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

Есиркепова М. М.

Южно-Казахстанский государственный университет им.М.Ауезова

ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЕ МОДИФИЦИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ЭПОКСИКСИЛИТАНОВЫХ СМОЛ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ РЕЗИН К МЕТАЛЛОКОРДУ

Одним из наиболее важных показателей, характеризующих работоспособность радиальных комбинированных шин, является стойкость адгезионной системы резина - металлокорд к перевулканнзации, тепловому, окислительному, паровому старению и коррозии. В шинной промышленности накоплены значительные опыт и знания, которые позволили достичь современного уровня работоспособности шин, усиленных металлокордом.

Расширение ассортимента грузовых радиальных шин, переход к промышленному выпуску тяжелых грузовых шин, предназначенных для эксплуатации на автомобилях марок МАЗ, КрАЗ, КамАЗ повышенной грузоподъемности при высоких нагрузках и скоростях движения, освоение нового производства шин с металлокордом в каркасе и брекере обуславливают необходимость дальнейшего совершенствования комплекса технических характеристик резин, используемых для обкладки латунированного металлокорда, и в первую очередь - обеспечения высокой надежности прочности связи. Одним из путей решения этой проблемы является совершенствование рецептуры брекерной резины [1].

В настоящее время наиболее эффективными для крепления резины к металлокорду считаются модифицирующая система RPS, содержащая резорцинформальдегидную смолу и кремнекислоту, и подобная ей система HRH с гексаметилентетрамином (ГМТА) в качестве донора метилена, а также соединения кобальта [1—3] и комбинации этих систем с олигоэфирэпоксидами (ОЭЭ) [4—7]. Две первые системы изучены широко, к основным их недостаткам относится снижение прочности связи резина - металлокорд при повышенной температуре и влажности [8, 9]. Соединения кобальта, являясь катализаторами окисления, способствуют деструкции каучука, а следовательно, ухудшению механических свойств резин и снижению прочности связи металлокорд - резина [10].

Целью данной исследовательской работой является разработка экологически безопасной модифицирующей системы на основе блоксополимера – продукта сополимеризации эпоксиксилитановой смолы и фенолоформальдегидной смолы + модификатор РУ.

Вышеуказанную модифицирующую систему использовали при креплении резин на основе СКИ-3 с металлокордом.

Однако не был изучен вопрос универсальности этой системы, возможности ее применения в смесях на основе изопреновых каучуков разных типов при различных температурных и коррозионных воздействиях, что представляет большой практический интерес [11].

В работе [11,12] объектами исследования были брекерные резины на основе НК, СКИ-3, СКИ-3-01, СКИ-З-ОК, содержащие комбинацию модификатора РУ (2 мас. ч.) с 1-3 мас. ч. олигоэфирэпоксидов (АРЭ-1-4, ЭД-8ф), характеристика которых представлена в таблице 1.

Таблица 1. Характеристика эпоксидных смол

Марка	Химическая природа	Тпл., ºС	М	Эпоксидное число, %
ЭД-8	На основе дифенилол пропана (диана)	65	955	8
АРЭ	На основе эпоксиалкилрезорцина	75	1350	3,2-4

Смеси готовили в лабораторном резиносмесителе. Модифицированную эпоксиксилитановую смолу вводили на первой стадии, модификатор РУ — на второй. Вулканизацию проводили в паровом прессе при 155 °С.

При переработке брекерных резиновых смесей ЭФФБ выполняют функцию мягчителей, поэтому можно применять малые дозировки масла ПН-6, что особенно важно для обеспечения надежного адгезионного контакта резина - металлокорд и достижения максимального затекания смеси вовнутрь стренг металлокорда.

Обнаружено, что условное напряжение при удлинении 300% резин на основе СКИ-3, содержащих 0,5-2 мас. ч. ЭФФБ выше, чем у эталонной резине. Это связано, по-видимому, с увеличением в присутствии ЭФФБ взаимодействия каучук - технический углерод и может способствовать повышению прочности связи и выносливости резинометаллокордных систем.

Изучено влияние типа и дозировки ЭФФБ на прочность связи в системе резина - металлокорд после разных видов старения.

При испытаниях в условиях, вызывающих интенсивную коррозию металлокорда (старение в паровоздушной среде в течение 96 ч; кипячение в 5%-ном растворе NaCl в течение 6 ч), обнаружено, что в присутствии 2 мас. ч. ЭФФБ практически при любом содержании в нем эпоксидных групп стойкость повышается.

Тяжелые грузовые шины эксплуатируются в жестких дорожных условиях, и вопрос стойкости системы резина - металлокорд в агрессивных средах является наиболее актуальным для повышения их ходимости.

При сравнительном исследовании в жестких условиях резин на основе СКИ-3 одного рецептурного состава, не содержащих ЭФФБ, установлено, что хотя при нормальных условиях условная прочность при растяжении равна 18,5, при введении в рецептуру брекерной резины ЭФФБ в количестве 0,5-2 мас.ч. прочность увеличивается на 21,6.

Положительное влияние эпоксидных смол на стабильность адгезионных свойств в жестких условиях, может быть использовано для повышения стабильности в резинокордных систем на основе СКИ-3.

Дополнительное повышение коэффициента старения в жестких условиях получено при использовании модифицированных эпоксиксилитановых смол СКИ-3-01.

Анализ свойств резин, содержащих известную систему модификатор РУ-1, нафтенат кобальта, показал, что применение комбинаций модификаторов позволяет обеспечить более высокую прочность связи резин с металлокордом по сравнению с индивидуальным модификатором РУ.

Резины с системой модификатор РУ+ЭФФБ по стабильности в жестких условиях не уступают резинам с системой модификатор РУ+ нафтенат кобальта, которая в настоящее время широко используется в рецептуре брекерных резин металлокордных шин.

Эффективность ЭФФБ при защите адгезионных связей от воздействия агрессивных сред, по-видимому, можно связать с поглощением эпоксидными смолами аммиака, выделяющегося при распаде РУ и являющегося отверждающим агентом аминного типа для эпоксидных соединений [11]. Снижение содержания в брекерных резинах NH₃, дезактивирующего латунь металлокорда и препятствующего образованию полисульфидов меди и цинка, необходимых для создания прочной связи между резиной и металлокордом, приводит к повышению стабильности прочности связи.

Процесс поглощения эпоксидными смолами аммиака, выделяющегося при распаде РУ, происходящий при использовании модифицирующей системы РУ (2 мае. ч.)+ЭФФБ (2 мае. ч.), подтверждается уменьшением почти в два раза количества летучих в содержащих ее смесях и сохранением относительно высокой прочности крепления после воздействия влаги и соли.

Следовательно, применение в высокомодульных брекерных резинах на основе СКИ-3, СКИ-3-01, СКИ-З-ОК системы РУ+ЭФФБ=2:2 позволяет стабилизировать или даже повысить прочность крепления системы резина – металлокорд в агрессивных средах. Наибольший эффект достигается при использовании резин на основе модифицированных каучуков марок СКИ-3-01 и СКИ-З-ОК.

Исследования доказали, что при введении ЭФФБ в рецепт резиновой смеси в колличестве 2 мас.ч. в замен ранее используемой таксичной смолы АРЭ-1,4 крепление резины к металлокорду повышается, так же снижается таксичное действие смесей на организм человека.

Список использованных источников

1.Туторский И. А., Потапов Е. Э., Шварц А. Г. Модификация резин соединениями двухатомных фенолов: Тем. обзор. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1976.- С.82

2.Промотор адгезии для улучшения адгезии резин к армирующему материалу: Пат. США 4340515,

3.Потапов Е. Э., Туторский И. А. // Каучук и резина. 1985. № 3. С. 42—45.

4.Кутянина В. С. // Производство шин, РТИ и АТИ. 1981. № 6. С. 11-14.

5.Свирина Т. М., Шварц А. Г., Емельянов Д. П. Химическая технология: Сер. «Каучук и резина». Ярославль, 1977. Вып. 12. С. 30—37.

6.Быстрова Г. Н., Шварц А. Г., Фроликова В. Г. // Каучук и резина. 1985. №9. С. 12–15.

7.Кочегина В. П., Потапов Е. Э., Шварц А. Г., Никишин Е. Л. II Пром-сть СК, шин и РТИ. 1985. № 4. С. 15—17.

8.Донская М.М.//Шинная пром-сть: Экспресс-информ. /ЦНИИТЭнефтехим. 1981. № 1. С. 20–33.

9.Бертран Г., Самбюис В.//Последние достижения в области технологии резины и латекса. Киев, 1978. Препринт Сз. (Межд. конф. по каучуку и резине.
Киев, 1978 г.)

10.Ван Ой Дж., Вининг У. Е. // Материалы и технология резинового производства. М., 1984. (Межд. конф. по каучуку и резине. Москва, 1984 г.)

11.Петров А. А. Органическая химия. М.: Высшая школа, 1965. С. 136

12.Гоголев А.А., Левит Г.М., Шварц А.Г. Модифицирующие системы на основе олигоэфирэпоксидов для крепления резин к металлокорду. Каучук и резина. 1989. №4. С.26-28