемы может стать модификация бутадиен-нитрильного каучука полисульфидными олигомерами. Жидкие полисульфидные олигомеры обладают комплексным действием в резиновых смесях на основе диеновых каучу-ков. Они играют роль мягчителя, диспергатора и вулканизующего агента, при их использовании получается вулканизат с хорошим комплексом физико-механических и эксплуатационых свойств [3]. Это открывает широкие возможности для варьирования свойств эластомерных композиций.
В рамках данной работы были оценены стойкость к старению при статической деформации сжатия композиций на основе бутадиен-нитрильного каучука при варьировании соотношения бутадиен-нитрильный каучук-тиокол.
Объектами исследования являлись каучуки БНКС-40АМН (ТУ 38.30313-2006) производства ОАО «Красноярский завод синтетического каучука» и жидкий полисульфидный полимер марки НВБ-2 производства ОАО «Казанский завод синтетического каучука» (ТУ 38.50309-93). В качестве вулканизующих агентов были использованы п-хинондиоксим (п-ХДО) (ТУ 6-02-945-84) в сочетание с диоксидом марганца (ТУ 6-09-01-775-90). При вулканизации тиокола диоксидом марганца дополнительно использован дифенилгуанидин (ТУ 2491001-43220031-2006) совместно с тиурамом Д (ГОСТ 740-76), которые выступал в качестве активаторов вулканизации исследуемых систем.
Резиновые смеси были приготовлены в лабораторном смесителе-пластикордере Брабендер при 100°С, температура вулканизации составляла 150°С. Время вулканизации - 30 мин [4].
Испытание на стойкость к старению при статической деформации сжатия проводили по ГОСТ 9.029-74. Испытание на стойкость к воздействию жидких агрессивных сред при статической деформации сжатия проводили по ГОСТ 9.070-76.
Так как композиции на основе бутадиен-нитрильных каучуков нашли широкое применение в качестве уплотнительного и прокладочного материала и, как известно, тиокол имеет низкий уровень накопления остаточных деформаций при сжатии (ОДС), а наличие бутадиен-нитрильного каучука может способствовать повышению ОДС у композиций. Поэтому представляло интерес оценить изменение основных параметров вулканизата в условиях статической деформации сжатия.
ОДС определяли при комнатной температуре и при температуре 70°С в воздушной среде, степень деформации составляла 25 %.
Рис. 1 - Относительная остаточная деформация сжатия композиций на основе БНКС-40 и тиокола в воздушной среде 23°С и 70°С в течение 72 ч (степень деформации 25%)
Существенное влияние на уровень ОДС оказывает температура испытаний. С ростом температуры накопление остаточной деформации сжатия возрастает. При повышенной температуре введение тиокола от 20% в композиции приводит к существенному повышению уровня ОДС по сравнению с композициями, выдержанными в воздушной среде
при температуре 23°С (рис. 1). Дальнейшее введение тиокола практически не влияет на уровень остаточной деформации сжатия. Возможно, наличие тиокола в композиции при повышенной температуре приводит к частичной деструкции поперечных связей, что влечет за собой изменение условно-равновесного модуля образцов.
Была оценена стойкость композиции на основе бутадиен-нитрильного каучука и тиокола к таким средам, как бензин, тосол, минеральное масло.
ОДС в среде определяли при комнатной температуре и при температуре 70°С, степень деформации составляла 25%.
тить, что в минеральном масле наблюдаются более низкие значения ОДС для композиций на основе бутадиен-нитрильного каучука и тиокола. Значения ОДС для композиций, выдержанных в минеральном масле находятся на уровне 30 % по сравнению с тосолом.
Рис. 3 - Относительная остаточная деформация сжатия композиций на основе БНКС-40 и тиокола в агрессивной среде 70 °Св течение 72 ч (степень деформации 25%)
Таким образом, при повышенной температуре введение тиокола от 20 % в композиции приводит к существенному повышению уровня ОДС по сравнению с композициями, выдержанными в воздушной среде при температуре 23 °С. При экспозиции композиций при повышенной температуре (70°С) значения остаточной деформации сжатия (ОДС) возрастают с увеличением содержания тиокола во всех средах. Значения ОДС для композиций, выдержанных в минеральном масле находятся на уровне 30 % по сравнению с тосолом.
Рис. 2 - Относительная остаточная деформация сжатия композиций на основе БНКС-40 и тиокола в агрессивной среде 23 °С в течение 72 ч (степень деформации 25%)
Как видно из данных, представленных на рис. 2, происходит существенный рост накопления остаточной относительной деформации сжатии (ОДС) с увеличением содержания тиокола в композиции. Относительная остаточная деформация композиций на основе бутадиен-нитрильного каучука и тиокола в среде тосола, бензина и масла возрастает в 2 раза. Уровень накопления ОДС для композиций на основе смеси бутадиен-нитрильного каучука и тиокола ниже по сравнению с композицией на основе тиокола марки НВБ-2, так как композиции имеют высокие значения накопления относительной остаточной деформации. Уменьшение уровня ОДС в смесях с меньшим содержанием тиокола возможно связано с образованием более плотной сеткой поперечных химических связей.
Существенное влияние на уровень ОДС оказывает температура испытания. При экспозиции композиций при повышенной температуре (70°С) значения остаточной деформации сжатия (ОДС) возрастают с увеличением содержания тиокола во всех средах (рис. 3). Возможно, это обусловлено наличием тиокола, что и приводит к формированию менее плотной вулканизационной сетки в образце [5]. Наиболее существенный рост накопления остаточной деформации сжатия при повышенной температуре наблюдается в среде тосола. Следует отме-
© К. Н. Слободкина - асп. каф. химии и технологии переработки эластомеров КНИТУ, [email protected]; Л. Ф. Мустафин - магистрант той же кафедры; Т. В. Макаров - к. т. н., доц. той же кафедры; С. И. Вольфсон - д. т. н., проф. каф. химии и технологии переработки эластомеров КНИТУ.
© K. N. Slobodkina - thepostgraduate student of the department of Chemistry and Technology of Processing elastomers KNRTU, [email protected], L. F. Mustafin - the student of the department of Chemistry and Technology of Processing elastomersKNRTU, T. V. Makarov - Doctor of Science, associate Professor of the department of Chemistry and Technology of Processing elastomers KNRTU, S. I. Volfson - Doctor of Engineering Science, Professor of the department of Chemistry and Technology of Processing elastomers KNRTU.
Литература
1. КотоваС. В. Дисс. канд. техн. наук, Моск. гос. акад. тонкой хим. технологии им. М.В. Ломоносова, Москва, 2009. -149 с.
2. Кирпичников П. А., Аверко-Антонович Л. А. Химия и технология синтетического каучука: 2-е изд. пер. Л.: Химия, 1975 - 69 с.
3. Минкин В.С., Дебердеев Р. Я., Палютин Ф. М., Хакимул-лин Ю. Н., Промышленные полисульфидные олигомеры: синтез, вулканизация, модификация. - Казань: ЗАО «Новое знание», 2004. - 176 с.
4. Особенности вулканизации и упруго-прочностные свойства композиций на основе смеси бутадиен-нитрильного каучука и тиокола / Слободкина К. Н.,Макаров Т. В., Си-раева Р. Ф., ВольфсонС. И. // Вестн. Казан. технол. ун-та. 2011. №14. С.114-118
5. Маслобензостойкие герметизирующие композиции на основе бутадиен-нитрильного каучука и тиокола / Слобод-кина К. Н., РудаковА. А., Макаров Т. В., Вольфсон С.И. // Клеи. Герметики. Технологии.2015. №5.С. 12-14.
