Влияние природы каучука на свойства ДТЭП

 

Влияние природы каучука на свойства динамических термоэластопластов рассматривали на смесях: СКД-СР/ПЭНД и СКЭПТ-712/ПЭНД. Вулканизаты на основе каучуков СКД-СР и СКЭПТ-712 имеют различные предельные показатели (рис.3.2.1.).

 

Рис.3.2.1 Кривые растяжения вулканизованных каучуков: СКЭПТ 712 (1), СКД-СР (2)

 

На рис.3.2.2 представлены кривые растяжения ДТЭП на основе СКЭПТ и СКД-СР с концентрацией каучука 30 и 40%. Для динамических вулканизатов на основе СКЭПТ с концентрацией каучука 30% характерно растяжение с образованием зуба текучести. С увеличением концентрации каучука до 40 мас. % зуб текучести вырождается, но образец деформируется неоднородно. Для динамических вулканизатов на основе каучука СКД-СР характерно однородное деформирование. Можно сделать вывод, что на характер деформирования влияет природа каучука.

 

Рис.3.2.2 Кривые растяжения ДТЭП состава: 30%СКЭПТ/ПЭНД (1), 40%СКЭПТ/ПЭНД (2), 30%СКД-СР/ПЭНД (3), 40%СКД-СР/ПЭНД (4).

 

При концентрации каучука 30% ДТЭП с каучуком СКД-СР разрушается при напряжении 14,7 МПа, прочность при разрыве ДТЭП со СКЭПТ гораздо выше - 40,3 МПа (табл.3.2.1). Можно предположить, что более высокие прочностные показания динамических вулканизатов на основе каучука СКЭПТ-712 связаны с большей прочностью каучука СКЭПТ-712 (рис.3.2.1). Деформационно-прочностные показатели ДТЭП на основе СКЭПТ-712/ПЭНД выше, чем у динамических вулканизатов на основе СКД-СР/ПЭНД. При совмещении полимеров с близкими параметрами растворимости можно ожидать в системе образование развитого межфазного слоя. Чем выше межфазные взаимодействия каучука с пластиком, тем лучшими физико-механическими свойствами будут обладать композиции на их основе [29].

Таблица 3.2.1 Механические свойства механических смесей и ДТЭП на основе ПЭНД 276-73 ^*

Каучук	Концентрация каучука,%	Прочность при разрыве, σ, МПа	Относительное удлинение εотн,%	Остаточное удлинение εост,%
СКД-СР	0	39	620	600
	30
	40
	100	2,2	480	-
СКЭПТ - 712	0	39	620	600
	30
	40
	100	4,3	332	-

 

^* в числителе - для материалов без вулканизующих систем

в знаменателе - для материалов с вулканизующими системами

3.3 Старение ДТЭП на основе ПЭНД/СКЭПТ-712, ПЭНД/СКД-СР и ПП/СКД-СР, содержащих 40 % каучука

 

Старение провели в условиях повышенной температуры (70^оС) в течение 24 ч. После искусственного старения, характер растяжения ДТЭП не изменяется: как исходный, так и состаренный материалы деформируются одинаково: с образованием шейки (рис.3.3.1) - ДТЭП на основе СКЭПТ/ПЭНД, однородно СКД-СР/ПЭНД (рис.3.3.2) и СКД-СР/ПП (рис.3.3.3). Однако изменяются деформационно-прочностные характеристики.

 

Рис.3.3.1 Кривые растяжения исходного (1) и состаренного (2) ДТЭП состава 40 мас. % СКЭПТ марки 712 - 60 мас. % ПЭНД марки 276-73.

Рис.3.3.2 Кривые растяжения исходного (1) и состаренного (2) ДТЭП состава 40 мас. % СКД-СР - 60 мас. % ПЭНД марки 276-73

 

Рис.3.3.3 Кривые растяжения исходного (1) и состаренного (2) ДТЭП состава 40 мас. % СКД-СР - 60 мас. % ПП марки Каплен

 

В табл.3.3.1 приведены механические свойства динамических вулканизатов, подвергшихся искусственному старению.

Для ДТЭП, подвергшихся старению, на основе ПЭНД/СКД-СР и ПП/СКД-СР, не изменяются характер деформирования и механические характеристики. Что говорит о стабильности ДТЭП на основе каучука СКД-СР.

Для динамических вулканизатов на основе каучука СКЭПТ характерно незначительное увеличение относительного удлинения и прочности во время термоокислительного старения, что связано с дополнительным структурированием СКЭПТ.

Таблица 3.3.1 Механические свойства динамических вулканизатов с содержанием каучука 40% на основе: ПЭНД /СКЭПТ-712, ПЭНД /СКД-СР, и ПП/СКД-СР, подвергшихся искусственному старению ^*

ДТЭП	Прочность при разрыве σ, МПа	Относительное удлинение εс,%	Остаточное удлинение εост,%
СКД-СР/ПП
СКД-СР/ПЭНД
СКЭПТ/ПЭНД

^*в числителе - свойства исходного ДТЭП,

в знаменателе - свойства состаренного ДТЭП

Таким образом, ДТЭП на основе каучука СКД-СР стойки к термоокислительному старению; в сравнении с ДТЭП на основе СКЭПТ-712, более стабильны, под действием повышенной температуры свойства не изменяются.

Таким образом, ДТЭП на основе 1,2-ПБ имеют высокие характеристики, сочетающие эластичные и эксплуатационные свойства вулканизованных резин и конструкционные свойства термопластов при переработке. Можно предложить их в производстве формовых и неформовых изделий для предприятий автомобилестроения и стройиндустрии.

В соответствии с ГОСТ 30547-97 на рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы можно предложить использование ДТЭП на основе 60%ПЭНД/40%СКД-СР в качестве рулонных кровельных материалов, т.к. они соответствуют поставленным требованиям (табл.3.3.2).

 

Показатели	По ГОСТ 30547-97	ДТЭП на основе ПЭНД/40%СКД-СР
Условная прочность при разрыве, МПа	Не менее 8	13,8
Относительное удлинение, %	Не менее 200	320
Термоусадка после 6ч. Термостатирования %, 70оС	Не более 2	0,5

 

Заключение

 

В представленной работе были исследованы динамические термоэластопласты на основе ПЭВП и СКД-СР, и ПП и СКД-СР. В качестве вулканизующей системы использовали серную сшивающую систему. Установлено, что с увеличением содержания каучука в материалах реализуется переход от растяжения с образованием и ростом шейки к макрооднородному деформированию. Прочность материалов с увеличением концентрации каучука уменьшается, а относительное удлинение - увеличивается. Показано, что природа матрицы влияет на деформационное поведение механических смесей. Вне зависимости от характера растяжения матрицы, динамические вулканизаты на основе ПЭНД или ПП с концентрацией каучука СКД-СР 40% деформируются однородно и имеют высокие деформационно-прочностные свойства.

Изучив влияние каучука на свойства ДТЭП, пришли к выводу, что природа каучука также оказывает влияние на механические свойства ДТЭП. Концентрация каучука, при которой происходит переход от неоднородного деформирования к однородному также зависит от природы каучука.

ДТЭП на основе ПП имеют прочность несколько выше, чем прочность ДТЭП на основе ПЭ, и меньшие значения остаточного и относительного удлинений. Также динамические вулканизаты на основе ПП сохраняют достаточную текучесть для дальнейшей переработки.

ДТЭП на основе каучука СКД-СР стойки к термоокислительной деструкции.

Выводы

 

1. Проведен анализ свойств механических смесей и динамических вулканизатов на основе 1,2-полибутадиенового каучука СКД-СР и ПЭНД или ПП.

2. Изучено влияние матрицы и каучука на свойства ДТЭП. Природа каучука и термопласта оказывает влияние на характер деформирования и механические свойства.

3. Показано, что увеличение содержания 1,2-полибутадиена приводит к увеличению деформируемости, но снижению прочности ДТЭП на его основе. Содержание каучука при переходе от неоднородного к однородному деформированию зависит от свойств матричного полимера. Показано, что при содержании каучука СКД-СР 40% ДТЭП на основе как ПЭ, так и ПП деформируются однородно.

4. Установлено, что динамическая вулканизация не влияет на кристаллическую структуру матрицы: сохраняются степень кристалличности и температура плавления.

5. ДТЭП на основе 1,2-полибутадиена/ПП сохраняют текучесть, что говорит о возможности вторичной переработки.

6. Установлено, что концентрация каучука, при которой происходит переход от неоднородного деформирования к однородному, зависит от природы каучука и для ДТЭП на основе СКД-СР этот переход происходит при более низких концентрациях каучука в сравнении с ДТЭП на основе СКЭПТ.

7. Показано, что при искусственном старении ДТЭП на основе СКД-СР более стабильны и сохраняют свои свойства в сравнении с ДТЭП на основе СКЭПТ.

Список используемой литературы

 

1. http://kvart. knet.ru/rus/dtep. htm

2. Setua D. K., Soman C., Bhowmick A. K. // Polymer Engineering and Science. 2002. Vol.42. №1.

3. Пат. США № 3037954 (12.03.1962г.). / Gessler A.М., Hasslet W. H.

4. Савельева Н.В., Ланина Т.Ф., Пыжова Е.Д., Гринько Д.В. // Каучук и резина. 2006. №2.

5. Вольфсон С.И. Динамически вулканизованные термоэластопласты. М.: Наука, 2004

6. Коран А.И., Патея Р.П. // Сб. препринтов Межд. конф. по каучуку и резине. Киев, 1978. Т.3.

7. Канаузова А.А., Юмашев М.А., Донцов А.А. Получение термопластичных резин методом динамической вулканизации и их свойства. Тем. обзор. М.: ЦНИИТЭНефтехим. 1985

8. Баранов А.О., Котова А.В., Зеленецкий А.Н., Прут Э.В. Влияние характера химической реакции на структуру и свойства смесей при реакционном смешении полимеров. // Успехи химии. 1997. Т.66. С.972-984.

9. Ермаков С.Н., Кербер М.Л., Кравченко Т.П. Химическая модификация и смешение полимеров при реакционной экструзии. // Пласт. массы. 2007. № 10.

10. Прут Э.В., Зеленецкий А.Н., Чепель Л.М., Ерина Н.А., Дубникова И.Л., Новиков Д.Д. Термопластичная эластомерная композиция и способ ее получения // Патент №206927 Б.И. 1996. №32.

11. Coran A. Y., Patel R.rubber-thermoplastic composition. Part IV. Thermoplastic vulcanizates from various rubber-plastic comdination. // Rubber Chem. Technol. 1981. Vol.54.

12. Ерина Н.А., Карпова С.Г., Леднева О.А., Компаниец Л.В., Попов А.А., Прут Э.В. Влияние условий смешения на структуру и свойства смеси полипропилен - тройной этилен - пропиленовый сополимер. // Высокомолек. соед.Б. 1995. Т.37. №8.

13. Гугуева Т.А., Канаузова А.А., Резниченко С.В. Влияние вулканизующей системы на свойства термопластичных эластомеров на основе композиции этилен-пропиленового каучука и полиэтилена. // Каучук и резина. 1998. №4.

14. Мединцева Т.И., Купцов С.А., Сергеев А.И., Прут Э.В. Влияние состава вулканизующей системы на структуру и свойства динамически вулканизованных смесей изотактического полипропилена и этиленпропиленового эластомера, Высокомолекулярные соединения, 2006, том 48, № 9.

15. . Abdou-Sabet S., Puydak R. C., Rader C. P. // Rubber Chem. Technol. 1996. V.69. №3.

16. Мединцева Т.И., Ерина Н.А., Прут Э.В. Особенности структуры и механических свойств смесей изотактического полипропилена и тройного этиленпропиленового эластомера // Высокомолекулярные соединения, том 50, №6.

17. Юловская В.Д. Динамические термоэластопласты. Технология, структура и свойства, Учебное пособие. М: МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2008

18. Пат. 2069217 Россия. 1996 // Б.И. 1996. № 32.

19. Баркнелл К.Б. Ударопрочные пластики. Л.: Химия, 1981. Gallagher M. T. // Rubber World. 1994. V.211. №3. Р.26.

20. Dao K. C. // J. Appl. Polym. Sci. 1982. V.27. ‹ 12.

21. Мединцева Т.И., Компаниец Л.В., Чадаев Д.В., Прут Э.В., Влияние динамической вулканизации на механические свойства смесей изотактического полипропилена и и тройного этиленпропиленового эластомера // Высокомолекулярные соединения, 2004, том 46, № 3.

22. Успехи химии и физики полимеров, Химия, М. 1970

23. Бойкова И.Н. Динер Е.З. Пром-сть СК. 1976. №10

24. Аксенов В.И., Соколова А.Д., Афанасьева В. В,, Арест-Якубович А.А., Свойства растворного 1,2-полибутадиена, полученного на каталитических системах н-бутиллитий - тетрагидрофурфурилат натрия (калия), Каучук и резина, 1990 №11

25. Демидова Н.М. Федюкин Д.Л., Шутилин Ю.Ф., Канаузова А.А. Зависимость свойств смесей и резин от структурных особенностей каучуков СКД-СР, Каучук и резина, 1986. №5

26. Куперман Ф.Е., Степанова Л.И., Марков И.Р. и др. "Влияние содержания 1,2звеньев в бутадиеновых каучуках на свойства шинных смесей и резин". Каучук и резина. 1994, №2.

27. Адамова Л.В., Корнякова Т.Ю., Тагер А.А., Шершнев В.А., Шундрина И.К., Юловская В.Д. / Высокомолек. соед.А. 1996. Т.38. №8. С.1362-1366.

28. www.polymers-money.com

29. Земский Д.Н., Иванов В.П., Казаков Ю.М., Вольфсон С.И., Использование гидрированных эластомеров в смесевых и динамических термоэластопластах. Каучук и резина, 2005, №2.

30. Федюкин Д.Л., Махлис Ф.А., Технические и технологические свойства резин, Москва, 1985

31. Фирсова Е.Н., Юловская В.Д., Влияние структуры 1,2-полибутадиенов на стойкость материалов к действию агрессивных сред (кислорода и озона). МГАТХТ им. М.В. Ломоносова, Москва 2002

32. Стереорегулярные каучуки. Под редакцией У. Солтмена.1, 2 части. Москва, 1981 год.

33. Гугуева Т. А, Канаузова А.А., Ревякин Б.И., Донцов А.А. Особенности термического старения термопластичных эластомеров на основе композиций этиленпропиленового каучука с полипропиленом, Каучук и резина, 1996, №6

34. Сухотина Т.М., Борисова Н.Н. Свойства этиленпропиленовых каучуков и резин на их основе. Тем. Обзор. М.: ЦНИИ-Тэнефтехим, 1973.

35. Бойкова И.Н., Монгайт Е.З., Дроздов Б.Т., Ермакова И.Н. Свойства резин на основе СКД-СР и СКДЛБ, Каучук и резина, 1991, №7

36. В.С. Ким, Химия и технология диэлектрических материалов. Учебное пособие, Издательство ТПУ, Томск 2005

37. Д.В. Ван Кревелен, Свойства и химическое строение полимеров, Москва, "Химия", 1976

38. Прут Э.В., Зеленецкий А.Н., Чепель Л.М., Ерина Н.А., Дубникова И.Л., Новиков Д.Д. // Патент №2069217 C1, Б.И. 1996. №32.