Химия и химическая технология/ 1.Пластмассы, полимерные и синтетические материалы, каучуки, резино – технические изделия, шины и их производство

Есиркепова М.М., Надиров К.С., Тулебаева А., Мамаков Н.

Южно – Казахстанский Государственный Университет им. М.Ауезова

Экологически безопасные модификаторы на основе отходов производства

Уникальная способность резинометаллических конструкций поглощать вибрации и ударные нагрузки широко используются в различных отраслях промышленности, особен6но в автомобиле- и самолетостроении. Резинометаллические детали являются необходимой частью конструкций многих машин и аппаратов.

Армированные резиновые изделия, например автомобильные шины, приводные ремни, транспортерные ленты, амортизаторы и др., обычно подвергаются усиленным динамическим нагрузкам. Для успешной реализации способности резины поглощать энергии и равномерно распределять напряжение между армирующими элементами необходимо обеспечивать прочную связь армирующего материала с эластомерной матрицей. Поэтому повышение прочности связи резины с металлом являлось и является до настоящего времени одной из основных проблем в области производства армированных резиновых изделий [1].

Прогресс машиностроения, автомобильной и авиационной промышленности, вызвал значительное повышение спроса на резинометаллические детали и изделия. Поиски решения проблемы крепления резины к металлу привели к разработке многочисленных способов, нашедших отражение в патентной литературе [2].

В современных условиях значительно возросли требования к прочности связи резины с металлом в связи с тенденцией к уменьшению слойности изделий, интенсификацией процессов их производства и экологически безвредной эксплуатации, возрастанием нагрузок и скоростей.

Рост производства металлокорда и расширение его применения в шинах и РТИ вызвали существенное развитие исследований по креплению резины к металлу, в особенности к металлокорду [3].

Методы крепления резины к металлу в процессе вулканизации (методы горячего крепления) можно разделить на 3 группы: применение синтетических адгезивов, повышение адгезионной способности поверхности металла путем нанесения специальных покрытий (например, оцинкование, латунирование) и повышение адгезионной способности резины путем введение специальных добавок.

В наших исследованиях в качестве таких добавок мы использовали блоксополимер на основе эпоксиксилитана и фенолоформальдегидной смолы (ЭФФБ). Как было показано в ранее опубликованных работах [4,5], модификация фенолоформальдегидных олигомеров различными многофункциональными и реакционноспособными соединениями позволяет получить модифицированные фенолоформальдегидные олигомеры с улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами.

Блоксополимер получают при мольном соотношении равном 1:1. Температура сополимеризации – 80⁰С, продолжительность – 10-15 минут. Полученный продукт можно использовать в качестве модификатора резиновых смесей шинного назначения вместо токсичной алкилрезорцинэпоксидной смолы – АРЭ-1,4, часто используемой в шинной промышленности в качестве пластификатора. Наши исследования показали что при введении ЭФФБ от 0,5-2,0 масс.ч. прочность связи резины с металлокордом увеличивается почти в 2 раза (рис.1).

Резиновые смеси готовились в две стадии в лабораторном резиносмесителе. Модификатор ЭФФБ вводили в резиновую смесь на 1 стадии смешения. Рецепт брекерной резиновой смеси приведен в таблице 1.

В резиновую смесь модификатор ЭФФБ вводится с целью частичной или полной замены экологически вредного сырья – смолы АРЭ-1,4 и улучшение качества резин.

Резиновые смеси и резины с модификатором ЭФФБ имеют удовлетворительные физико-механические характеристики вследствие того, что химическое взаимодействие на границе раздела каучука и модификатора ЭФФБ влияет на качество резиновой смеси, увеличивается прочность, долговечность изделий без использования новых типов эластомеров и ингредиентов резиновых смесей (таблица 2).

Рисунок 1 – Зависимость прочности связи резины с металлокордом, Н брекерных резин от содержания модификатора ЭФФБ.

Таблица 1. Рецепт брекерной резиновой смеси

Наименование	Масс.ч. на 100 масс.ч. каучука
СКИ-3-01	100	100	100	100	100
Сера техническая	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Сера полимерная	2,7	2,7	2,7	2,7	2,7
Сульфенамид «М»	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Белила цинковые	7,0	7,0	7,0	7,0	7,0
Белая сажа БС-120	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0
Стеариновая кислота	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Диафен ФП	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Масло ПН-6Ш	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0
Мягчитель АСМГ	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0
Модификатор РУ	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
Технический углерод П245	50,0	50,0	50,0	50,0	50,0
Смола АРЭ-1,4	1,0	-	-	-	-
Модификатор ЭФФБ	-	0,5	1,0	1,5	2,0

Таблица 2-Технологические свойста брекерной резиновой смеси и физико -механические свойства брекерных резин

Показатели	Эталон	Предлагаемая ЭФФБ масс.ч. на 100 масс.ч. каучука
		0,5	1,0	1,5	2,0
Условная напряжение при удлинении 300%,МПа	15,2	15,3	16,1	16,3	16,5
Условная прочность при растяжении, МПа	19,6	19,9	20,1	20,7	21,3
Относительное удлинение, %	380	405	425	487	550
Сопротивление раздиру, кН/м	56	61	68	70	71

Проведенные исследования показали, что модификатор ЭФФБ, использованный в рецепте брекерной резиновой смеси является менее вредным компонентом по сравнению со смолой АРЭ-1,4 по характеру действия на организм человека [6].

Список используемой литературы

1. Модифицирование резин с целью повышения прочности крепления к металлам. М.:ЦНИИТЭнефтехим. 1982. С.80

2. Нагдасева И.П. Металлокорд для шин. Тем.обзор. Серия производство шин. М.:ЦНИИТЭнефтехим, 1973, С.30

3. Патент Японии №49-17661, 1974

4. Наибова Т.М., Велиев М.Г., Билалов Я.М., Мусаева А.Ю., Амиров Ф.А./ Модификация фенолоформальдегидных олигомеров непредельными эпоксидными соединениями алифатического ряда. Пластические массы, №1,2001. С.23-25

5. Белялов Я.М. и др. Синтез ацетамидфенолформальдегидных олигомеров. Ученые записки. АГНА, №2, 1994. С.79-83

6. Вредные вещества в промышленности. Органические вещества. Справочник. Под ред. Н.В. Лазарева, И.Д. Гадаскиной Л.: Химия, 1985. С. 464.