Влияние содержания метилового эфира ЖКТМ на кинетику вулканизации - конспект - Химия - Часть 1, Конспект из Химия
zaycev_ia
zaycev_ia21 June 2013

Влияние содержания метилового эфира ЖКТМ на кинетику вулканизации - конспект - Химия - Часть 1, Конспект из Химия

PDF (957.3 KB)
22 страница
221количество посещений
Описание
I.M. Sechenov Moscow Medical Academy. Реферат по химии. Таблица 9 - Влияние содержания метилового эфира ЖКТМ на кинетику вулканизации при испытании на реометре Монсанто ненаполненных резиновых смесей на основе каучука С...
20очки
пункты необходимо загрузить
этот документ
скачать документ
предварительный показ3 страница / 22
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
предварительный показ закончен
консультироваться и скачать документ
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
предварительный показ закончен
консультироваться и скачать документ

4

Таблица 9 - Влияние содержания метилового эфира ЖКТМ на

кинетику вулканизации при испытании на реометре Монсанто

ненаполненных резиновых смесей на основе каучука СКИ-3

Температура испытания 143С

Показатели

Содержание МЭЖКТМ, масс.ч. Контроль

0 2 5 10 15 30 60

Стеа- ринов

ая кисло

та Максимальный

крутящий момент,

Н*м

15 25,7 24,9 23,0 21,1 17,9 9,8 27,0

Минимальный

крутящий момент,

Н*м

8,8 8,1 8,2 6,9 6,2 5,2 3,6 9,4

Время начала

вулканизации, мин 35,5 28,0 20,5 16,3 13,7 12,1 10,2 35,5

Оптимальное время

вулканизации, мин 44,3 40,8 27,5 20,9 17,5 15,2 12,8 44,5

Скорость

вулканизации, %/мин 6,7 7,8 14,3 21,7 26,3 32,3 38,5 6,3

Суммируя эти трехкратные испытания, можно отметить, что минимальный

крутящий момент (Мmin), характеризующий начальную вязкость резиновых смесей, и

максимальный крутящий момент (Мmax), характеризующий жесткость

вулканизованных резин. Для резиновых смесей, содержащих до 5 масс.ч. олеохимиката

и для контрольных резиновых смесей, содержащих стеариновую и олеиновую кислоту,

максимальный крутящий момент практически одинаков.

При увеличении содержания олеохимиката (от 10 масс.ч. и более) имеет место

снижение и Мmin и Мmax, что, по-видимому, можно связать с нарастающим

проявлением пластифицирующих свойств олеохимиката (и с нарастающей деструкцией

каучука в период введения олеохимиката на вальцах).

4

4

Таблица 10 - Влияние содержания метилового эфира ЖКТМ на

кинетику вулканизации при испытании на реометре Монсанто

ненаполненных резиновых смесей на основе каучука СКИ-3 (через

три месяца)

Температура испытания 143С

Показатели

Содержание МЭЖКТМ, масс.ч. Контроль

0 2 5 10 15 30 60

Стеа

рино

вая

кисл

ота

Олеи

нова

я

кисл

ота

Максимальный

крутящий момент, Н*м 26,4 25,2 24,5 22,8 20,9 16,5 10,1 26,2 25,0

Минимальный крутящий

момент, Н*м 7,5 7,0 7,3 6,0 6,1 4,6 3,5 7,4 6,7

Время начала

вулканизации, мин 29,1 23,2 18,0 13,7 11,6 10,6 9,9 20,0 20,5

Оптимальное время

вулканизации, мин 43,5 31,6 25,3 18,8 15,5 13,6 12,7 43,2 43,7

Скорость вулканизации,

%/мин 6,9 11,9 13,7 19,6 25,6 33,3 35,7 4,3 4,0

Уже при равных дозировках олеохимиката и жирных кислот в резиновых

смесях проявляется тенденция к сокращению времени начала вулканизации и

оптимального времени вулканизации резиновых смесей с олеохимикатом. С

увеличением содержания олеохимиката в резиновых смесях скорость вулканизации

значительно увеличивается. Трехмесячная вылежка анализируемых и контрольных

резиновых смесей не изменяет закономерностей изменения их вулканизационных

характеристик (табл.10).

Вулканизуя анализируемые резиновые смеси, диапазон времен вулканизации

подбирали, учитывая ускорение вулканизации с ростом содержания олеохимиката.

4

Результаты определения физико-механических показателей анализируемых резин

представлены в таблицах 12-17 и на рисунках 3-7.

4

Таблица 11 - Влияние содержания метилового эфира ЖКТМ на

кинетику вулканизации при испытании на реометре Монсанто

ненаполненных резиновых смесей на основе каучука СКИ-3

Температура испытания 155С

Показатели

Содержание МЭЖКТМ, масс.ч. Контроль

0 0,16 2 5 10 15 30 60

Стеа

рино

вая

кисл

ота

Оле

инов

ая

кисл

ота

Максимальный

крутящий момент,

Н*м

26,5 26,2 25,5 24,0 22,1 20,0 16,7 8,9 26,5 26,3

Минимальный

крутящий момент,

Н*м

9,0 8,8 8,2 8,0 6,8 5,9 4,8 3,0 9,7 8,0

Время начала

вулканизации, мин 15,0 14,0 10,5 8,2 6,5 5,8 5,2 4,6 16,8 11,5

Оптимальное время

вулканизации, мин 22,6 21,2 13,9 10,4 8,4 7,4 6,6 5,7 22,6 22,4

Скорость

вулканизации,

%/мин

13,1 13,9 29,4 45,4 52,6 62,5 71,4 90,9 17,2 9,2

4

4

Таблица 12 - Влияние содержания метилового эфира ЖКТМ на

физико-механические характеристики ненаполненных резин на

основе каучука СКИ-3

Режим вулканизации: температура 143С, время 30 минут.

Показатели

Содержание метилового эфира ЖКТМ, масс.ч. Контроль

0 0,16 2 5 10 15 30 60

Стеа

рин

овая

кисл

ота

Оле

инов

ая

кисл

ота

Условное напряжение

при удлинении 300%,

Мпа

0,4 1,4 1,2 1,2 0,8 0,4 0,4 - 0,8 0,8

Условное напряжение

при удлинении 500%,

Мпа

0,8 3,9 3,3 2,8 2,0 1,6 0,8 - 1,5 1,5

Условная прочность

при растяжении, МПа 9,3 29,8 29,8 26,4 23,3 19,4 15,2 6,1 9,6 9,6

Удлинение при

разрыве, % 930 760 770 790 820 860 930 1190 740 740

О т н о с и т е л ь н о е

о с т а т о ч н о е

удлинение, %

3 13 8 7 8 6 4 5 2 2

4

Таблица 13 - Влияние содержания МЭЖКТМ на

физико-механические характеристики ненаполненных резин на

основе СКИ-3

Показатели Содержание метилового эфира ЖКТМ, масс.ч.

0 0,16

Продолжительность

вулканизации при 143С 30 40 50 60 30 40 50 60

Условное напряжение

при удлинении 300%,

Мпа

0,4 1,2 1,2 1,2 1,4 1,3 1,2 0,8

Условное напряжение

при удлинении 500%,

Мпа

0,8 3,5 2,7 2,4 3,9 3,4 2,8 2,4

Условная прочность при

растяжении, МПа 9,3 31,1 27,2 25,9 29,8 30,6 26,7 27,4

Удлинение при разрыве,

% 930 760 780 790 760 770 780 820

О т н о с и т е л ь н о е

остаточное удлинение,

%

3 10 6 5 13 11 7 6

Дисперсия по

прочности 0,693 0,077 0,075 0,044 0,126 0,037 0,027 0,003

Д о в е р и т е л ь н ы й

интервал 1,16 0,39 0,38 0,29 0,49 0,27 0,23 0,08

4

Таблица 14 - Влияние содержания МЭЖКТМ на

физико-механические характеристики ненаполненных резин на

основе СКИ-3

Показатели Содержание метилового эфира ЖКТМ, масс.ч.

2 5

Продолжительность

вулканизации при 143С 30 40 50 60 25 30 40 50

Условное напряжение

при удлинении 300%,

Мпа

11,2 0,8 0,8 0,8 1,4 1,2 0,8 0,9

Условное напряжение

при удлинении 500%,

Мпа

3,3 2,9 2,5 2,0 2,7 2,8 2,0 1,8

Условная прочность при

растяжении, МПа 29,8 27,4 24,1 25,6 26,8 26,4 25,3 24,7

Удлинение при разрыве,

% 770 790 810 820 770 790 800 830

О т н о с и т е л ь н о е

остаточное удлинение,

%

8 8 6 5 8 7 7 6

Дисперсия по

прочности 0,018 0,007 0,005 0,005 0,022 0,02 0,006 0,006

Д о в е р и т е л ь н ы й

интервал 0,19 0,12 0,39 0,39 0,21 0,2 0,11 0,11

4

Таблица 15 - Влияние содержания МЭЖКТМ на

физико-механические характеристики ненаполненных резин на

основе СКИ-3

Показатели Содержание метилового эфира ЖКТМ, масс.ч.

10 15

Продолжительность

вулканизации при 143С 17 20 30 40 15 17 20 30

Условное напряжение

при удлинении 300%,

Мпа

0,8 0,8 0,8 0,8 0,9 0,8 0,4 0,4

Условное напряжение

при удлинении 500%,

Мпа

2,4 2,2 2,0 2,0 1,8 1,9 1,7 1,6

Условная прочность при

растяжении, МПа 20,2 21,1 23,3 23,0 23,1 20,7 17,6 19,4

Удлинение при разрыве,

% 760 790 820 840 820 800 810 860

О т н о с и т е л ь н о е

остаточное удлинение,

%

8 8 8 4 8 6 4 6

Дисперсия по

прочности 0,035 0,014 0,011 0,004 0,027 0,027 0,020 0,020

Д о в е р и т е л ь н ы й

интервал 0,26 0,16 0,15 0,09 0,23 0,23 0,2 0,2

4

Таблица 16 - Влияние содержания МЭЖКТМ на

физико-механические характеристики ненаполненных резин на

основе СКИ-3

Показатели Содержание метилового эфира ЖКТМ, масс.ч.

30 60

Продолжительность

вулканизации при 143С 13 17 20 30 11 17 20 30

Условное напряжение

при удлинении 300%,

МПа

0,8 0,4 0,4 0,4

Условное напряжение

при удлинении 500%,

МПа

1,5 1,2 0,8 0,8

Условная прочность при

растяжении, МПа 21,1 19,2 14,3 15,2 10,1 9,9 9,6 6,1

Удлинение при разрыве,

% 880 890 900 930 1130 1150 1190 1190

О т н о с и т е л ь н о е

остаточное удлинение,

%

7 7 6 4 6 8 8 5

Дисперсия по

прочности 0,05 0,044 0,017 0,003 0,045 0,008 0,007 0,005

Д о в е р и т е л ь н ы й

интервал 0,31 0,29 0,18 0,08 0,29 0,12 0,11 0,10

4

Таблица 17 - Влияние содержания МЭЖКТМ на

физико-механические характеристики ненаполненных резин на

основе СКИ-3

Показатели Контрольные смеси

Стеариновая кислота Олеиновая кислота

Продолжительность

вулканизации при 143С 30 40 50 60 30 40 50 60

Условное напряжение

при удлинении 300%,

МПа

0,8 1,5 1,1 1,1 0,8 1,2 1,2 0,9

Условное напряжение

при удлинении 500%,

МПа

1,5 3,8 2,7 2,6 1,5 2,7 2,7 2,2

Условная прочность при

растяжении, МПа 9,6 31,5 28,1 27,1 9,6 29,9 29,2 28,7

Удлинение при разрыве,

% 740 760 780 800 740 760 780 770

О т н о с и т е л ь н о е

остаточное удлинение,

%

2 10 8 6 2 11 9 7

Дисперсия по

прочности 0,058 0,038 0,019 0,01 0,042 0,013 0,01 0,003

Д о в е р и т е л ь н ы й

интервал 0,33 0,27 0,19 0,14 0,28 0,16 0,14 0,08

4

4

4

4

Как видно из рис. 3-7, и таблиц 12-17 с ростом содержания олеохимиката в

резиновой смеси наблюдается изменение физико-механических характеристик резин:

снижение условных напряжений при заданном удлинении и условной прочности при

растяжении, но однородность резин растет. Такая картина имеет место как для резин,

свулканизованных в оптимуме, так и для резин, свулканизованных в течение

одинакового времени (30 минут при температуре 143С), причем уровень падения

изучаемых характеристик меньше для резин, свулканизованных в оптимуме.

Степень сшивания резин, определяемая по величине набухания резин в

толуоле, снижается с увеличением дозировки МЭЖКТМ в резине (рис. 8, табл. 18).

Следует отметить, что уровень физико-механических характеристик резин с МЭЖКТМ

и стеариновой и олеиновой кислотой практически одинаков, а однородность

анализируемых резин выше по сравнению с контрольными резинами.

Таким образом, на основании полученных данных можно предварительно

заключить, что олеохимикаты (на примере МЭЖКТМ) в резиновых смесях и

вулканизатах могут выполнять функции диспергатора ингредиентов, вторичного

активатора вулканизации резиновых смесей, технологической добавки и мягчителя.

4

Таблица 18 - Влияние содержания метилового эфира ЖКТМ на величину

ацетонового экстракта и степень набухания ненаполненных резин

на основе каучука СКИ-3

Режим вулканизации: температура 143С, время 30 минут.

Показатели

Содержание метилового эфира ЖКТМ, масс.ч. Контроль

0 0,16 2 5 10 15 30 60

Сте

ари

нов

ая

кис

лот

а

Оле

ино

вая

кис

лот

а

Величина ацетонового

экстракта, %

Э к с п е р и м е н т а л ь н а я

САээ

Расчетная САэр

Отношение САЭэ/САэр

1,8 1,8 2,9

1,8

1,6

5,0

4,4

1,14

8,9

8,4

1,06

12,9

12,2

1,06

21,6

21,7

0,99

35,4

35,6

0,99

2,0 3,8

Степень набухания в

толуоле после удаления

ацетонового экстракта

3,7 3,8 3,9 4,0 4,4 4,8 5,5 9,8 3,7 3,5

Степень набухания до

удаления ацетонового

экстракта

3,6 3,6 3,7 3,8 3,9 4,0 4,1 5,9 3,7 3,4

4

Таким образом, исследуемые в работе олеохимикаты достаточно хорошо

совмещаются с эластомерами, вступают во взаимодействие с каучуками и

ингредиентами вулканизующей группы, диспергируя ингредиенты и активируя

вулканизацию резиновых смесей.

В связи с дефицитом и высокой стоимостью жирных кислот в России работы

по поиску новых диспергаторов ингредиентов и вторичных активаторов вулканизации

является актуальным.

Представляло интерес оценить эффективность олеохимикатов различного

химического строения в качестве вторичных активаторов вулканизации резиновых

смесей. Для этого использовали олеохимикаты – сложные эфиры карбоновых кислот,

взамен стеариновой (или олеиновой) кислоты в резиновых смесях на основе каучука

СКИ-3. В качестве контрольных готовили резиновые смеси, содержащие стеариновую

(или олеиновую) кислоту, в тех же количествах, а также резиновую смесь, не

содержащую вторичного активатора (см. таблицу 2).

Из данных кинетики вулканизации анализируемых и контрольных резиновых

смесей на реометре Монсанто (см. приложение к таблице 19), следует, что все

анализируемые олеохимикаты и контрольные стеариновая и олеиновая кислоты

обеспечивают одинаковый уровень минимального и максимального крутящего

моментов. Но в присутствие олеохимикатов проявляется тенденция к снижению

4

времени начала вулканизации и оптимального времени вулканизации резиновых

смесей. Среди причин ускорения вулканизации резиновых смесей с олеохимикатами

можно назвать их низкое кислотное число (жирные кислоты имеют высокое кислотное

число), повышенную ненасыщенность (особенно в сравнении со стеариновой

кислотой). Причем тенденция к ускорению вулканизации усиливается при переходе от

пентола к димеризованным продуктам и олеохимикатам с нормальным строением

спиртового радикала, а внутри последней группы – с уменьшением длины спиртового

радикала. Основная причина ускорения вулканизации резиновых смесей с

олеохимикатами – их высокая совместимость с каучуком, увеличивающаяся от пентола

к эфирам с нормальным строением спиртового радикала.

С помощью золь-гель анализа исследуемых и контрольных вулканизатов

(свулканизованных за одинаковое время) удалось установить, что эти резины имеют

одинаковую долю активных цепей, отличаясь содержанием золь-фракции и общей

степенью сшивания: у резин с олеохимикатами содержание золь-фракции выше, а

степень сшивания, определенная по равновесному набуханию, ниже.

Уровень упруго-прочностных и деформационных характеристик

анализируемых и контрольных вулканизатов, полученных в течение одинакового

времени вулканизации, практически одинаков (табл. 21, 22).

Анализ структурных параметров вулканизационных сеток определенных

методом Муни-Ривлина показал (табл. 23), что анализируемые резины, имея

практически одинаковые значения эластической константы С1, характеризующей

химические связи в резинах, отличаются меньшими значениями упругой постоянной

С2, характеризующей уровень физического межмолекулярного взаимодействия, что,

по-видимому, может быть связано с высокой совместимостью олеохимикатов с

каучуком и, быть связано с лучшей диспергирующей способностью олеохимикатов на

основе нормальных алифатических спиртов.

Следует отметить меньший разброс численных значений определяемых

параметров у вулканизатов с олеохимикатами за исключением резин с пентолом, что,

по-видимому, связано с низкой его совместимостью с каучуком.

Таким образом, олеохимикаты обеспечивают получение более однородных

резин, а, следовательно, являются более эффективными диспергаторами, нежели

стеариновая и олеиновая кислоты.

4

4

Таблица 19 - Влияние химической природы олеохимиката на кинетику

вулканизации при испытании на реометре Монсанто

ненаполненных резиновых смесей на основе каучука СКИ-3

Температура испытания 143С

Показатели

Тип олеохимиката Контроль

М ети

ловые

э ф и р

ы

Ж К Т

М

П р о п

иловы

е

э ф и р

ы

Ж К Т

М

Бутил

о в ы е

э ф и р

ы

Ж К Т

М

Изо-п

ропил

о в ы е

э ф и р

ы

Ж К Т

М

Д и э ф

и р ы

дикар

бонов

ы х

кисло

т

П е н т

ол

Стеар

инова

я

кисло

та

О л е и

новая

кисло

та

Б е з

олеох

имика

та

Минимальный

к р у т я щ и й

момент, Н*м

9,0 9,5 9,7 9,1 9,5 9,5 5,0 5,4 9,8

Максимальный

к р у т я щ и й

момент, Н*м

22,7 23,6 23,5 24,4 24,0 24,0 24,2 25,0 24,0

Время начала

вулканизации,

мин

20,9 25,8 21,8 32,5 26,9 30,9 33,0 21,5 21,5

Оптимальное

в р е м я

вулканизации,

мин

25,6 33,4 27,2 42,8 35,1 39,0 43,9 41,3 28,3

С к о р о с т ь

вулканизации,

%/мин

21,3 13,1 18,5 9,7 12,2 12,3 7,2 5,0 14,7

4

Таблица 20 - Влияние химической природы олеохимиката на структурные

параметры сетки ненаполненных вулканизатов на основе каучука

СКИ-3

Режим вулканизации: температура 143С, время 40 минут

Показатели

Тип олеохимиката Контроль

М ети

ловые

э ф и р

ы

Ж К Т

М

П р о п

иловы

е

э ф и р

ы

Ж К Т

М

Бутил

о в ы е

э ф и р

ы

Ж К Т

М

Изо-п

ропил

о в ы е

э ф и р

ы

Ж К Т

М

Д и э ф

и р ы

дикар

бонов

ы х

кисло

т

П е н т

ол

Стеар

инова

я

кисло

та

О л е и

новая

кисло

та

Б е з

олеох

имика

та

С о д е р ж а н и е

а ц е т о н о в о г о

экстракта, %

3,09 2,8 3,15 2,2 3,1 3,0 3,2 2,4 1,6

С о д е р ж а н и е

золь-фракции 0,012 0,011 0,011 0,018 0,015 0,017 0,008 0,012 0,017

С т е п е н ь

сшивания 8,34 8,74 8,4 6,53 7,24 7,47 9,06 8,29 5,94

Доля активных

цепей 0,88 0,89 0,88 0,79 0,87 0,87 0,89 0,88 0,84

Объемная доля

полимера 0,16 0,17 0,17 0,17 0,17 0,18 0,19 0,19 0,16

Р а в н о в е с н а я

с т е п е н ь

набухания

5,48 5,25 5,03 5,26 5,12 4,90 4,70 4,78 5,32

комментарии (0)
не были сделаны комментарии
Напиши ваш первый комментарий
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
Docsity не оптимизирован для браузера, который вы используете. Войдите с помощью Google Chrome, Firefox, Internet Explorer 9+ или Safari! Скачать Google Chrome