Рзаева С.В.
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЭТИЛЕН ПРОПИЛЕНОВЫХ КАУЧУКОВ В ПРИСУТСТВИИ 4,4'-ДИТИОБИС N-ФЕНИЛМАЛЕИМИДА *
Аннотация:
в исследовательском методе строительный процесс осуществлялся в присутствии 4,4-дитиобисфенилмалеимида, нового сшитого агента, и технического углерода, полученного способом сшивания, в насыщенном этиленпропиленовом каучуке под действием гамма-излучения. Выход радиационно-химической конструкции (РХК) в полимере зависит от количества сшитого агента и технического углерода. Доза 250-350 кР вызывает изменение физико-механических свойств эластомерных материалов
Ключевые слова:
этилен-пропилен, радиация, пероксид, сшивание, вулканизация, релаксация, модуль, старения, вакуум, прочность
УДК 54
Рзаева С.В.
заведующая лабораторией кафедры «Электромеханика»
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности
(г. Баку, Азербайджан)
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЭТИЛЕН
ПРОПИЛЕНОВЫХ КАУЧУКОВ В ПРИСУТСТВИИ
4,4'-ДИТИОБИС N-ФЕНИЛМАЛЕИМИДА
Аннотация: в исследовательском методе строительный процесс осуществлялся в присутствии 4,4-дитиобисфенилмалеимида, нового сшитого агента, и технического углерода, полученного способом сшивания, в насыщенном этиленпропиленовом каучуке под действием гамма-излучения. Выход радиационно-химической конструкции (РХК) в полимере зависит от количества сшитого агента и технического углерода. Доза 250-350 кР вызывает изменение физико-механических свойств эластомерных материалов.
Ключевые слова: этилен-пропилен, радиация, пероксид, сшивание, вулканизация, релаксация, модуль, старения, вакуум, прочность.
Этилен-пропиленовый каучук (CКЭП) является одним из наиболее перспективных эластомеров общего назначения. Обладают высоким сопротивлением к действию атмосферных факторов, хорошими механическими и электроизоляционными свойствами [1,2]. По динамическим свойствам и газопроницаемости CКЭП близок к натуральному каучуку. В связи с тем, что CКЭП является насыщенным эластомером, его вулканизация вызывает известные трудности. В настоящее время широко применяется вулканизации этих сополимеров пероксидами в присутствии небольших количество серы [3]. Отсутствие двойных связей в CКЭП является причиной низкой эффективности процессов образования пространственной сетки, вследствие чего для сшивания требуются большие поглощённое дозы [4]. Целью данной работы было исследование возможности проведения для этиленпропиленового каучука (СКЭП) метод радиационной вулканизации, также разработка методов сшивания и изучения влияния сенсибилизатора и технического углерода на структурные и механические свойства вулканизаторов.
Объектом исследования служил технический насыщенный синтетический этилен-пропиленовый каучук (СКЭП, 60:40, Россия) получают каталитический сополимеризацией этилена и пропилена в присутствии комплексообразующих катализаторов. Молекулы СКЭП состоят из чередующихся звеньев этилена и пропилена имеют структурную формулу:
-[-CH2 - CH2- ]n -[CH(CH3)-CH2-]m
Действие наполнителей печной-П324 и канальный К-354 на механико-химические свойства полученных композитов, оценивали по размерам частиц (28-36 нм) насыпная плотность (340 кг/м2) и удельная поверхность (84-106 м2/кг). Для понижения дозы облучения и защиты от радиационного повреждения использовали низкомолекулярные реакционноспособные соединения (НРС) в качестве сенсибилизирующего агента 4,4'-дитиобис (N-фенилмалеимида ДТБФМ) общей формулы:
Бифункциональный сенсибилизирующий агент 4,4'-дитио бис (N-фенилмалеимид) имеет высокую энергию связь атомов, соединяющие малемидные группы которые при активности малеимидов ускоряют реакции выхода радикалов и сшивания эластомеров. Выбор оксида цинка, для активирования процесса сшивания учитывалась по степени скорости вулканизации эластомеров. Реакционное смешивание каучука и вулканизующей системы проводилось на вальце при температуре 40-50˚С. Концентрация каучука в смеси составляла 100 мас. ч. количество вулканизующей системы рассчитывали с учетом концентрации СКЭП. Затем образцы преобразовали в формы в виде пластинок толщиной 0,3 мм в прессе при 150-160˚С. Облучение образцов помещённых в ампулы, пресс-формы и контейнеры, проводили γ-лучами Со60 при мощности 6,9 Гр/с в воздушной среде при 20˚С. Радиационно-химический выход (РХВ), число сшитых молекул (1/М) определяли по формуле Флори-Ренера [5]. Густоту сетки облученных и пероксидных вулканизаторов определяли методом равновесного набухания в бензоле при комнатной температуре. Затем образцы вулканизаторов выдерживали в бензоле в течение суток. Степень равновесного набухания Q (%) рассчитывали по литературным данным [6]. Прочность на разрыв удлинения определяли на испытательной разрывной машине при нагрузке 500 кГс.
При облучении эластомера без добавки малыми дозами не происходит образования пространственной сетки (рис.1). Более того, если при растворении в толуоле исходного эластомера, не подвергавшегося облучению, имеется гель фракция, то после облучения дозами 150-300 кГр эластомер полностью становится растворимым, что свидетельствует о деструкции молекулярных цепей. При облучении большими дозами происходит укрупнение молекул и их поперечное сшивание вплоть до образования сплошной пространственной сетки. Как и следовало ожидать, при облучении полимера с более высоким молекулярным весом, образование геля начинается при меньшей дозе облучения (рис 1). При облучении эластомера без технического углерода с низкой молекулярной массой (жесткость 340 гс), радиационно-химический выход (РВХ) сшивания составляет 0,7 сшивок на 100 эв поглощенной энергии (рис. 1, кривая 1). При облучении эластомера меньшей пластичности (жесткость 1100 гс) радиационно-химический выход возрастает более чем в 10 раз и составляет 2,6 сшивок на 100 эв (рис. 1, кривая 3). Следовательно, для радиационной вулканизации целесообразно использовать СКЭП с более высокой молекулярной массой. Причем по литературным данным [2] известно, что сополимер с жесткостью 1000-3000гс сравнительно легко обрабатывается на вальцах, хорошо смешивается с техническим углеродом, при вулканизации легко формируется в монолитную смесь. Введение в эластомер сенсибилизатора приводит к некоторому увеличению скорости сшивания. РХВ сшивания увеличивается примерно в 1,5 раза (рис. 1, кривая 4) и составляет 3,4 сшивок на 100 эв. Однако, этот эффект становится меньше при переходе к наполненным смесям. Введение в смесь углеродной сажи (печной канальной) приводит к резкому увеличению скорости сшивания, по-видимому, это связано с формированием сетчатых структур в макромолекуле полимера с участием технического углерода. Радиационно-химический выход (РХВ) сшивания (Gсш) возрастает в 5-6 раз при введении 60 мас.ч печной технического углерода (рис. 1, кривая 2) и составляет 2,2 сшивок на 100 эв. В оптимуме вулканизации основные физико-механические характеристики радиационных вулканизаторов близки к полученным при помощи пероксида. Таким образом, путем подбора наполнителя и ДТБФМ удалось получить эластомерные материалы методом радиационной вулканизации на основе СКЭП, которые по исходным механическим характеристикам, не уступают известным пероксидным вулканизаторам.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
А. Чарльзби. Ядерная излучения и полимеры. М., ИЛ 1982. 580 с.
Ш.М.Мамедов. Радиационная физика и химия полимеров. LapLAMBERT (Germany)2015. 634c.
Sh.M. Mamadov, S.V. Rzaeva, A.M. Guliev, E.N. Ahmedov, American Journal of Polymer Science 6(1): 12-17, 2016
Sh.M.Mammadov, S.V.Rzayeva. E.N.Ahmadov, Journal of Radiation Researches. V.1, №1, p.63-68, 2015
P.Flory, İ.İ. Rehner Chem phys. 1948. №11, P.512
G.VerStrate “Ethylene Propylene Elastomers”, Encyclopedia of Polymer Science & Engineering, vol. 6, (1986), pp. 522-564.
Rzayeva S.V.
head of the laboratory of the department «Electromechanics»
Azerbaijan State University of Oil and Industry
(Baku, Azerbaijan)
STUDY OF THE STRUCTURAL AND MECHANICAL
PROPERTIES OF ETHYLENE-MODIFIED
PROPYLENE RUBBERS IN THE PRESENCE
OF 4,4'-DITHIOBIS N-PHENYLMALEIMIDE
Abstract: the research method of ethylene propylene rubber has been saturated with gamma rays from a new 4.4-dithiobis fenilmaleimid constructional agent and the construction of the furnace were obtained by the presence of technical carbon. In polymers Radiation Chemical Yield (RCY) depends on the constructional agent and the amount of carbon in the sensibilizatorun and maintenance. Physical and mechanical properties of elastomeric materials changed in dose causes with kGy250-350.
Keywords: ethylene-propylene, radiation, peroxide crosslinking, vulcanization, relaxation, modulus, aging, vacuum, strength.
Номер журнала Вестник науки №7 (52) том 5
Ссылка для цитирования:
Рзаева С.В. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЭТИЛЕН ПРОПИЛЕНОВЫХ КАУЧУКОВ В ПРИСУТСТВИИ 4,4'-ДИТИОБИС N-ФЕНИЛМАЛЕИМИДА // Вестник науки №7 (52) том 5. С. 104 - 109. 2022 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/6098 (дата обращения: 20.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2022. 16+