Экология/ 2.Экологические и метеорологические проблемы больших городов и промышленных зон.

Есиркепова М. М.

Южно-Казахстанский государственный университет им.М.Ауезова

РАЗРАБОТКА ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫХ МОДИФИКАТОРОВ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ РЕЗИН К МЕТАЛЛОКОРДУ

В связи с тем, что в ближайшее время в ассортименте каучуков, технического углерода и основных ингредиентов резиновых смесей не ожидается существенных изменений, для улучшения комплекса свойств резин целесообразно использовать химически активные добавки, обладающие модифицирующим действием. С этой точки зрения большой практический интерес представляют эпоксидные смолы [1].

Для нужд шинной промышленности выпускается эпоксидная алкилрезорциновая смола АРЭ-1-4, при применении которой повышается сопротивление резин образованию и разрастанию трещин, увеличивается адгезия к металлокорду особенно сложной геометрии и в жестких условиях испытаний [2]. Смола АРЭ-1-4 практически освоена в производстве протекторных резин для легковых шин диагональной конструкции. Однако, учитывая перспективы промышленного применения эпоксидных смол в протекторе, брекере и каркасе грузовых шин, необходимо расширить не только объем производства, но и ассортимент смол [3]. Смола АРЭ-1-4 также имеет токсическое действие при контакте с ним. Заслуживает внимания модифицированная эпоксиксилитановая смола на основе отходов производства.

Изучению ее модифицирующей активности и посвящена данная работа.

Доступные, сравнительно дешевые виды продуктов используются для производства эпоксилитановых смол. Один из них ксилитан, основной продукт. Он выгодно отличается от других видов гидроксилсодержащих соединений. преимуществами применения ксилитана являются наличие богатого источника сырья для получения ксилитана, сравнительно невысокая стоимость, так как производное ксилитана является ксилит, особенности строения молекулы ксилитана отражаются на получении эпоксидных смол со специфическими свойствами.

Перспективность исследований в данном направлении определяется наличие промышленного производства ксилитана. Это связано с дефицитностью гидроксилсодержащих мономеров, которые необходимы для производства и других ценных полимерных материалов.

Получения эпоксидных смол на основе ксилитана в лаборатории состоит из двух стадий. Первая стадия заключается в конденсации ксилитана эпихлоргидрином в присутствии катионного катализатора /серной кислоты или эфирата трехфтористого бора/ с образованием трихлоргидриновых эфиров.

Вторая стадия – дегидрохлорирование трихлоргидриновых эфиров едким натром с образованием глицидиловых эфиров, составляющих основу эпоксидной смолы.

Далее эпоксиксилитановую смолу модифицируют фенолоформальдегидной смолой при температуре 70-80°С, 10-15 минут. Полученный блоксопролимер на основе вышеуказанных смол вводили в состав брекерных резин для обкладки металлокорда.

Как было установлено ранее (1), в условиях приготовления и переработки резиновых смесей, а также последующих температурных и деформационных воздействий эпоксидные смолы в малых концентрациях оказывают существенное влияние на микрогетерогенность и структурную упорядоченность эластомерной матрицы и вступают в химическое взаимодействие с каучуками. При этом оптимальная концентрация эпоксидных смол коррелирует с их содержанием в резиновых смесях, вызывающим микрорасслоение в каучуко-смоляных композициях [4]. Для определения оптимальной концентрации модифицированных эпоксиксилитановых смолах была исследована крепление резины к металлокорду.

Установлено, что при концентрации модифицированных эпоксиксилитановых смолах 2 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука параметр прочность крепления резины к металлокорду увеличивается (рисунок 1). Следовательно, оптимальная концентрация данной модифицированной эпоксиксилитановой смолы в резиновых смесях на основе изопренового каучука составляет 2 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука.

резины

Рисунок 1. Изменение прочности связи резины с металлокордом брекерных резин при введении в их состав модифицированную эпоксиксилитановую смолу мас.ч. на 100 мас.ч. каучука:

1-эталонная резина, 2-0,5 мас.ч. на 100 мас.ч каучука, 3-1,0 мас.ч. на 100 мас.ч каучука, 4-1,5 мас.ч. на 100 мас.ч каучука, 5-2 мас.ч. на 100 мас.ч каучука.

Резиновые смеси готовили в две стадии в резиносмесителе и вулканизовали в электрическом прессе при 155 °С. Учитывая закономерности структурно-химической модификации эластомеров смолами [1], модифицированную эпоксиксилитановую смолу вводили на первой стадии смешения, из состава смесей исключали алкилрезорцинэпоксидную смолу, для брекерных резин. Экспериментальные данные свидетельствуют, что применение модифицированных эпоксиксилитановых смол в составе брекерных резин для легковых шин на основе СКИ-3 позволяет повысить их сопротивление раздиру.

По модифицирующей активности в брекерных резинах испытываемые модифицированные эпоксиксилитановые смолы равноценны и несколько превосходят АРЭ-1-4. Эффективность действия модифицированных эпоксиксилитановых смол проверяли в брекерных резинах следующего состава (мас. ч.): СКИ-3 (100), техническая сера (3,5), сульфенамид М (1,0), оксид цинка (7,0), Сантогард РVI (0,2), модификатор РУ (2,5), белая сажа БС-120 (10,0) стеариновая кислота техническая (1,0), мягчитель АСМГ (3,0), нефтяное масло ПН-6Ш (3,0) диафен ФП (1,0), технический углерод П234 (50). При этом уменьшали содержание модификатора РУ-1 по сравнению с серийным составом. Анализ полученных данных показал, что использование модифицированной эпоксиксилитановой смолы в резинах для обкладки металлокорда позволяет улучшить их сопротивление раздиру, адгезию к металлокорду после паро-воздушного и солевого старения, а также повысить твердость. Повышение адгезии резин, содержащих эпоксидную смолу и модификатор РУ-1, к металлокорду можно объяснить образованием промежуточного комплекса [5].

Таким образом, на основании полученных результатов можно рекомендовать твердую модифицированную эпоксидную смолу для использования в составе брекерных резин с целью улучшения его технических свойств, снижения себестоимости и вредности на окружающую среду.

Список литературы:

1.Онищенко 3.В. Модификация эластомеров соединениями с эпоксидными, гидроксильными и аминогруппами: Тем.обзор.М.:ЦНИИТЭнефтехим,1984.-72с.

2.Быстрова Г. И., Шварц А. Г., Фроликова В. Г. // Каучук и резина. 1985. № 9. 12-15 с.

3.Терещук М.Н., Кутянина В.С., Гордон А.Б., Шварц А.Г. Изучение модифицирующей активности диановых эпоксидных смол в рецептуре шинных резин. // Каучук и резина. 1989. № 9. 21-24 с.

4.Соколова Г. А., Онищенко 3. В., Замковая В. В. и др. // Высокомол. соед. 1983. Сер. А. Т. 25.№ 10. 316-320 с.

5.Зорина В. В., Онищенко 3. В., Кутянина В. С. Масленникова Т. М. // Изв. вузов: Сер. «Химия и хим. технол.» 1985. № 9. 90-94 с.