1. ΛΟΓΟΤΕΧΝΙΚΗ ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ.
1.1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ.
1.2. ΠΑΛΗΝΩΣΗ ΛΑΣΤΙΚΩΝ.
1.2.1. Τύποι γήρανσης.
1.2.2. Θερμική γήρανση.
1.2.3. Γήρανση του όζοντος.
1.3. ΑΝΤΙΓΗΡΑΝΤΙΚΑ ΚΑΙ ΑΝΤΙΖΩΝΙΚΑ.
1.4. ΠΟΛΥΒΙΝΥΛΟ ΧΛΩΡΙΔΙΟ.
1.4.1. Πλαστιζόλες PVC.
2. ΕΠΙΛΟΓΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ.
3. ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΓΙΑ ΤΟ ΠΡΟΪΟΝ.
3.1. ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ.
3.2. ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ.
3.3. ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΟΚΙΜΗΣ.
3.4. ΕΓΓΥΗΣΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΗ.
4. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ.
5. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΠΟΥ ΛΗΦΘΗΚΑΝ ΚΑΙ Η ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΤΟΥΣ.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ.
ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΘΗΚΑΝ:
Σχόλιο.
Τα αντιοξειδωτικά που χρησιμοποιούνται με τη μορφή παστών υψηλού μοριακού βάρους έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα στην εγχώρια και ξένη βιομηχανία για την παραγωγή ελαστικών και ειδών από καουτσούκ.
Αυτή η εργασία εξετάζει τη δυνατότητα λήψης μιας αντιγηραντικής πάστας που βασίζεται σε συνδυασμούς δύο αντιοξειδωτικών diaphene FP και diaphene FF με πολυβινυλοχλωρίδιο ως μέσο διασποράς.
Με την αλλαγή της περιεκτικότητας σε PVC και αντιοξειδωτικά, είναι δυνατό να ληφθούν πάστες κατάλληλες για την προστασία του καουτσούκ από τη θερμοοξειδωτική γήρανση και τη γήρανση του όζοντος.
Η εργασία γίνεται σε σελίδες.
Χρησιμοποιήθηκαν 20 λογοτεχνικές πηγές.
Η εργασία περιέχει 6 πίνακες και.
Εισαγωγή.
Τα δύο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα αντιοξειδωτικά στην εγχώρια βιομηχανία είναι το diafen FP και η acetanil R.
Το μικρό εύρος που αντιπροσωπεύουν δύο αντιοξειδωτικά εξηγείται από διάφορους λόγους. Η παραγωγή ορισμένων αντιοξειδωτικών έχει πάψει να υπάρχει, για παράδειγμα, η νεοζόνη D, ενώ άλλα δεν ανταποκρίνονται σύγχρονες απαιτήσειςεφαρμόζεται σε αυτά, για παράδειγμα, Diafen FF, ξεθωριάζει στην επιφάνεια των ενώσεων από καουτσούκ.
Λόγω έλλειψης εγχώριων αντιοξειδωτικών και υψηλού κόστους ξένα ανάλογαΑυτή η εργασία εξετάζει τη δυνατότητα χρήσης μιας σύνθεσης των αντιοξειδωτικών diaphene FP και diaphene FF με τη μορφή πάστας υψηλής συμπύκνωσης, ενός μέσου διασποράς στο οποίο χρησιμοποιείται PVC.
1. Βιβλιογραφία.
1.1. Εισαγωγή.
Η προστασία του καουτσούκ από τη θερμική γήρανση και τη γήρανση του όζοντος είναι ο κύριος στόχος αυτής της εργασίας. Ως συστατικά που προστατεύουν το καουτσούκ από τη γήρανση, χρησιμοποιείται μια σύνθεση από διαφαίνη FP με διαφαίνη FF και πολυβινυλοπορίδιο (διασπαρμένο μέσο). Η διαδικασία παρασκευής της αντιγηραντικής πάστας περιγράφεται στο πειραματικό μέρος.
Η αντιγηραντική πάστα χρησιμοποιείται σε λάστιχα με βάση το ισοπρένιο SKI-3. Τα καουτσούκ που βασίζονται σε αυτό το καουτσούκ είναι ανθεκτικά στο νερό, την ακετόνη, την αιθυλική αλκοόλη και δεν είναι ανθεκτικά στη βενζίνη, τα ορυκτά και ζωικά έλαια κ.λπ.
Κατά την αποθήκευση καουτσούκ και τη λειτουργία προϊόντα από καουτσούκεμφανίζεται μια αναπόφευκτη διαδικασία γήρανσης, που οδηγεί σε επιδείνωση των ιδιοτήτων τους. Για τη βελτίωση των ιδιοτήτων του καουτσούκ, το diaphene FF χρησιμοποιείται σε σύνθεση με διαφαίνη FP και χλωριούχο πολυβινύλιο, τα οποία βοηθούν επίσης σε κάποιο βαθμό στην επίλυση του προβλήματος του ξεθώριασμα του καουτσούκ.
1.2. Γήρανση του καουτσούκ.
Κατά την αποθήκευση του καουτσούκ, καθώς και κατά την αποθήκευση και τη λειτουργία των προϊόντων από καουτσούκ, εμφανίζεται μια αναπόφευκτη διαδικασία γήρανσης, που οδηγεί σε υποβάθμιση των ιδιοτήτων τους. Ως αποτέλεσμα της γήρανσης, η αντοχή σε εφελκυσμό, η ελαστικότητα και η επιμήκυνση μειώνονται, οι απώλειες υστέρησης και η σκληρότητα αυξάνονται, η αντίσταση στην τριβή μειώνεται και η ολκιμότητα, το ιξώδες και η διαλυτότητα του μη βουλκανισμένου καουτσούκ αλλάζουν. Επιπλέον, ως αποτέλεσμα της γήρανσης, η διάρκεια ζωής των προϊόντων από καουτσούκ μειώνεται σημαντικά. Ως εκ τούτου, η αύξηση της αντοχής του καουτσούκ στη γήρανση έχει μεγάλη σημασία για την αύξηση της αξιοπιστίας και της απόδοσης των προϊόντων από καουτσούκ.
Η γήρανση είναι αποτέλεσμα της έκθεσης του καουτσούκ στο οξυγόνο, τη θερμότητα, το φως και ιδιαίτερα το όζον.
Επιπλέον, η γήρανση των καουτσούκ επιταχύνεται παρουσία ενώσεων πολυσθενών μετάλλων και με επαναλαμβανόμενη παραμόρφωση.
Η αντοχή των βουλκανιζόμενων προϊόντων στη γήρανση εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, οι σημαντικότεροι από τους οποίους είναι:
- η φύση του καουτσούκ.
- ιδιότητες αντιοξειδωτικών, πληρωτικών και πλαστικοποιητών (έλαια) που περιέχονται στο καουτσούκ.
- η φύση των ουσιών βουλκανισμού και των επιταχυντών βουλκανισμού (η δομή και η σταθερότητα των σουλφιδικών δεσμών που προκύπτουν κατά τη διάρκεια του βουλκανισμού εξαρτώνται από αυτά).
- βαθμός βουλκανισμού.
- διαλυτότητα και ρυθμός διάχυσης οξυγόνου στο καουτσούκ.
- τη σχέση μεταξύ του όγκου και της επιφάνειας ενός προϊόντος από καουτσούκ (καθώς αυξάνεται η επιφάνεια, αυξάνεται η ποσότητα οξυγόνου που διεισδύει στο καουτσούκ).
Τα πολικά καουτσούκ – νιτρίλιο βουταδιένιο, χλωροπρένιο, κ.λπ. – χαρακτηρίζονται από τη μεγαλύτερη αντοχή στη γήρανση και την οξείδωση. Η αντοχή τους στη γήρανση καθορίζεται κυρίως από τα χαρακτηριστικά τους μοριακή δομή, η θέση των διπλών δεσμών και ο αριθμός τους στην κύρια αλυσίδα. Για να αυξηθεί η αντίσταση των καουτσούκ στη γήρανση, εισάγονται αντιοξειδωτικά σε αυτά, τα οποία επιβραδύνουν την οξείδωση και τη γήρανση.
1.2.1. Τύποι γήρανσης.
Λόγω του γεγονότος ότι ο ρόλος των παραγόντων που ενεργοποιούν την οξείδωση ποικίλλει ανάλογα με τη φύση και τη σύνθεση του πολυμερούς υλικού, οι ακόλουθοι τύποι γήρανσης διακρίνονται σύμφωνα με την κυρίαρχη επίδραση ενός από τους παράγοντες:
1) θερμική (θερμική, θερμοοξειδωτική) γήρανση ως αποτέλεσμα οξείδωσης που ενεργοποιείται από τη θερμότητα.
2) κόπωση - γήρανση ως αποτέλεσμα κόπωσης που προκαλείται από μηχανική καταπόνηση και οξειδωτικές διεργασίες που ενεργοποιούνται από μηχανική καταπόνηση.
3) οξείδωση που ενεργοποιείται από μέταλλα μεταβλητού σθένους.
4) ελαφριά γήρανση - ως αποτέλεσμα της οξείδωσης που ενεργοποιείται από την υπεριώδη ακτινοβολία.
5) γήρανση του όζοντος.
6) γήρανση της ακτινοβολίας υπό την επίδραση της ιονίζουσας ακτινοβολίας.
Αυτή η εργασία εξετάζει την επίδραση της αντιγηραντικής διασποράς PVC στη θερμική-οξειδωτική και αντίσταση στο όζον των καουτσούκ που βασίζονται σε μη πολικά καουτσούκ. Επομένως, η θερμοοξειδωτική και η γήρανση του όζοντος συζητούνται λεπτομερέστερα παρακάτω.
1.2.2. Θερμική γήρανση.
Η θερμική γήρανση είναι αποτέλεσμα της ταυτόχρονης έκθεσης σε θερμότητα και οξυγόνο. Οι οξειδωτικές διεργασίες είναι κύριος λόγοςθερμική γήρανση στον αέρα.
Τα περισσότερα συστατικά επηρεάζουν αυτές τις διαδικασίες σε έναν ή τον άλλο βαθμό. Ο αιθάλης και άλλα υλικά πλήρωσης προσροφούν αντιοξειδωτικά στην επιφάνειά τους, μειώνουν τη συγκέντρωσή τους στο καουτσούκ και, ως εκ τούτου, επιταχύνουν τη γήρανση. Η πολύ οξειδωμένη αιθάλη μπορεί να είναι καταλύτης για την οξείδωση του καουτσούκ. Οι χαμηλά οξειδωμένοι (κλίβανος, θερμικοί) μαύροι άνθρακα, κατά κανόνα, επιβραδύνουν την οξείδωση των καουτσούκ.
Κατά τη θερμική γήρανση του καουτσούκ, η οποία συμβαίνει όταν υψηλές θερμοκρασίες, σχεδόν όλες οι βασικές φυσικές και μηχανικές ιδιότητες αλλάζουν μη αναστρέψιμα. Η αλλαγή σε αυτές τις ιδιότητες εξαρτάται από τη σχέση μεταξύ των διαδικασιών δόμησης και καταστροφής. Κατά τη θερμική γήρανση των περισσότερων ελαστικών που βασίζονται σε συνθετικά καουτσούκ, εμφανίζεται κυρίως δόμηση, η οποία συνοδεύεται από μείωση της ελαστικότητας και αύξηση της ακαμψίας. Κατά τη θερμική γήρανση των καουτσούκ που κατασκευάζονται από φυσικό και συνθετικό ισοπροπενικό καουτσούκ και βουτυλικό καουτσούκ, αναπτύσσονται καταστροφικές διεργασίες σε μεγαλύτερο βαθμό, οδηγώντας σε μείωση των υπό όρους τάσεις σε δεδομένες επιμηκύνσεις και σε αύξηση των υπολειμματικών παραμορφώσεων.
Η σχέση ενός πληρωτικού με την οξείδωση θα εξαρτηθεί από τη φύση του, τον τύπο των αναστολέων που ενσωματώνονται στο καουτσούκ και τη φύση των δεσμών βουλκανισμού.
Οι επιταχυντές βουλκανισμού, όπως και τα προϊόντα των μετασχηματισμών τους που παραμένουν σε καουτσούκ (μερκαπτάνες, ανθρακικά κ.λπ.), μπορούν να συμμετέχουν σε οξειδωτικές διεργασίες. Μπορούν να προκαλέσουν την αποσύνθεση των υδροϋπεροξειδίων με μοριακό μηχανισμό και έτσι να συμβάλουν στην προστασία των καουτσούκ από τη γήρανση.
Η φύση του δικτύου βουλκανισμού έχει σημαντική επίδραση στη θερμική γήρανση. Σε μέτριες θερμοκρασίες (έως 70°), οι διασταυρώσεις ελεύθερου θείου και πολυσουλφιδίου επιβραδύνουν την οξείδωση. Ωστόσο, με την αύξηση της θερμοκρασίας, η αναδιάταξη των πολυσουλφιδικών δεσμών, που μπορεί επίσης να περιλαμβάνει ελεύθερο θείο, οδηγεί σε επιταχυνόμενη οξείδωση των βουλκανισμένων προϊόντων, τα οποία αποδεικνύονται ασταθή υπό αυτές τις συνθήκες. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να επιλέξετε μια ομάδα βουλκανισμού που να διασφαλίζει το σχηματισμό διασταυρώσεων που είναι ανθεκτικές στην αναδιάταξη και την οξείδωση.
Για την προστασία των καουτσούκ από τη θερμική γήρανση, χρησιμοποιούνται αντιοξειδωτικά που αυξάνουν την αντίσταση των καουτσούκ και των καουτσούκ στο οξυγόνο, δηλ. ουσίες με αντιοξειδωτικές ιδιότητες - κυρίως δευτεροταγείς αρωματικές αμίνες, φαινόλες, δισφινόλες κ.λπ.
1.2.3. Γήρανση του όζοντος.
Το όζον έχει ισχυρή επίδραση στη γήρανση του καουτσούκ ακόμα και σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Αυτό ανακαλύπτεται μερικές φορές κατά την αποθήκευση και τη μεταφορά προϊόντων από καουτσούκ. Εάν το καουτσούκ είναι σε τεντωμένη κατάσταση, τότε εμφανίζονται ρωγμές στην επιφάνειά του, η ανάπτυξη των οποίων μπορεί να οδηγήσει σε ρήξη του υλικού.
Το όζον, προφανώς, προσκολλάται στο καουτσούκ μέσω διπλών δεσμών με το σχηματισμό οζονιδίων, η αποσύνθεση των οποίων οδηγεί στη ρήξη μακρομορίων και συνοδεύεται από το σχηματισμό ρωγμών στην επιφάνεια του τεντωμένου καουτσούκ. Επιπλέον, κατά τη διάρκεια του οζονισμού, αναπτύσσονται ταυτόχρονα οξειδωτικές διεργασίες, προάγοντας την ανάπτυξη ρωγμών. Ο ρυθμός γήρανσης του όζοντος αυξάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης του όζοντος, την ποσότητα της παραμόρφωσης, την αύξηση της θερμοκρασίας και την έκθεση στο φως.
Η μείωση της θερμοκρασίας οδηγεί σε απότομη επιβράδυνση αυτής της γήρανσης. Υπό συνθήκες δοκιμής σε σταθερή τιμή παραμόρφωσης. σε θερμοκρασίες που υπερβαίνουν τη θερμοκρασία μετάπτωσης υάλου του πολυμερούς κατά 15-20 βαθμούς Κελσίου, η γήρανση σταματά σχεδόν εντελώς.
Η αντοχή του καουτσούκ στο όζον εξαρτάται κυρίως από τη χημική φύση του καουτσούκ.
Τα καουτσούκ που βασίζονται σε διάφορα καουτσούκ μπορούν να χωριστούν σε 4 ομάδες με βάση την αντοχή στο όζον:
1) ειδικά ανθεκτικό καουτσούκ(φθοριολάστιχα, SKEP, KhSPE);
2) ανθεκτικό καουτσούκ (καουτσούκ βουτυλίου, περατίτης).
3) μέτριας αντοχής καουτσούκ που δεν ραγίζουν όταν εκτίθενται σε ατμοσφαιρικές συγκεντρώσεις όζοντος για αρκετούς μήνες και είναι ανθεκτικά σε συγκεντρώσεις όζοντος περίπου 0,001% για περισσότερο από 1 ώρα, με βάση το καουτσούκ χλωροπρενίου χωρίς προστατευτικά πρόσθετα και καουτσούκ με βάση το ακόρεστο καουτσούκ (NK, ακόρεστα καουτσούκ SKS, SKN, SKI -3) με προστατευτικά πρόσθετα.
4) ασταθές καουτσούκ.
Ο πιο αποτελεσματικός τρόπος προστασίας από τη γήρανση του όζοντος είναι η συνδυασμένη χρήση παραγόντων κατά του όζοντος και κηρωδών ουσιών.
Τα χημικά αντιοζονιστικά περιλαμβάνουν Ν-υποκατεστημένες αρωματικές αμίνες και παράγωγα διυδροκινολίνης. Τα αντιοζονιστικά αντιδρούν σε επιφάνειες από καουτσούκ με το όζον με υψηλή ταχύτητα, υπερβαίνοντας σημαντικά τον ρυθμό αλληλεπίδρασης του όζοντος με το καουτσούκ. Ως αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας γήρανσης του όζοντος επιβραδύνεται.
Οι πιο αποτελεσματικοί παράγοντες αντιγήρανσης και αντι-όζοντος για την προστασία του καουτσούκ από τη θερμική γήρανση και τη γήρανση του όζοντος είναι οι δευτερογενείς αρωματικές διαμίνες.
1.3. Αντιοξειδωτικά και αντιοζονιστικά.
Τα πιο αποτελεσματικά αντιοξειδωτικά και αντιοζονιστικά είναι οι δευτεροταγείς αρωματικές αμίνες.
Δεν οξειδώνονται από το μοριακό οξυγόνο ούτε σε ξηρή μορφή ούτε σε διαλύματα, αλλά οξειδώνονται από υπεροξείδια του καουτσούκ κατά τη θερμική γήρανση και κατά τη δυναμική λειτουργία, προκαλώντας διαχωρισμό της αλυσίδας. Άρα διφαινυλαμίνη? Η Ν,Ν^-διφαινυλ-νφαινυλενοδιαμίνη καταναλώνεται σχεδόν κατά 90% κατά τη διάρκεια δυναμικής κόπωσης ή θερμικής γήρανσης του καουτσούκ. Σε αυτή την περίπτωση, αλλάζει μόνο η περιεκτικότητα των ομάδων NH, ενώ η περιεκτικότητα σε άζωτο στο καουτσούκ παραμένει αμετάβλητη, γεγονός που υποδηλώνει την προσθήκη ενός αντιοξειδωτικού στον υδρογονάνθρακα του καουτσούκ.
Τα αντιοξειδωτικά αυτής της κατηγορίας έχουν πολύ υψηλή προστατευτική δράση ενάντια στη θερμική γήρανση και τη γήρανση του όζοντος.
Ένας από τους διαδεδομένους εκπροσώπους αυτής της ομάδας αντιοξειδωτικών είναι η Ν,Ν^-διφαινυλ-ν-φαινυλενοδιαλίνη (διαφαίνη FF).
Αυτό είναι ένα αποτελεσματικό αντιοξειδωτικό που αυξάνει την αντοχή των καουτσούκ με βάση το SDK, το SKI-3 και το φυσικό καουτσούκ σε επαναλαμβανόμενες παραμορφώσεις. Diafen FF χρώματα καουτσούκ.
Το καλύτερο αντιοξειδωτικό για την προστασία του καουτσούκ από τη θερμική γήρανση και τη γήρανση του όζοντος, καθώς και από την κόπωση, είναι η διαφαίνη FP, ωστόσο, χαρακτηρίζεται από σχετικά υψηλή πτητότητα και εξάγεται εύκολα από το καουτσούκ με νερό.
Η Ν-φαινυλ-Ν^-ισοπροπυλ-ν-φαινυλενοδιαμίνη (Diaphen FP, 4010 NA, Santoflex IP) έχει τον ακόλουθο τύπο:
Με την αύξηση του μεγέθους της αλκυλομάδας του υποκαταστάτη, η διαλυτότητα των δευτεροταγών αρωματικών διαμινών στα πολυμερή αυξάνεται. Η αντίσταση στην έκπλυση του νερού αυξάνεται, η πτητότητα και η τοξικότητα μειώνονται.
Δίνεται μια συγκριτική περιγραφή της διαφαίνης FF και της διαφαίνης FP επειδή σε αυτή την εργασία διεξάγεται έρευνα, η οποία προκαλείται από το γεγονός ότι η χρήση της διαφαίνης FF ως μεμονωμένου προϊόντος οδηγεί στο «ξεθώριασμα» της στην επιφάνεια ενώσεων καουτσούκ και βουλκανίζει . Επιπλέον, η προστατευτική του δράση είναι κάπως κατώτερη από τη διαφαίνη FP. έχει υψηλότερο σημείο τήξης σε σύγκριση με το τελευταίο, γεγονός που επηρεάζει αρνητικά την κατανομή του στο καουτσούκ.
Το PVC χρησιμοποιείται ως συνδετικό (διασπαρμένο μέσο) για την παραγωγή πάστας που βασίζεται σε συνδυασμούς των αντιοξειδωτικών diaphene FF και diaphene FP.
1.4. Πολυβινυλοχλωρίδιο.
Το πολυβινυλοχλωρίδιο είναι προϊόν πολυμερισμού του χλωριούχου βινυλίου (CH2=CHCl).
Το PVC διατίθεται σε μορφή σκόνης με μεγέθη σωματιδίων 100-200 microns. Το PVC είναι ένα άμορφο πολυμερές με πυκνότητα 1380-1400 kg/m3 και θερμοκρασία μετάπτωσης υάλου 70-80°C. Είναι ένα από τα πιο πολικά πολυμερή με υψηλές διαμοριακές αλληλεπιδράσεις. Συνδυάζεται καλά με τους περισσότερους πλαστικοποιητές που παράγονται στο εμπόριο.
Η υψηλή περιεκτικότητα σε χλώριο στο PVC το καθιστά αυτοσβενόμενο υλικό. Το PVC είναι ένα πολυμερές για γενικούς τεχνικούς σκοπούς. Στην πράξη ασχολούνται με πλαστιζόλ.
1.4.1. Πλαστιζόλες PVC.
Οι πλαστισόλες είναι διασπορές PVC σε υγρούς πλαστικοποιητές. Η ποσότητα των πλαστικοποιητών (φθαλικοί διβουτυλεστέρες, φθαλικοί διαλκυλεστέρες κ.λπ.) κυμαίνεται από 30 έως 80%.
Σε κανονικές θερμοκρασίες, τα σωματίδια PVC πρακτικά δεν διογκώνονται σε αυτούς τους πλαστικοποιητές, γεγονός που καθιστά τις πλαστιζόλ σταθερές. Όταν θερμαίνονται στους 35-40°C, ως αποτέλεσμα της επιτάχυνσης της διαδικασίας διόγκωσης (ζελατινοποίηση), οι πλαστισόλες μετατρέπονται σε μάζες υψηλής συνοχής, οι οποίες μετά την ψύξη μετατρέπονται σε ελαστικά υλικά.
1.4.2. Ο μηχανισμός ζελατινοποίησης των πλαστιζολών.
Ο μηχανισμός ζελατινοποίησης είναι ο ακόλουθος. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, ο πλαστικοποιητής διεισδύει αργά στα σωματίδια του πολυμερούς, τα οποία αυξάνονται σε μέγεθος. Τα συσσωματώματα διασπώνται σε πρωτογενή σωματίδια. Ανάλογα με την αντοχή των συσσωματωμάτων, η αποσύνθεση μπορεί να ξεκινήσει σε θερμοκρασία δωματίου. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται στους 80-100°C, το ιξώδες του πλαστοσόλης αυξάνεται πολύ, ο ελεύθερος πλαστικοποιητής εξαφανίζεται και οι διογκωμένοι κόκκοι πολυμερούς έρχονται σε επαφή. Σε αυτό το στάδιο, που ονομάζεται προζελατινοποίηση, το υλικό φαίνεται εντελώς ομοιογενές, αλλά τα προϊόντα που παράγονται από αυτό δεν έχουν επαρκή φυσικά και μηχανικά χαρακτηριστικά. Η ζελατινοποίηση ολοκληρώνεται μόνο όταν οι πλαστικοποιητές κατανεμηθούν ομοιόμορφα στο πολυβινυλοχλωρίδιο και η πλαστιζόλη μετατραπεί σε ένα ομοιογενές σώμα. Σε αυτή την περίπτωση, η επιφάνεια των διογκωμένων πρωτογενών σωματιδίων του πολυμερούς συντήκεται και εμφανίζεται ο σχηματισμός πλαστικοποιημένου χλωριούχου πολυβινυλίου.
2. Επιλογή κατεύθυνσης έρευνας.
Επί του παρόντος, στην εγχώρια βιομηχανία, τα κύρια συστατικά που προστατεύουν το καουτσούκ από τη γήρανση είναι το diafen FP και το acetyl R.
Το πολύ μικρό εύρος που αντιπροσωπεύουν δύο αντιοξειδωτικά εξηγείται από το γεγονός ότι, πρώτον, κάποια παραγωγή αντιοξειδωτικών έχει πάψει να υφίσταται (νεόζον D) και δεύτερον, άλλα αντιοξειδωτικά δεν πληρούν τις σύγχρονες απαιτήσεις (diafen FF).
Τα περισσότερα αντιοξειδωτικά αποχρωματίζουν την επιφάνεια από καουτσούκ. Προκειμένου να μειωθεί το ξεθώριασμα των αντιοξειδωτικών, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μείγματα αντιοξειδωτικών που έχουν είτε συνεργικές είτε προσθετικές ιδιότητες. Αυτό με τη σειρά του καθιστά δυνατή τη διάσωση του σπάνιου αντιοξειδωτικού. Η χρήση ενός συνδυασμού αντιοξειδωτικών προτείνεται να πραγματοποιηθεί με μεμονωμένη δοσολογία κάθε αντιοξειδωτικού, αλλά είναι πιο σκόπιμο να χρησιμοποιηθούν αντιοξειδωτικά με τη μορφή μείγματος ή με τη μορφή συνθέσεων που σχηματίζουν πάστα.
Το μέσο διασποράς στις πάστες είναι ουσίες χαμηλού μοριακού βάρους, όπως λάδια πετρελαϊκής προέλευσης, καθώς και πολυμερή - καουτσούκ, ρητίνες, θερμοπλαστικά.
Αυτή η εργασία διερευνά τη δυνατότητα χρήσης χλωριούχου πολυβινυλίου ως συνδετικού υλικού (μέσο διασποράς) για τη λήψη μιας πάστας που βασίζεται σε συνδυασμούς των αντιοξειδωτικών diaphene FF και diaphene FP.
Η έρευνα πραγματοποιήθηκε λόγω του γεγονότος ότι η χρήση της διαφαίνης FF ως μεμονωμένου προϊόντος οδηγεί στο «ξεθώριασμα» της στην επιφάνεια ενώσεων καουτσούκ και βουλκανιζόμενων προϊόντων. Επιπλέον, όσον αφορά την προστατευτική δράση, το Diaphene FF είναι κάπως κατώτερο από το Diaphene FP. έχει υψηλότερο σημείο τήξης σε σύγκριση με το τελευταίο, γεγονός που επηρεάζει αρνητικά την κατανομή της διαφαίνης FF στα καουτσούκ.
3. Προδιαγραφές προϊόντος.
Αυτή η τεχνική προδιαγραφή ισχύει για τη διασπορά PD-9, η οποία είναι μια σύνθεση από πολυβινυλοχλωρίδιο με ένα αντιοξειδωτικό τύπου αμίνης.
Η διασπορά PD-9 προορίζεται για χρήση ως συστατικό σε ενώσεις καουτσούκ για την αύξηση της αντίστασης στο όζον των βουλκανιζόμενων προϊόντων.
3.1. Τεχνικές απαιτήσεις.
3.1.1. Η διασπορά PD-9 πρέπει να κατασκευάζεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις αυτών των τεχνικών προδιαγραφών σύμφωνα με τους τεχνολογικούς κανονισμούς με τον προβλεπόμενο τρόπο.
3.1.2. Σύμφωνα με φυσικούς δείκτες, η διασπορά PD-9 πρέπει να συμμορφώνεται με τα πρότυπα που καθορίζονται στον πίνακα.
Τραπέζι.
Όνομα δείκτη Πρότυπο* Μέθοδος δοκιμής
1. Εμφάνιση. Διασπορά ψίχας από γκρι έως σκούρο γκρι χρώμα Σύμφωνα με την ενότητα 3.3.2.
2. Γραμμικό μέγεθος της ψίχας, mm, όχι περισσότερο. 40 Σύμφωνα με την παράγραφο 3.3.3.
3. Βάρος διασποράς σε πλαστική σακούλα, kg, όχι περισσότερο. 20 Σύμφωνα με την παράγραφο 3.3.4.
4. Ιξώδες Mooney, μονάδες. Muni 9-25 Σύμφωνα με την παράγραφο 3.3.5.
*) αποσαφηνίζονται τα πρότυπα μετά την απελευθέρωση μιας πιλοτικής παρτίδας και τη στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων.
3.2. Απαιτήσεις ασφαλείας.
3.2.1. Η διασπορά PD-9 είναι μια εύφλεκτη ουσία. Το σημείο ανάφλεξης δεν είναι χαμηλότερο από 150°C. Θερμοκρασία αυτανάφλεξης 500oC.
Τα πυροσβεστικά μέσα για πυρκαγιές περιλαμβάνουν ψεκασμένο νερό και χημικό αφρό.
Εξοπλισμός ατομικής προστασίας – Μάσκα αερίου Maki “M”.
3.2.2. Η διασπορά PD-9 είναι μια ουσία χαμηλής τοξικότητας. Σε περίπτωση επαφής με τα μάτια ξεπλύνετε με νερό. Το προϊόν που πέφτει στο δέρμα αφαιρείται με πλύσιμο με σαπούνι και νερό.
3.2.3. Όλοι οι χώροι εργασίας στους οποίους εκτελούνται εργασίες με διασπορά PD-9 πρέπει να είναι εξοπλισμένοι με εξαερισμό τροφοδοσίας και εξαγωγής.
Η διασπορά PD-9 δεν απαιτεί τη θέσπιση κανονισμών υγιεινής για αυτήν (MPC και OBUV).
3.3. Μέθοδοι δοκιμής.
3.3.1. Λαμβάνονται δείγματα τουλάχιστον τριών σημείων, στη συνέχεια συνδυάζονται, αναμειγνύονται επιμελώς και λαμβάνεται ένα μέσο δείγμα με τη μέθοδο του τεταρτημορίου.
3.3.2. Προσδιορισμός εμφάνισης. Η εμφάνιση προσδιορίζεται οπτικά κατά τη δειγματοληψία.
3.3.3. Προσδιορισμός του μεγέθους της ψίχας. Για να προσδιορίσετε το μέγεθος των θρυμμάτων διασποράς PD-9, χρησιμοποιήστε έναν μετρικό χάρακα.
3.3.4. Προσδιορισμός της μάζας της διασποράς PD-9 σε πλαστική σακούλα. Για τον προσδιορισμό της μάζας της διασποράς PD-9 σε μια πλαστική σακούλα, χρησιμοποιούνται κλίμακες του τύπου RN-10Ts 13M.
3.3.5. Προσδιορισμός του ιξώδους Mooney. Ο προσδιορισμός του ιξώδους Mooney βασίζεται στην παρουσία ορισμένης ποσότητας συστατικού πολυμερούς στη διασπορά PD-9.
3.4. Εγγύηση κατασκευαστή.
3.4.1. Ο κατασκευαστής εγγυάται ότι η διασπορά PD-9 πληροί τις απαιτήσεις αυτών των τεχνικών προδιαγραφών.
3.4.2. Η εγγυημένη διάρκεια ζωής της διασποράς PD-9 είναι 6 μήνες από την ημερομηνία κατασκευής.
4. Πειραματικό μέρος.
Αυτή η εργασία διερευνά τη δυνατότητα χρήσης χλωριούχου πολυβινυλίου (PVC) ως συνδετικού (μέσο διασποράς) για την παραγωγή μιας πάστας που βασίζεται σε συνδυασμούς των αντιοξειδωτικών diaphene FF και diaphene FP. Η επίδραση αυτής της αντιγηραντικής διασποράς στη θερμοοξειδωτική και αντίσταση στο όζον των καουτσούκ με βάση το καουτσούκ SKI-3 μελετάται επίσης.
Παρασκευή αντιγηραντικής πάστας.
Στο Σχ. 1. Εμφανίζεται η εγκατάσταση παρασκευής αντιγηραντικής πάστας.
Η παρασκευή πραγματοποιήθηκε σε γυάλινη φιάλη (6) με όγκο 500 cm3. Η φιάλη με τα συστατικά θερμάνθηκε σε ηλεκτρική κουζίνα (1). Η φιάλη τοποθετείται στο λουτρό (2). Η θερμοκρασία στη φιάλη ρυθμίστηκε χρησιμοποιώντας ένα θερμόμετρο επαφής (13). Η ανάμειξη πραγματοποιείται σε θερμοκρασία 70±5°C και με τη χρήση αναδευτήρα (5).
Εικ.1. Εγκατάσταση παρασκευής αντιγηραντικής πάστας.
1 – ηλεκτρική κουζίνα με κλειστή σπείρα (220 V).
2 - λουτρό;
3 – θερμόμετρο επαφής.
4 – ρελέ θερμομέτρου επαφής.
5 – μίξερ με κουπιά.
6 – γυάλινη φιάλη.
Σειρά φόρτωσης συστατικών.
Η υπολογιζόμενη ποσότητα διαφαίνης FF, διαφαίνης FP, στεαρίνης και μέρους (10 wt.%) διβουτυλοφθαλάνης (DBP) φορτώθηκε στη φιάλη. Στη συνέχεια διεξήχθη ανάδευση για 10-15 λεπτά μέχρι να ληφθεί μια ομοιογενής μάζα.
Στη συνέχεια, το μίγμα ψύχθηκε σε θερμοκρασία δωματίου.
Στη συνέχεια, χλωριούχο πολυβινύλιο και το υπόλοιπο τμήμα DBP (9% κ.β.) φορτώθηκαν στο μίγμα. Το προκύπτον προϊόν εκφορτώθηκε σε ένα ποτήρι πορσελάνης. Στη συνέχεια, το προϊόν ελέγχεται θερμοστατικά σε θερμοκρασίες 100, 110, 120, 130, 140°C.
Η σύνθεση της σύνθεσης που προκύπτει δίνεται στον Πίνακα 1.
Τραπέζι 1
Σύνθεση αντιγηραντικής πάστας P-9.
Συστατικά % wt. Φόρτωση στον αντιδραστήρα, g
PVC 50,00 500,00
Diafen FF 15.00 150.00
Diafen FP (4010 NA) 15.00 150.00
DBP 19.00 190.00
Στεαρίνη 1,00 10,00
Σύνολο 100,00 1000,00
Για τη μελέτη της επίδρασης της αντιγηραντικής πάστας στις ιδιότητες των βουλκανιζόμενων προϊόντων, χρησιμοποιήθηκε ένα μείγμα καουτσούκ με βάση το SKI-3.
Η προκύπτουσα πάστα αντιγήρανσης εγχύθηκε μέσα ένωση καουτσούκμε βάση το SKI-3.
Οι συνθέσεις μιγμάτων καουτσούκ με αντιγηραντική πάστα δίνονται στον Πίνακα 2.
Οι φυσικές και μηχανικές ιδιότητες των βουλκανιζόμενων προϊόντων προσδιορίστηκαν σύμφωνα με τα GOST και TU, που δίνονται στον Πίνακα 3.
πίνακας 2
Συνθέσεις από καουτσούκ.
Συστατικά Προσθέστε σελιδοδείκτες αριθμούς
I II
Κωδικοί μείγματος
1-9 2-9 3-9 4-9 1-25 2-25 3-25 4-25
Καουτσούκ SKI-3 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
Θείο 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
Altax 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60
Guanide F 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00
Λευκό ψευδάργυρο 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00
Stearin 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
Μαύρο άνθρακα P-324 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00
Diafen FP 1,00 - - - 1,00 - - -
Αντιγηραντική πάστα (P-9) - 2,3 3,3 4,3 - - - -
Αντιγηραντική πάστα P-9 (100оС*) - - - - - 2.00 - -
P-9 (120oС*) - - - - - - 2.00 -
P-9 (140оС*) - - - - - - - 2.00
Σημείωση: (оС*) – η θερμοκρασία της προκαταρκτικής ζελατινοποίησης της πάστας (P-9) υποδεικνύεται σε παρένθεση.
Πίνακας 3
Στοιχείο αρ. Όνομα δείκτη GOST
1 Αντοχή σε εφελκυσμό υπό όρους, % GOST 270-75
2 Τάση υπό όρους στο 300%, % GOST 270-75
3 Επιμήκυνση στο σπάσιμο, % GOST 270-75
4 Μόνιμη επιμήκυνση, % GOST 270-75
5 Αλλαγή στους παραπάνω δείκτες μετά τη γήρανση, αέρας, 100°C * 72 h, % GOST 9.024-75
6 Δυναμική αντοχή εφελκυσμού, χιλιάδες κύκλοι, E?=100% GOST 10952-64
7 Σκληρότητα Shore, τυπική μονάδα GOST 263-75
Προσδιορισμός των ρεολογικών ιδιοτήτων της αντιγηραντικής πάστας.
1. Προσδιορισμός του ιξώδους Mooney.
Ο προσδιορισμός του ιξώδους Mooney πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας ένα ιξωδόμετρο Mooney (GDR).
Η παραγωγή δειγμάτων για δοκιμή και η ίδια η δοκιμή πραγματοποιείται σύμφωνα με τη μεθοδολογία που ορίζεται στις τεχνικές προδιαγραφές.
2. Προσδιορισμός της συνεκτικής αντοχής συνθέσεων πάστας.
Τα δείγματα πάστας, μετά από ζελατινοποίηση και ψύξη σε θερμοκρασία δωματίου, περνούν μέσα από ένα διάκενο κυλίνδρου πάχους 2,5 mm. Στη συνέχεια, από αυτά τα φύλλα, πλάκες διαστάσεων 13,6 * 11,6 mm με πάχος 2 ± 0,3 mm παρήχθησαν σε πρέσα βουλκανισμού.
Μετά τη σκλήρυνση των πλακών για 24 ώρες, οι λεπίδες κόπηκαν με ένα μαχαίρι διάτρησης σύμφωνα με το GOST 265-72 και στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας μια μηχανή δοκιμής εφελκυσμού RMI-60 με ταχύτητα 500 mm/min, προσδιορίστηκε το φορτίο θραύσης.
Ως αντοχή συνοχής λήφθηκε το συγκεκριμένο φορτίο.
5. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν και η συζήτησή τους.
Κατά τη μελέτη της δυνατότητας χρήσης PVC, καθώς και σύνθεσης πολικών πλαστικοποιητών ως συνδετικών (μέσο διασποράς) για τη λήψη πάστες με βάση συνδυασμούς αντιοξειδωτικών διαφαίνης FF και διαφαίνης FP, αποκαλύφθηκε ότι το κράμα διαφαίνης FF με διαφαίνη FP σε αναλογία μάζας 1:1 χαρακτηρίζεται από χαμηλή ταχύτητα κρυστάλλωσης και σημείο τήξης περίπου 90°C.
Ο χαμηλός ρυθμός κρυστάλλωσης διαδραματίζει θετικό ρόλο στη διαδικασία παραγωγής πλαστιζόλης PVC γεμάτο με ένα μείγμα αντιοξειδωτικών. Σε αυτή την περίπτωση, το ενεργειακό κόστος για τη λήψη μιας ομοιογενούς σύνθεσης που δεν διαχωρίζεται με την πάροδο του χρόνου μειώνεται σημαντικά.
Το ιξώδες τήγματος της διαφαίνης FF και της διαφαίνης FP είναι κοντά στο ιξώδες της πλαστιζόλης PVC. Αυτό καθιστά δυνατή την ανάμειξη του τήγματος και της πλαστιζόλης σε αντιδραστήρες με αναδευτήρες τύπου άγκυρας. Στο Σχ. Το σχήμα 1 δείχνει ένα διάγραμμα της εγκατάστασης για την κατασκευή πάστες. Οι πάστες στραγγίζονται ικανοποιητικά από τον αντιδραστήρα πριν προζελατινοποιηθούν.
Είναι γνωστό ότι η διαδικασία ζελατινοποίησης λαμβάνει χώρα στους 150°C και άνω. Ωστόσο, υπό αυτές τις συνθήκες, είναι δυνατή η εξάλειψη του υδροχλωρίου, το οποίο, με τη σειρά του, είναι ικανό να μπλοκάρει το κινητό άτομο υδρογόνου στα μόρια των δευτεροταγών αμινών, που στην περίπτωση αυτή είναι αντιοξειδωτικά. Αυτή η διαδικασία προχωρά σύμφωνα με το παρακάτω σχήμα.
1. Σχηματισμός πολυμερούς υδροϋπεροξειδίου κατά την οξείδωση του ισοπρενικού καουτσούκ.
RH+O2ROOH,
2. Μία από τις κατευθύνσεις αποσύνθεσης του πολυμερούς υδροϋπεροξειδίου.
ROOH RO°+O°H
3. Έχοντας ολοκληρώσει το στάδιο της οξείδωσης λόγω του αντιοξειδωτικού μορίου.
AnH+RO° ROH+An°,
Όπου το An είναι μια αντιοξειδωτική ρίζα, για παράδειγμα,
4.
5. Ιδιότητες αμινών, συμπεριλαμβανομένων των δευτεροταγών (διαφαίνιο FF), να σχηματίζουν αλκυλο-υποκατεστημένες με ανόργανα οξέα σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:
H
R-°N°-R+HCl + Cl-
H
Αυτό μειώνει την αντιδραστικότητα του ατόμου υδρογόνου.
Διεξαγωγή της διαδικασίας ζελατινοποίησης (προζελατινοποίησης) σε σχετικά χαμηλά επίπεδα υψηλές θερμοκρασίεςαχ (100-140oC) μπορούν να αποφευχθούν τα φαινόμενα που αναφέρθηκαν παραπάνω, δηλ. μειώνουν την πιθανότητα απελευθέρωσης υδροχλωρίου.
Η τελική διαδικασία ζελατινοποίησης έχει ως αποτέλεσμα πάστες με ιξώδες Mooney χαμηλότερο από το ιξώδες της γεμισμένης ένωσης καουτσούκ και χαμηλή αντοχή συνοχής (βλ. Εικόνα 2.3).
Οι πάστες με χαμηλό ιξώδες Mooney, πρώτον, κατανέμονται καλά στο μείγμα και, δεύτερον, μικρά μέρη των συστατικών που συνθέτουν την πάστα μπορούν εύκολα να μεταναστεύσουν στα επιφανειακά στρώματα των βουλκανιζόμενων προϊόντων, προστατεύοντας έτσι το καουτσούκ από τη γήρανση.
Ειδικότερα, στο θέμα της «συντριβής» των συνθέσεων που σχηματίζουν πάστα, δίνεται μεγάλη σημασία στην εξήγηση των λόγων για την υποβάθμιση των ιδιοτήτων ορισμένων συνθέσεων υπό την επίδραση του όζοντος.
Σε αυτή την περίπτωση, το αρχικό χαμηλό ιξώδες των πάστας και, επιπλέον, δεν αλλάζει κατά την αποθήκευση (Πίνακας 4), επιτρέπει μια πιο ομοιόμορφη κατανομή της πάστας και επιτρέπει τη μετανάστευση των συστατικών της στην επιφάνεια του βουλκανισμού.
Πίνακας 4
Δείκτες ιξώδους σύμφωνα με πάστα Mooney (P-9)
Αρχικοί δείκτες Ενδείξεις μετά την αποθήκευση της πάστας για 2 μήνες
10 8
13 14
14 18
14 15
17 25
Αλλάζοντας την περιεκτικότητα σε PVC και αντιοξειδωτικά, είναι δυνατό να ληφθούν πάστες κατάλληλες για την προστασία του καουτσούκ από τη θερμική οξείδωση και τη γήρανση του όζοντος με βάση τόσο τα μη πολικά όσο και τα πολικά καουτσούκ. Στην πρώτη περίπτωση, η περιεκτικότητα σε PVC είναι 40-50% κατά βάρος. (πάστα Ρ-9), στη δεύτερη – 80-90% κ.β.
Σε αυτή την εργασία μελετώνται βουλκανιζόμενα προϊόντα με βάση το καουτσούκ ισοπρενίου SKI-3. Οι φυσικές και μηχανικές ιδιότητες των βουλκανιζόμενων προϊόντων με χρήση πάστας (P-9) παρουσιάζονται στους Πίνακες 5 και 6.
Η αντίσταση των βουλκανιζόμενων προϊόντων που μελετήθηκαν στη θερμοοξειδωτική γήρανση αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε αντιγηραντική πάστα στο μείγμα, όπως φαίνεται από τον Πίνακα 5.
Δείκτες μεταβολής της αντοχής υπό όρους, η τυπική σύνθεση (1-9) είναι (-22%), ενώ για τη σύνθεση (4-9) - (-18%).
Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι με την εισαγωγή μιας πάστας που βοηθά στην αύξηση της αντοχής των βουλκανιζόμενων προϊόντων στη θερμοοξειδωτική γήρανση, προσδίδεται πιο σημαντική δυναμική αντοχή. Επιπλέον, εξηγώντας την αύξηση της δυναμικής αντοχής, είναι προφανώς αδύνατο να περιοριστούμε μόνο στον παράγοντα της αύξησης της δόσης του αντιοξειδωτικού στη λαστιχένια μήτρα. Το PVC πιθανότατα παίζει σημαντικό ρόλο σε αυτό. Σε αυτή την περίπτωση, μπορεί να υποτεθεί ότι η παρουσία PVC μπορεί να προκαλέσει το σχηματισμό δομών συνεχούς αλυσίδας που είναι ομοιόμορφα κατανεμημένες στο καουτσούκ και εμποδίζουν την ανάπτυξη μικρορωγμών που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια της ρωγμής.
Με τη μείωση της περιεκτικότητας σε αντιγηραντική πάστα και συνεπώς της αναλογίας PVC (Πίνακας 6), η επίδραση της αύξησης της δυναμικής αντοχής ουσιαστικά ακυρώνεται. Σε αυτήν την περίπτωση θετική επιρροήΗ πάστα εμφανίζεται μόνο σε συνθήκες θερμοοξειδωτικής γήρανσης και γήρανσης του όζοντος.
Πρέπει να σημειωθεί ότι οι καλύτερες φυσικές και μηχανικές ιδιότητες παρατηρούνται όταν χρησιμοποιείται αντιγηραντική πάστα που λαμβάνεται υπό ηπιότερες συνθήκες (θερμοκρασία προζελατινοποίησης 100°C).
Τέτοιες συνθήκες για τη λήψη της πάστας παρέχουν υψηλότερο επίπεδο σταθερότητας σε σύγκριση με την πάστα που λαμβάνεται με θερμοστάτη για μία ώρα στους 140°C.
Η αύξηση του ιξώδους του PVC σε μια πάστα που λαμβάνεται σε μια δεδομένη θερμοκρασία επίσης δεν συμβάλλει στη διατήρηση της δυναμικής αντοχής των βουλκανιζόμενων προϊόντων. Και όπως προκύπτει από τον Πίνακα 6, η δυναμική αντοχή μειώνεται σημαντικά σε πάστες θερμοστάτες στους 140°C.
Η χρήση διαφαίνης FF σε σύνθεση με διαφαίνη FP και PVC επιτρέπει σε κάποιο βαθμό την επίλυση του προβλήματος του ξεθωριάσματος.
Πίνακας 5
1-9 2-9 3-9 4-9
1 2 3 4 5
Αντοχή σε εφελκυσμό υπό όρους, MPa 19,8 19,7 18,7 19,6
Καταπόνηση υπό όρους στο 300%, MPa 2,8 2,8 2,3 2,7
1 2 3 4 5
Επιμήκυνση στο σπάσιμο, % 660 670 680 650
Μόνιμη επιμήκυνση, % 12 12 16 16
Σκληρότητα, Shore A, συμβατική μονάδα. 40 43 40 40
Αντοχή σε εφελκυσμό υπό όρους, MPa -22 -26 -41 -18
Καταπόνηση υπό όρους στο 300%, MPa 6 -5 8 28
Επιμήκυνση στο σπάσιμο, % -2 -4 -8 -4
Μόνιμη επιμήκυνση, % 13 33 -15 25
Δυναμική αντοχή, Π.χ.=100%, χιλιάδες κύκλοι. 121 132 137 145
Πίνακας 6
Φυσικομηχανικές ιδιότητες βουλκανιζόμενων προϊόντων που περιέχουν αντιγηραντική πάστα (P-9).
Όνομα δείκτη Κωδικός μείγματος
1-25 2-25 3-25 4-25
1 2 3 4 5
Αντοχή σε εφελκυσμό υπό όρους, MPa 22 23 23 23
Καταπόνηση υπό όρους στο 300%, MPa 3,5 3,5 3,3 3,5
1 2 3 4 5
Επιμήκυνση στο σπάσιμο, % 650 654 640 670
Μόνιμη επιμήκυνση, % 12 16 18 17
Σκληρότητα, Shore A, συμβατική μονάδα. 37 36 37 38
Αλλαγή ένδειξης μετά τη γήρανση, αέρας, 100°C*72 h
Αντοχή σε εφελκυσμό υπό όρους, MPa -10,5 -7 -13 -23
Καταπόνηση υπό όρους στο 300%, MPa 30 -2 21 14
Επιμήκυνση στο σπάσιμο, % -8 -5 -7 -8
Μόνιμη επιμήκυνση, % -25 -6 -22 -4
Αντοχή στο όζον, E=10%, ώρα 8 8 8 8
Δυναμική αντοχή, Π.χ.=100%, χιλιάδες κύκλοι. 140 116 130 110
Λίστα συμβόλων.
PVC – πολυβινυλοχλωρίδιο
Diafen FF – N,N^ – Διφαινύλιο – n – φαινυλενοδιαμίνη
Diafen FP – N – Phenyl – N^ – isopropyl – n – phenylenediamine
DBP – φθαλικός διβουτυλεστέρας
SKI-3 – καουτσούκ ισοπρενίου
P-9 – αντιγηραντική πάστα
1. Η έρευνα για τη σύνθεση της πλαστισόλης διαφαίνης FP και διαφαίνης FF με βάση το PVC καθιστά δυνατή τη λήψη πάστες που δεν αποκολλώνται με την πάροδο του χρόνου, με σταθερές ρεολογικές ιδιότητες και ιξώδες Mooney υψηλότερο από το ιξώδες του μίγματος καουτσούκ που χρησιμοποιείται.
2. Όταν περιέχει συνδυασμό διαφαίνης FP και διαφαίνης FF στην πάστα ίση με 30% και PVC plastisol 50%, η βέλτιστη δόση για την προστασία του καουτσούκ από τη θερμοοξειδωτική γήρανση και τη γήρανση του όζοντος μπορεί να είναι δόση ίση με 2,00 μέρη βάρους ανά 100 μέρη κατά βάρος μιγμάτων καουτσούκ.
3. Η αύξηση της δόσης των αντιοξειδωτικών πάνω από 100 μέρη βάρους καουτσούκ οδηγεί σε αύξηση της δυναμικής αντοχής του καουτσούκ.
4. Για λάστιχα με βάση το ισοπρένιο που λειτουργούν σε στατική λειτουργία, μπορείτε να αντικαταστήσετε το diaphene FP με αντιγηραντική πάστα P-9 σε ποσότητα 2,00 wt h ανά 100 wt h καουτσούκ.
5. Για λάστιχα που λειτουργούν υπό δυναμικές συνθήκες, είναι δυνατή η αντικατάσταση της διαφαίνης με FP με περιεκτικότητα σε αντιοξειδωτικά 8-9 μέρη βάρους ανά 100 μέρη κατά βάρος καουτσούκ.
6.
Λίστα χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας:
– Tarasov Z.N. Γήρανση και σταθεροποίηση συνθετικών ελαστικών. – Μ.: Χημεία, 1980. – 264 σελ.
– Garmonov I.V. Συνθετικό λάστιχο. – Λ.: Χημεία, 1976. – 450 σελ.
– Γήρανση και σταθεροποίηση πολυμερών. /Επιμ. Kozminsky A.S. – Μ.: Χημεία, 1966. – 212 σελ.
– Sobolev V.M., Borodina I.V. Βιομηχανικά συνθετικά λάστιχα. – Μ.: Χημεία, 1977. – 520 σελ.
– Belozerov N.V. Τεχνολογία καουτσούκ: 3η έκδοση, αναθεωρημένη. και επιπλέον – Μ.: Χημεία, 1979. – 472 σελ.
– Koshelev F.F., Kornev A.E., Klimov N.S. Γενική τεχνολογία καουτσούκ: 3η έκδοση, αναθεωρημένη. και επιπλέον – Μ.: Χημεία, 1968. – 560 σελ.
– Τεχνολογία πλαστικών. /Επιμ. Korshak V.V. Εκδ. 2ο, αναθεωρημένο και επιπλέον – Μ.: Χημεία, 1976. – 608 σελ.
– Kirpichnikov P.A., Averko-Antonovich L.A. Χημεία και τεχνολογία συνθετικού καουτσούκ. – Λ.: Χημεία, 1970. – 527 σελ.
– Dogadkin B.A., Dontsov A.A., Shertnov V.A. Χημεία ελαστομερών. – Μ.: Χημεία, 1981. – 372 σελ.
– Zuev Yu.S. Καταστροφή πολυμερών υπό την επίδραση επιθετικών περιβαλλόντων: 2η έκδοση, αναθεωρημένη. και επιπλέον – Μ.: Χημεία, 1972. – 232 σελ.
– Zuev Yu.S., Degtyareva T.G. Αντοχή ελαστομερών υπό συνθήκες λειτουργίας. – Μ.: Χημεία, 1980. – 264 σελ.
– Ognevskaya T.E., Boguslavskaya K.V. Αύξηση της αντοχής του καουτσούκ στις καιρικές συνθήκες λόγω της εισαγωγής πολυμερών ανθεκτικών στο όζον. – Μ.: Χημεία, 1969. – 72 σελ.
– Kudinova G.D., Prokopchuk N.R., Prokopovich V.P., Klimovtsova I.A. // Πρώτες ύλες για τη βιομηχανία καουτσούκ: παρόν και μέλλον: Περιλήψεις του πέμπτου επετείου της ρωσικής επιστημονικής και πρακτικής διάσκεψης εργατών καουτσούκ. – Μ.: Χημεία, 1998. – 482 σελ.
– Khrulev M.V. Πολυβινυλοχλωρίδιο. – Μ.: Χημεία, 1964. – 325 σελ.
– Παρασκευή και ιδιότητες PVC / Εκδ. Zilberman E.N. – Μ.: Χημεία, 1968. – 440 σελ.
– Rakhman M.Z., Izkovsky N.N., Antonova M.A. //Καουτσούκ και καουτσούκ. – Μ., 1967, Νο. 6. - Με. 17-19
– Abram S.W. //Ρουμπ. Ηλικία. 1962. V. 91. Αρ. 2. Σ. 255-262
– Εγκυκλοπαίδεια Πολυμερών / Εκδ. Kabanova V.A. και άλλα: Σε 3 τόμους, Τ. 2. – Μ.: Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια, 1972. – 1032 σελ.
– Rubberman's Handbook. Υλικά για την παραγωγή καουτσούκ /Εκδ. Zakharchenko P.I. και άλλοι - Μ.: Chemistry, 1971. - 430 p.
– Tager A.A. Φυσικοχημεία πολυμερών. Εκδ. 3ο, αναθεωρημένο και επιπλέον – Μ.: Χημεία, 1978. – 544 σελ.
Ινστιτούτο Αεροπορίας της Μόσχας
(Πολυτεχνείο)
Τμήμα Επιστήμης Υλικών
Εργασία μαθήματος
στην επιστήμη των υλικών
με θέμα:
"Ανθεκτικό στη γήρανση καουτσούκ"
Έλεγχος: Vishnevsky G.E.
Συμπλήρωσε: Pavlyuk D.V.
Εισαγωγή
Ατμοσφαιρική γήρανση του καουτσούκ
Προστασία του καουτσούκ από την ατμοσφαιρική γήρανση
Αλλαγές στις μηχανικές ιδιότητες του καουτσούκ κατά τη θερμική γήρανση
Θερμική γήρανση του καουτσούκ κατά τη συμπίεση
Προστασία των καουτσούκ από τη γήρανση της ακτινοβολίας
Βιβλιογραφία
ΕΙΣΑΓΩΓΗ.
Το καουτσούκ είναι προϊόν ειδικής επεξεργασίας (βουλκανισμού) καουτσούκ και θείου με διάφορα πρόσθετα.
Το καουτσούκ διαφέρει από τα άλλα υλικά από τις υψηλές ελαστικές του ιδιότητες, οι οποίες είναι εγγενείς στο καουτσούκ - το κύριο υλικό πηγής του καουτσούκ. Τα υλικά από καουτσούκ χαρακτηρίζονται από υψηλή αντοχή στην τριβή, αντοχή σε αέρια και νερό, χημική αντοχή, ηλεκτρικές μονωτικές ιδιότητες και χαμηλή πυκνότητα.
Ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας, επιβάλλονται διαφορετικές απαιτήσεις στο καουτσούκ. Η ελαστική επένδυση των ταινιών μεταφοράς που μεταφέρουν μετάλλευμα ή άνθρακα πρέπει να είναι ανθεκτική στον παγετό και καλά ανθεκτική στην τριβή σε χαμηλές θερμοκρασίες.
ο ελαστικός θάλαμος στους εύκαμπτους σωλήνες για προϊόντα πετρελαίου πρέπει να είναι ανθεκτικός στη διόγκωση. ελαστική επένδυση σιδηροδρομικών δεξαμενών μεταφοράς υδροχλωρικού οξέος - ανθεκτική στη χημική του δράση κ.λπ.
Ειδικές απαιτήσεις επιβάλλονται στα προϊόντα από καουτσούκ που χρησιμοποιούνται σε αεροσκάφη, οι δομές των οποίων περιέχουν εκατοντάδες διαφορετικά ελαστικά μέρη. Τέτοια προϊόντα, μαζί με τη συμπαγή και το χαμηλό βάρος, πρέπει να είναι ελαστικά και ανθεκτικά. Είναι πολύ σημαντικό τα εξαρτήματα να διατηρούν τις ιδιότητές τους σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών και, σε ορισμένες περιπτώσεις, όταν εκτίθενται σε διάφορα υγρά και αέρια μέσα. Όταν πετάτε με ταχύτητα 3600 km/h, ακόμη και σε υψόμετρο 5000 m, η θερμοκρασία θέρμανσης του δέρματος φτάνει τους +400 °C. Τα μέρη που βρίσκονται στα εξαρτήματα του κινητήρα πρέπει να διατηρούν τις ιδιότητές τους σε θερμοκρασίες που φτάνουν έως +500 ˚С. Ταυτόχρονα, ορισμένα μέρη εκτίθενται σε θερμοκρασίες περίπου μείον 60 °C και κάτω. Δεδομένου ότι οι διαστάσεις των εξαρτημάτων του αεροσκάφους παραμένουν πρακτικά σταθερές καθ' όλη τη διάρκεια ζωής τους, οι παραμορφώσεις χαμηλής υπολειμματικής συμπίεσης είναι απαραίτητη ποιότητα τέτοιων ελαστικών. Ακόμη μεγαλύτερες απαιτήσεις τίθενται στο καουτσούκ για την πυραυλική επιστήμη.
Μαζί με τα ελαστικά γενικής χρήσης που χρησιμοποιούνται ευρέως στην παραγωγή καουτσούκ - φυσικό (NK) και στυρένιο-βουταδιένιο (SKS-ZOA, SKS-30, SKMS-30, κ.λπ.), χρησιμοποιούνται επίσης ειδικά:
λάστιχα χλωροπρενίου (A, B, C, NT), καουτσούκ νιτριλίου βουταδιενίου (SKN-18, SKN-26, SKN-40, SKN-40T), καουτσούκ βουτυλίου, χημικά ανθεκτικά λάστιχα φθορίου (SKF-32-12, SKF-62 -13), ανθεκτικά στη θερμότητα πολυμερή οργανοπυριτίου (SKP). Τα στερεοκανονικά λάστιχα κατακτώνται: πολυβουταδιένιο (SKD) και ισοπρένιο (SKI). Η έρευνα βρίσκεται σε εξέλιξη για νέα λάστιχα που βασίζονται σε ενώσεις που περιέχουν βόριο, φώσφορο, άζωτο και άλλα στοιχεία.
Το καουτσούκ ως δομικό υλικό σε μια σειρά από τις ιδιότητές του διαφέρει σημαντικά από τα μέταλλα και άλλα υλικά. Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό του είναι η ικανότητά του να αντέχει σημαντικές παραμορφώσεις κάτω από εξωτερικά φορτία χωρίς καταστροφή. Τα κύρια χαρακτηριστικά του καουτσούκ περιλαμβάνουν επίσης: χαμηλές τιμές συντελεστή διάτμησης, τάσης και συμπίεσης. μεγάλη επιρροήτη διάρκεια του εφαρμοζόμενου φορτίου και τον συντελεστή θερμοκρασίας στη σχέση τάσης-παραμόρφωσης· σχεδόν σταθερός όγκος κατά την παραμόρφωση. σχεδόν πλήρης αναστρεψιμότητα της παραμόρφωσης. σημαντικές μηχανικές απώλειες κατά τις κυκλικές παραμορφώσεις.
Τα βουλκανιζόμενα από μαλακό καουτσούκ, υπό την επίδραση ενός αριθμού αποθηκευτικών ή λειτουργικών παραγόντων, δρώντας μεμονωμένα ή συχνότερα σε συνδυασμό, αλλάζουν τις τεχνικά πολύτιμες ιδιότητές τους. Η αλλαγή καταλήγει σε μείωση ελαστικότητας και αντοχής, εμφάνιση σκλήρυνσης, ευθραυστότητας, ρωγμών, αλλαγών στο χρώμα, αύξηση της διαπερατότητας αερίων, δηλαδή σε μεγαλύτερη ή μικρότερη απώλεια της τεχνικής αξίας των προϊόντων. Η επίδραση του ατμοσφαιρικού οξυγόνου, και ιδιαίτερα του όζοντος, οδηγεί σε γήρανση και κόπωση του καουτσούκ. Αυτό διευκολύνεται από: θερμότητα και φως, τάσεις που προκύπτουν από δυναμική ή στατική φόρτιση, συμπεριλαμβανομένης της αλόγιστης αποθήκευσης, την επίδραση επιθετικών περιβαλλόντων ή την καταλυτική επίδραση των μεταλλικών αλάτων.
Χαμηλές θερμοκρασίεςοδηγούν σε μείωση της ελαστικότητας του καουτσούκ και αύξηση της ευθραυστότητάς του. Αυτές οι αλλαγές βαθαίνουν με τη διάρκεια της ψύξης. Ωστόσο, με την επιστροφή στις κανονικές θερμοκρασίες, οι αρχικές ιδιότητες αποκαθίστανται. Η επίδραση των διαστάσεων και των χαρακτηριστικών του σχήματος του προϊόντος στο καουτσούκ είναι πολύ μεγαλύτερη από ό,τι σε άλλα δομικά υλικά. Η σταθεροποίηση των τεχνικά πολύτιμων ιδιοτήτων του στο καουτσούκ, η καταπολέμηση των φαινομένων γήρανσης, κόπωσης και παγώματος αποτελούν σήμερα ένα από τα σημαντικά καθήκοντα της σύγχρονης τεχνολογίας καουτσούκ.
ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΓΗΡΑΝΣΗ ΚΑΙ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΠΟ ΛΑΣΤΙΧΟ
Το πρόβλημα της αύξησης της ανθεκτικότητας των προϊόντων από καουτσούκ σχετίζεται άμεσα με την αύξηση της αντοχής στην τριβή διάφοροι τύποιγηράσκων. Ένας από τους πιο συνηθισμένους και καταστροφικούς τύπους γήρανσης είναι η ατμοσφαιρική γήρανση του καουτσούκ, η οποία επηρεάζει σχεδόν όλα τα προϊόντα που έρχονται σε επαφή με τον αέρα κατά τη λειτουργία ή την αποθήκευση.
Η ατμοσφαιρική γήρανση είναι ένα σύμπλεγμα φυσικών και χημικών μετασχηματισμών που συμβαίνουν υπό την επίδραση του ατμοσφαιρικού όζοντος και του οξυγόνου, της ηλιακής ακτινοβολίας και της θερμότητας.
Αλλαγές στις φυσικές και μηχανικές ιδιότητες του καουτσούκ
Κάτω από ατμοσφαιρικές συνθήκες, καθώς και κατά τη θερμική γήρανση, τα καουτσούκ χάνουν σταδιακά τις ελαστικές τους ιδιότητες, ανεξάρτητα από το αν βρίσκονται σε καταπονημένη ή χωρίς τάση. Τα καουτσούκ με βάση το NC με ελαφριά πληρωτικά παλαιώνουν ιδιαίτερα εντατικά. Γρήγορα (μέσα σε 1-2 χρόνια) υπάρχει μια αξιοσημείωτη αλλαγή στις ιδιότητες των ελαστικών που κατασκευάζονται από καουτσούκ βουταδενίου-νιτριλίου, καουτσούκ στυρενίου-βουταδιενίου και ναϊρίτη. Τα πιο ανθεκτικά είναι τα λάστιχα που βασίζονται σε SKF-26, SKEP, SKTV και βουτυλικό καουτσούκ.
Η ηλιακή ακτινοβολία επηρεάζει σημαντικά τον ρυθμό μεταβολής των ιδιοτήτων του καουτσούκ στις ατμοσφαιρικές συνθήκες, επιταχύνοντας τη διαδικασία κατά πέντε ή περισσότερες φορές σε ορισμένες περιπτώσεις.
Στα καουτσούκ γεμάτα αιθάλη, αυτή η διαφορά στον ρυθμό γήρανσης είναι κυρίως αποτέλεσμα ισχυρής θέρμανσης της επιφάνειας του καουτσούκ υπό την επίδραση του άμεσου ηλιακού φωτός. Δεδομένου ότι η θερμοκρασία αποδεικνύεται ότι είναι η πιο σημαντική παράμετρος που επηρεάζει όλες τις τρέχουσες διεργασίες, φάνηκε απαραίτητο να δημιουργηθεί μια αξιόπιστη μέθοδος για τον πειραματικό προσδιορισμό της.
Μια μελέτη της θερμοκρασίας του καουτσούκ στον ανοιχτό αέρα έδειξε ότι η ημερήσια μεταβολή του, καθώς και η μεταβολή της θερμοκρασίας του αέρα (ελλείψει νεφών), περιγράφεται κατά προσέγγιση με ημιτονοειδείς καμπύλες. Η υπερθέρμανση σε σύγκριση με τον αέρα (σε θερμοκρασία αέρα 26 °C) φτάνει τους 22 °C για το μαύρο και τους 13 ° Με λευκό καουτσούκ.
Η πορεία των αλλαγών στη θερμοκρασία του καουτσούκ κατά τη διάρκεια της ημέρας ακολουθεί την πορεία των αλλαγών στην ηλιακή ακτινοβολία και η υπερθέρμανση του καουτσούκ είναι συνάρτηση της τελευταίας. Μαζί με αυτό, η υπερθέρμανση εξαρτάται από την ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ καουτσούκ και αέρα. Αυτό επιτρέπει, με βάση τη ροή της ηλιακής ακτινοβολίας και χρησιμοποιώντας την εξίσωση μεταφοράς θερμότητας για το σύστημα επίπεδης πλάκας - αερίου, να προσδιοριστεί η θερμοκρασία της επιφάνειας του καουτσούκ με υπολογισμό. Συγκεκριμένα, γνωρίζοντας τις απόλυτες μέγιστες θερμοκρασίες σε διαφορετικές γεωγραφικές τοποθεσίες, είναι δυνατό να υπολογιστεί η μέγιστη θερμοκρασία στην οποία θα θερμανθεί η επιφάνεια από καουτσούκ σε αυτά τα μέρη. Για τη Μόσχα, αυτή η θερμοκρασία είναι 60 °C (απόλυτη μέγιστη 37 °C), για την Τασκένδη 81 °C (απόλυτη μέγιστη 45 °C).
Μια αύξηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας του καουτσούκ ακόμη και κατά 20-25 ° C μπορεί να προκαλέσει απότομη αλλαγή στον ρυθμό γήρανσης. Επομένως, αυτή η παράμετρος πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την αξιολόγηση της περιόδου γήρανσης του καουτσούκ υπό ατμοσφαιρικές συνθήκες.
Ο προσδιορισμός της θερμοκρασίας του καουτσούκ που εκτίθεται στον αέρα κάτω από διάφορα φίλτρα φωτός έδειξε ότι η θέρμανση του καουτσούκ συμβαίνει σχεδόν εξ ολοκλήρου λόγω του υπέρυθρου τμήματος της ηλιακής ακτινοβολίας, το οποίο έχει καθοριστική επίδραση στον ρυθμό γήρανσης του καουτσούκ γεμάτο αιθάλη. Έτσι, πάνω από 140 ημέρες έκθεσης σε καουτσούκ από NK στο Μπατούμι, η αντοχή σε εφελκυσμό μειώνεται κατά μέσο όρο (σε%): στον ανοιχτό αέρα - κατά 34, κάτω από ένα φίλτρο που εκπέμπει το 70% της υπέρυθρης ακτινοβολίας και δεν μεταδίδει υπεριώδεις ακτίνες - κατά 32, κάτω από ένα φίλτρο που εκπέμπει το 40% των υπέρυθρων ακτίνων, καθώς και μια μικρή ποσότητα υπεριωδών ακτίνων - κατά 24, κάτω από φύλλο - κατά 20.
Με βάση τα προηγούμενα, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η αλλαγή στις φυσικές και μηχανικές ιδιότητες του καουτσούκ υπό συνθήκες ατμοσφαιρικής γήρανσης οφείλεται κυρίως στη διαδικασία της θερμικής γήρανσης, η οποία συμβαίνει υπό την επίδραση της θερμότητας και του ατμοσφαιρικού οξυγόνου. Σύμφωνα με αυτό, μπορεί να επιτευχθεί αποτελεσματική μείωση του ρυθμού μεταβολής των φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων των καουτσούκ κατά την ατμοσφαιρική γήρανση, καθώς και κατά τη διάρκεια της θερμικής γήρανσης, με τη βοήθεια αντιοξειδωτικών, κυρίως για λάστιχα με βάση το NC.
Οι αλλαγές στις φυσικές και μηχανικές ιδιότητες του καουτσούκ υπό ατμοσφαιρικές συνθήκες μπορεί να επηρεάσουν την ανθεκτικότητα των προϊόντων από καουτσούκ εάν εκτεθούν στον αέρα για μεγάλο χρονικό διάστημα σε κατάσταση χωρίς τάση ή σε αρκετά χαμηλές καταπονήσεις. Αυτή η διαδικασία είναι επίσης σημαντική για παραμορφωμένα ελαστικά που προστατεύονται καλά από τη δράση του όζοντος ή είναι κατασκευασμένα από ελαστικά ανθεκτικά στο όζον που χρησιμοποιούνται για μεγάλο χρονικό διάστημα στον αέρα.
Αλλαγή επιφάνειας από καουτσούκ
Υπό ατμοσφαιρικές συνθήκες, η επιφάνεια των καουτσούκ υφίσταται σημαντικές αλλαγές, και κυρίως η επιφάνεια των ανοιχτόχρωμων NC ελαστικών. Εκτός από μια σχετικά γρήγορη αλλαγή στο χρώμα, το επιφανειακό στρώμα πρώτα μαλακώνει και στη συνέχεια σταδιακά γίνεται σκληρό και παίρνει την όψη του ανάγλυφου δέρματος. Ταυτόχρονα, η επιφάνεια καλύπτεται με ένα δίκτυο ρωγμών.
Η διαδικασία της επιφανειακής καταστροφής συμβαίνει κυρίως υπό την επίδραση φωτοχημικών αντιδράσεων που προκαλούνται από τη δράση των υπεριωδών ακτίνων. Αυτό αποδεικνύεται, ειδικότερα, συγκρίνοντας την αλλαγή στην επιφάνεια του καουτσούκ υπό ατμοσφαιρικές συνθήκες κάτω από διαφορετικά φίλτρα φωτός: απουσία ακτίνων UV (οι ακτίνες με λ αποκόπτονται< < 0,39 mk)η αλλαγή στην επιφάνεια αποδεικνύεται ασύγκριτα μικρότερη από ό,τι υπό την επίδραση ακτίνων με μήκη κύματος έως 0,32 mk.
Αυτό το φαινόμενο είναι χαρακτηριστικό για τα καουτσούκ με ελαφριά πληρωτικά, επειδή τα τελευταία (οξείδιο ψευδαργύρου, τιτάνιο, οξείδιο μαγνησίου, λιθόπονο κ.λπ.), σε αντίθεση με την αιθάλη, είναι ικανά να απορροφούν τις ακτίνες UV και, ως εκ τούτου, είναι ευαισθητοποιητές χημικών αντιδράσεων σε καουτσούκ.
Ράγισμα και καταστροφή καουτσούκ
Το ράγισμα του καουτσούκ υπό ατμοσφαιρικές συνθήκες συμβαίνει με σχετικά υψηλή ταχύτητα και επομένως είναι ο πιο επικίνδυνος τύπος γήρανσης.
Η κύρια προϋπόθεση για το σχηματισμό ρωγμών στο καουτσούκ είναι η ταυτόχρονη έκθεσή του στο όζον και τις δυνάμεις εφελκυσμού. Στην πράξη, τέτοιες συνθήκες δημιουργούνται στον ένα ή τον άλλο βαθμό κατά τη λειτουργία σχεδόν όλων των προϊόντων από καουτσούκ. Σύμφωνα με τις σύγχρονες αντιλήψεις, ο σχηματισμός εμβρυϊκών ρωγμών όζοντος στην επιφάνεια του καουτσούκ σχετίζεται είτε με την ταυτόχρονη ρήξη υπό την επίδραση του όζοντος πολλών μακρομορίων προσανατολισμένων προς την ίδια κατεύθυνση, είτε με τη ρήξη ενός δομημένου εύθραυστου φιλμ όζοντος υπό την επίδραση του άγχους. Η διείσδυση του όζοντος στα βάθη των μικρορωγμών οδηγεί στην περαιτέρω ανάπτυξή τους και στη ρήξη του καουτσούκ.
Μια μελέτη της κινητικής της ρωγμής του καουτσούκ στο ύπαιθρο υπό συνεχή εφελκυστική τάση (η ένταση της ρωγμής αξιολογήθηκε σε αυθαίρετες μονάδες σύμφωνα με ένα σύστημα εννέα σημείων) δείχνει ότι τα διαφορετικά λάστιχα διαφέρουν μεταξύ τους όχι μόνο ως προς τον χρόνο εμφάνισης των ορατών ρωγμών τ y και του χρόνου ρήξης τ p, αλλά και σε αναλογία ταχυτήτων διεργασίες σχηματισμού και ανάπτυξης ρωγμών.
Οι πιο σημαντικοί παράγοντες που καθορίζουν την αντοχή του καουτσούκ στις καιρικές συνθήκες, καθώς και ολόκληρη την πορεία της διαδικασίας ρωγμών, είναι:
αντιδραστικότητα του καουτσούκ σε σχέση με το όζον.
μέγεθος των τάσεων εφελκυσμού.
έκθεση στην ηλιακή ακτινοβολία.
Προστασία του καουτσούκ από ρωγμές
Για την προστασία του καουτσούκ από ρωγμές, χρησιμοποιούνται δύο τύποι προστατευτικών παραγόντων: αντιοζονιστικά και κεριά.
Σε αντίθεση με τα αντιοξειδωτικά, τα οποία έχουν μέτρια προστατευτική επίδραση στη θερμική γήρανση του καουτσούκ, η αποτελεσματικότητα των αντιοζονιστικών και των κεριών στη γήρανση του όζοντος είναι πολύ υψηλή.
Αντιοζωνικά.
Τα τυπικά και πιο αποτελεσματικά αντιοζονιστικά περιλαμβάνουν ενώσεις της κατηγορίας Ν,Ν"-υποκατεστημένης-ν-φαινυλενοδιαμίνης και παράγωγα διυδροκινολίνης. Προστασία έναντι του όζοντος παρέχεται επίσης από ορισμένα διθειοκαρβαμικά, παράγωγα ουρίας και θειουρίας, η-αλκοξυ-Ν-αλκυλίνη, κ.λπ.
Ο μηχανισμός δράσης των αντιοζονιστικών έχει προσελκύσει την προσοχή πολλών επιστημόνων τα τελευταία χρόνια. Ως αποτέλεσμα μελέτης της επίδρασης των αντιοζονιστικών στα κινητικά πρότυπα του οζονισμού και της ρωγμής των καουτσούκ. Υπήρξαν πολλές διαφορετικές απόψεις για αυτό το θέμα.
Ο σχηματισμός ενός συνεχούς προστατευτικού στρώματος στην επιφάνεια του καουτσούκ λόγω του μεταναστευτικού αντιοζονιστικού, των προϊόντων της αντίδρασής του με το όζον και των προϊόντων της αντίδρασης του όζοντος με το καουτσούκ, στα οποία συμμετέχει το αντιοζονιστικό, συζητείται ευρέως.
Υποτίθεται ότι ο τελευταίος τύπος αντίδρασης οδηγεί είτε στην εξάλειψη της θραύσης των μακρομορίων, είτε στη ραφή των θραυσμάτων τους.
Ο σχηματισμός ενός επιφανειακού στρώματος του αντιοζονιστικού ή των προϊόντων της αλληλεπίδρασής του με το όζον, το οποίο παρέχει αποτελεσματική προστασία του καουτσούκ, μπορεί να αναμένεται μόνο εάν βρίσκονται σε ρητινώδη κατάσταση και μπορούν να δημιουργήσουν ένα συνεχές ομοιόμορφο στρώμα κατά τη μετανάστευση. Πράγματι, σύμφωνα με πειράματα, η αντίσταση στο όζον του NC καουτσούκ που περιέχει το κρυσταλλικό αντιοζονιστικό Ν-φαινυλ-Ν"-ισοπροπυλ-n-φαινυλενοδιαμίνη (PPPD) σε ορισμένες περιπτώσεις αποδεικνύεται ακόμη ελαφρώς υψηλότερη πριν το αντιοζονιστικό μεταναστεύσει στην επιφάνεια παρά μετά ο σχηματισμός ενός στρώματος ξεθωριασμένου PPPD Αυτό οφείλεται προφανώς στο γεγονός ότι, αν και μεμονωμένοι κρυσταλλικοί σχηματισμοί του αντιοζονιστικού μπορούν να έχουν κάποια προστατευτική επίδραση στο καουτσούκ, στα διαστήματα μεταξύ τέτοιων σχηματισμών θα πρέπει να εμφανίζονται «αδύναμες» κηλίδες στο καουτσούκ. στην εξάντληση του επιφανειακού στρώματος του καουτσούκ με το αντιοζονιστικό λόγω του ξεθώριασμού του και της απουσίας καθαρού μηχανική προστασίαλόγω των αντιοζονικών κρυστάλλων.
Η αποφασιστική σημασία της μετανάστευσης αντιοζονιστικών κρυσταλλικής δομής στην επιφάνεια από την άποψη της αποτελεσματικότητας της προστατευτικής τους δράσης μπορεί να αμφισβητηθεί, καθώς η προστατευτική δράση των αντιοζονιστικών συνήθως εκδηλώνεται σε δόσεις που δεν υπερβαίνουν το όριο της διαλυτότητάς τους σε καουτσούκ. Έτσι, η Ν-φαινυλ-.Ν"-ισοπροπυλ-ν-φαινυλενοδιαμίνη είναι αποτελεσματική σε λάστιχα από NC και άλλα μη πολικά ελαστικά σε συγκέντρωση 1-2 μέρη κατά βάρος ανά καουτσούκ. Πιθανώς, ο κύριος ρόλος στην προστασία των καουτσούκ παίζεται από το αντιοζονιστικό που διαλύεται στο επιφανειακό στρώμα του καουτσούκ.
Ο μηχανισμός της προστατευτικής δράσης, που βασίζεται στη διασύνδεση θραυσμάτων μακρομορίων ή στην εξάλειψη της αποσύνθεσής τους, φαίνεται πιθανός, αλλά απαιτεί περαιτέρω πειραματική επιβεβαίωση.
Μια πολύ κοινή ιδέα είναι ότι τα αντιοζονιστικά στην επιφάνεια του καουτσούκ δεσμεύουν το όζον, εμποδίζοντάς το να αλληλεπιδράσει με το καουτσούκ.
Οι μελέτες μας για την επίδραση των αντιοζονιστικών στην αντίδραση του καουτσούκ με το όζον (σε διάλυμα CCl4) έδειξαν ότι τα αντιοζονιστικά δεν επηρεάζουν τη φύση της κινητικής καμπύλης οζονισμού του καουτσούκ και πρακτικά δεν αλλάζουν την ενέργεια ενεργοποίησης της διεργασίας. Με την παρουσία ενός αντιοζονιστικού, μόνο η συνολική ποσότητα του απορροφούμενου όζοντος αυξάνεται. Ωστόσο, όπως προκύπτει από τα δεδομένα για τη συσσώρευση ομάδων που περιέχουν οξυγόνο, ο ρυθμός αντίδρασης του ίδιου του καουτσούκ με το όζον μειώνεται. Ταυτόχρονα, μειώνεται και ο ρυθμός καταστροφής των μακρομορίων. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, λαμβάνει χώρα ταυτόχρονη οζονοποίηση ελαστικού και αντιοζονιστικού.
Μελέτες της κινητικής του οζονισμού του ίδιου του αντιοζονιστικού (σε διάλυμα) έδειξαν ότι η ενέργεια ενεργοποίησης αυτής της αντίδρασης για το FPPD είναι ελαφρώς υψηλότερη από ό,τι για το καουτσούκ (1,4 kcal/mol),και ο ρυθμός αλληλεπίδρασης αυτού του αντιοζονιστικού με το όζον σε όλο το εύρος θερμοκρασιών ενδιαφέροντος υπερβαίνει τον ρυθμό οζονισμού του καουτσούκ (με αναλογία βάρους καουτσούκ και αντιοζονιστικού 100:5).
Όλα αυτά δίνουν λόγους να πιστεύουμε ότι η αντίδραση του αντιοζονιστικού με το όζον στην επιφάνεια του καουτσούκ παίζει κάποιο ρόλο στην προστασία του καουτσούκ από τη γήρανση του όζοντος. Ωστόσο, ο ρυθμός αντίδρασης για διαφορετικά αντιοζονιστικά δεν συσχετίζεται με την αποτελεσματικότητά τους στη διάσπαση του καουτσούκ, επομένως η διαδικασία δεν είναι καθοριστική για την προστατευτική δράση διαφορετικών ενώσεων.
Τα προηγούμενα μας επιτρέπουν να συμπεράνουμε ότι προς το παρόν δεν υπάρχει γενικά αποδεκτή και επαρκώς τεκμηριωμένη άποψη για τον μηχανισμό δράσης των αντιοζονιστικών. Αυτό το θέμα θέλει σοβαρή μελέτη. Ωστόσο, αυτός ο μηχανισμός είναι πιθανώς διαφορετικός για ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙενώσεις, και είναι πιθανό ότι ένας τύπος αντιοζονιστικού δεν δρα μέσω ενός, αλλά μέσω διαφορετικών μηχανισμών.
Η προστατευτική δράση των αντιοζοντικών αυξάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσής τους. Ωστόσο, στην πράξη, η χρήση αντιοζονιστικών σε συγκεντρώσεις που υπερβαίνουν σημαντικά το όριο διαλυτότητάς τους δεν είναι δυνατή, επομένως συνδυασμοί που αποτελούνται από: δύο αντιοζονιστικά με κυρίως διαφορετικές χημικές δομές. Τα πιο αποτελεσματικά συστήματα αντιοζονιστικών, που αποτελούνται από FPPD, παραοξυνεοζόνη (PON), ακετονανίλη και μια σειρά άλλων προϊόντων, αυξάνουν το τu σε ατμοσφαιρικές συνθήκες αρκετές φορές.
Κεριά.
Μερικά μείγματα υδρογονανθράκων της σειράς παραφίνης, ισοπαραφίνης και ναφθενικών, τα οποία είναι προϊόντα παρόμοια σε ιδιότητες με τα κεριά, παρέχουν φυσική προστασία των καουτσούκ από την ατμοσφαιρική γήρανση. Τα κεριά με μήκος μοριακής αλυσίδας 20-50 ατόμων άνθρακα έχουν βέλτιστες προστατευτικές ιδιότητες. Τα κεριά είναι κυρίως αποτελεσματικά μόνο σε στατικά καταπονημένα λάστιχα. Η προστατευτική δράση των κεριών βασίζεται στην ικανότητά τους να σχηματίζουν ένα συνεχές φιλμ στην επιφάνεια του καουτσούκ, αποτρέποντας την αλληλεπίδραση του καουτσούκ με το όζον. Η ουσία του φαινομένου του σχηματισμού μεμβράνης έγκειται στο εξής: κατά την ψύξη του καουτσούκ μετά τη διαδικασία βουλκανισμού, το κερί που εισάγεται στο μίγμα καουτσούκ σχηματίζει ένα υπερκορεσμένο διάλυμα στο καουτσούκ, από το οποίο στη συνέχεια κρυσταλλώνεται. Η κρυστάλλωση μιας ουσίας από ένα υπερκορεσμένο διάλυμα σε ένα πολυμερές μπορεί να συμβεί τόσο χύμα όσο και στην επιφάνειά του («λεύκανση»). Το τελευταίο οδηγεί στο σχηματισμό μιας προστατευτικής μεμβράνης.
Η αποτελεσματικότητα της προστατευτικής δράσης των κεριών σχετίζεται κυρίως με τη διαπερατότητα του όζοντος αυτού του φιλμ, που καθορίζεται από το πάχος του φιλμ και τα βασικά φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά του κεριού. Μαζί με αυτό, η αποτελεσματικότητα του κεριού εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία λειτουργίας του καουτσούκ. Συνήθως, καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία λειτουργίας, η προστατευτική δράση του κεριού επιδεινώνεται. Όσο υψηλότερο είναι το σημείο τήξης του κεριού (εντός ορισμένων ορίων), τόσο μεγαλύτερο είναι το εύρος θερμοκρασίας, καθώς και άλλα πράγματα είναι ίσα, μπορεί να λειτουργήσει. Καθώς η θερμοκρασία λειτουργίας του καουτσούκ αυξάνεται, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν κεριά με υψηλότερο σημείο τήξης. Υπάρχουν ενδείξεις ότι αποτελεσματική προστασίαπραγματοποιείται υπό την προϋπόθεση ότι η θερμοκρασία λειτουργίας του καουτσούκ είναι 15-20 ° C κάτω από το σημείο τήξης του κεριού. Αυτή η τιμή μειώνεται με την αύξηση των δόσεων κεριού και τη χρήση μικτών κεριών.
Λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι το σημείο τήξης δεν μπορεί να χρησιμεύσει ως σαφές χαρακτηριστικό μιας συγκεκριμένης κηρώδους κατάστασης μιας ουσίας με ευρύ φάσμα θερμοκρασιών μαλακώματος, προτάθηκαν νέα χαρακτηριστικά των κεριών - η θερμοκρασία έναρξης και η θερμοκρασία πλήρους μαλακώματος, τα οποία είναι προσδιορίζεται με τη μελέτη των θερμομηχανικών ιδιοτήτων των κεριών. Η χρήση αυτών των παραμέτρων κατέστησε δυνατό να διαπιστωθεί ότι, σε αντίθεση με τα παραπάνω, σύμφωνα με επιταχυνόμενες εργαστηριακές δοκιμές, η προστατευτική δράση ενός αριθμού κεριών αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας (από 25 σε 57 °C).
Η εξάρτηση της αποτελεσματικότητας της προστατευτικής δράσης ενός αριθμού κεριών από τη δοσολογία τους κατά την ατμοσφαιρική γήρανση του ελαστικού με στατική καταπόνηση περιγράφεται είτε από μια καμπύλη κορεσμού είτε από μια ακραία καμπύλη.
Το όριο της αποτελεσματικής συγκέντρωσης κεριού συνδέεται προφανώς με υψηλό βαθμό υπερκορεσμού του διαλύματος κεριού σε καουτσούκ, ο οποίος προάγει την έντονη κρυστάλλωση του κεριού στον όγκο, η οποία μπορεί να έχει μόνο αρνητική επίδραση στην ομοιομορφία και, κατά συνέπεια, στην αντίσταση του ρωγμές από καουτσούκ έως ατμοσφαιρικό. Λαμβάνοντας υπόψη τα δεδομένα για την αποτελεσματικότητα των προστατευτικών κεριών, καθώς και τον αρνητικό αντίκτυπό τους σε μια σειρά από τεχνολογικές ιδιότητες του καουτσούκ, συνιστάται η χρήση κεριών σε ποσότητες που δεν υπερβαίνουν τα τρία μέρη κατά βάρος. Το μεγαλύτερο αποτέλεσμα προστασίας από καουτσούκ επιτυγχάνεται με τη συνδυασμένη χρήση αντιοζονιστικών και κεριών και η επίδραση τέτοιων συνθέσεων είναι μεγαλύτερη από την αθροιστική δράση και των δύο συστατικών. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι εάν υπάρχει ένα φιλμ κεριού στην επιφάνεια του καουτσούκ, το αντιοζοντικό διαχέεται σε αυτό ανεξάρτητα από την περιεκτικότητά του στο καουτσούκ. Η ποσότητα του αντιοζονιστικού που μεταφέρεται στο φιλμ θα καθοριστεί από τον νόμο διανομής. Ο υπολογισμός δείχνει ότι όταν εισάγεται σε καουτσούκ 2 wt. μέρη του FPPD (λιγότερο από το όριο διαλυτότητας), η περιεκτικότητά του στο μονομοριακό επιφανειακό στρώμα του καουτσούκ θα είναι δύο τάξεις μεγέθους μικρότερη από ό,τι στο φιλμ κεριού πάχους 10 που σχηματίζεται στο καουτσούκ mk(η διαλυτότητα αυτού του αντιοζονιστικού στην παραφίνη είναι περίπου 0,1%). Έτσι, το κερί συμβάλλει σε μια απότομη αύξηση της περιεκτικότητας σε αντιοζονιστικό στην επιφάνεια του καουτσούκ, ομοιόμορφα κατανεμημένη σε ένα συνεχές φιλμ.
Ιδιαιτερότητες της γήρανσης του καουτσούκ στις τροπικές περιοχές
Τα κύρια χαρακτηριστικά του τροπικού κλίματος, χαρακτηριστικό των χαμηλών γεωγραφικών πλάτη (από 0 έως 30°), είναι:
υψηλό συνολικό επίπεδο ηλιακής ακτινοβολίας, που αλλάζει ελάχιστα κατά τη διάρκεια του έτους. Μεγάλη ποσότητα άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας και υψηλή περιεκτικότητα σε υπεριώδεις ακτίνες στο ηλιακό φάσμα. υψηλότερη μέση ετήσια θερμοκρασία σε σύγκριση με άλλες κλιματικές ζώνες. Ιδιαίτερα χαρακτηριστική είναι η μεγάλη διακύμανση των ημερήσιων θερμοκρασιών. Από αυτή την άποψη, στις ξηρές τροπικές περιοχές υπάρχει επίσης υψηλότερη μέση μέγιστη ετήσια θερμοκρασία (ο μέσος όρος των μέγιστων θερμοκρασιών κάθε μήνα). υψηλή σχετική υγρασία (στις υγρές τροπικές περιοχές), η οποία παίζει ρόλο κυρίως για λάστιχα από πολικά καουτσούκ. Συνέπεια της υψηλής υγρασίας είναι η παρουσία διαφόρων μικροοργανισμών, οι οποίοι σε ορισμένες περιπτώσεις προκαλούν την εμφάνιση μούχλας στο καουτσούκ.
Αν και η συγκέντρωση του όζοντος στις τροπικές περιοχές είναι χαμηλότερη από ό,τι σε άλλες κλιματικές ζώνες, ως αποτέλεσμα του συνδυασμού του με έντονη ηλιακή ακτινοβολία και υψηλές θερμοκρασίες αέρα, η γήρανση του καουτσούκ στις τροπικές περιοχές συμβαίνει πολύ πιο γρήγορα από ότι στα εύκρατα κλίματα. Τα καουτσούκ που κατασκευάζονται από ασταθή λάστιχα που δεν περιέχουν ειδικούς προστατευτικούς παράγοντες σπάνε σε τροπικά κλίματα μέσα σε 2-3 μήνες και μερικές φορές μετά από μερικές ημέρες Τα ίδια λάστιχα που προστατεύονται με αποτελεσματικά αντιοζονιστικά και κεριά δεν υφίστανται αλλαγές για αρκετά χρόνια. Μια σύγκριση των ρυθμών γήρανσης του καουτσούκ σε ορισμένες κλιματικές ζώνες δείχνει ότι ο ρυθμός γήρανσης αυξάνεται σταθερά με την έκθεση στα ακόλουθα σημεία: Μόσχα, Μπατούμι, Τασκένδη, Ινδονησία. Η επιτάχυνση της διαδικασίας εξαρτάται από τον τύπο του καουτσούκ και ποικίλλει ευρέως, για παράδειγμα, στην Ινδονησία, σε σύγκριση με το Μπατούμι, η γήρανση επιταχύνεται κατά 2,7-8 φορές και σε σύγκριση με τη Μόσχα κατά 25 φορές.
ΑΛΛΑΓΕΣ ΣΤΙΣ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΛΑΣΤΙΧΩΝ ΚΑΤΑ ΤΗ ΘΕΡΜΙΚΗ ΓΗΡΑΝΣΗ
Η αντίσταση στη θερμότητα είναι η ικανότητα του καουτσούκ να διατηρεί τις ιδιότητές του όταν εκτίθεται σε υψηλές θερμοκρασίες. Συνήθως, αυτός ο όρος αναφέρεται στην αντίσταση στη θερμική γήρανση, κατά την οποία εμφανίζεται μια αλλαγή στη χημική δομή του ελαστομερούς. Οι αλλαγές στις ιδιότητες του καουτσούκ κατά τη θερμική γήρανση είναι μη αναστρέψιμες.
Η εξάρτηση από τη θερμοκρασία του ρυθμού γήρανσης συχνά υπακούει τυπικά στην εξίσωση Arrhenius, η οποία καθιστά δυνατή την πρόβλεψη του βαθμού αλλαγής στους δείκτες ιδιοτήτων. Η μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία για μακροχρόνια (περισσότερες από 1000 ώρες) και βραχυπρόθεσμη (168 ώρες) χρήση καουτσούκ με βάση διάφορα λάστιχα στον αέρα (μείωση της αντοχής σε εφελκυσμό σε 3,5 MPa ή επιμήκυνση στο σπάσιμο σε 70%) είναι (° Γ): AK - περισσότερο από 149 και 177, FK (βουλκανισμός αμίνης) - 177 και περισσότερο από 177, BNK (βουλκανισμός υπεροξειδίου) - περισσότερο από 107 και 149, BNK (βουλκανισμός "cadmate") - 135 και 149, EHGK-121 και 149, BBK-121 και 149, BC (βουλκανισμός ρητίνης) - 135 και 149, EPT (βουλκανισμός υπεροξειδίου) - 149 και περισσότεροι από 149, αντίστοιχα.
Παρακάτω εξετάζουμε τα χαρακτηριστικά της θερμικής γήρανσης και την επίδραση της σύνθεσης του μίγματος καουτσούκ στην αλλαγή των μηχανικών ιδιοτήτων των καουτσούκ με βάση διάφορα ελαστικά υπό στατική φόρτιση. Για να χαρακτηρίσετε την αντοχή στη θερμική γήρανση, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τις ακόλουθες αναλογίες (σε%):
,
,
Οπου φά 0 ε Και φά ε υπό όρους τάση σε δεδομένη επιμήκυνση κατά τη διαδικασία τάνυσης ενός δείγματος με δεδομένη ταχύτητα. φά 0 ΠΚαι φά Π – αντοχή σε εφελκυσμό? ε 0 р και ε р σχετική επιμήκυνση στο διάλειμμα πριν και μετά τη γήρανση.
Καουτσούκ με βάση το ισοπρένιο. (ΠΙ)
Με το ίδιο σύστημα βουλκανισμού, τα λάστιχα με βάση το PI έχουν ελάχιστη αντοχή στη θερμική γήρανση. Στους 80-140°C συνήθως συμβαίνουν κυρίως οι αντιδράσεις καταστροφής του χωρικού δικτύου του βουλκανιζέ και στους 160°C οι αντιδράσεις διασταύρωσης μακρομορίων ελαστικού. Η αλλαγή στις μηχανικές ιδιότητες οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στην καταστροφή των μακρομορίων, η ένταση των οποίων αυξάνεται στον αέρα. Σε αυτή την περίπτωση, η τιμή φά ΠΚαι ΣΕμειώνεται περισσότερο από ε Π. Η ενέργεια ενεργοποίησης υπολογίζεται από το ρυθμό μείωσης φά Π , ε ΠΚαι ΣΕΤο θειουραμικό βουλκανιζέ ΝΚ που περιέχει αιθάλη είναι 98-103 kJ/mol.
Πάντα υπήρχε διαμάχη και διαμάχη γύρω από την ηλικία ή τη «γήρανση» των ελαστικών. Ορισμένες χώρες απαιτούσαν ακόμη και από τους κατασκευαστές να τυπώνουν την ημερομηνία χρήσης στο καουτσούκ, όπως ακριβώς στα προϊόντα διατροφής. Σε ορισμένες πολιτείες της Αμερικής, κατά την αγορά, δίνεται ένα φυλλάδιο που περιγράφει πιθανά προβλήματα εάν τα ελαστικά δεν αλλάξουν για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Η χημική διαδικασία που προκαλεί γήρανση του καουτσούκ ονομάζεται οξείδωση. Με συνεχή επαφή με το οξυγόνο, το λάστιχο αρχίζει να στεγνώνει και να γίνεται πιο σκληρό, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται ρωγμές στην επιφάνεια. Αυτό που είναι πιο ενδιαφέρον είναι ότι το ελαστικό αρχίζει να γερνάει από τα εσωτερικά στρώματα του σκελετού και όχι από το εξωτερικό. Λόγω της σκλήρυνσης των στοιχείων της σύνθεσης, η διαδικασία αποκόλλησης ξεκινά όταν τα θραύσματα καουτσούκ αποκολληθούν από τα στρώματα του κορδονιού.
Ο ρυθμός γήρανσης καθορίζεται από τέσσερις βασικούς παράγοντες.
Ποιότητα μονωτικής στρώσης. Ένα λεπτό στρώμα στο εσωτερικό του ελαστικού είναι κατασκευασμένο από βουτυλικό καουτσούκ και έχει σχεδιαστεί για να εμποδίζει τη διαφυγή του αέρα που διοχετεύεται στους τροχούς. Ωστόσο, κάποιο ποσοστό οξυγόνου θα διαρρεύσει μέσα από αυτό το στρώμα, προκαλώντας μια χημική αντίδραση με τα εσωτερικά στρώματα.
Πίεση αέρα. Η επίδραση της οξείδωσης αυξάνεται ανάλογα με την πίεση του αέρα, όσο περισσότερο, τόσο πιο γρήγορα. Δηλαδή, τα φουσκωμένα ελαστικά θα γεράσουν πολύ πιο γρήγορα από τα ξεφουσκωμένα.
Θερμοκρασία. Η υψηλή θερμοκρασία αυξάνει την αντιδραστικότητα του οξυγόνου, καθιστώντας ευκολότερη τη διείσδυσή του μέσω του στεγανοποιητικού στρώματος από καουτσούκ και την ευκολότερη αλληλεπίδραση με τα εσωτερικά στρώματα του πέλματος.
Συχνότητα χρήσης. Κατά την οδήγηση, υπό πίεση φυγόκεντρος δύναμη, το λιπαντικό μέσα στο ελαστικό κυκλοφορεί μέσα από ένα σύστημα μικροπόρων, αρχίζει δηλαδή να κινείται. Έτσι, «λαδώνουμε» το λάστιχο. Όταν οι τροχοί είναι ρελαντί, αυτό δεν συμβαίνει και αρχίζουν να στεγνώνουν πιο γρήγορα.
Η γερμανική ADAC συνιστά αλλαγή ελαστικών κάθε 6 χρόνια, ανεξάρτητα από την εμφάνιση. Το 1990 η ομάδα Κατασκευαστές BMW, Volkswagen, Mercedes-Benz, General Motors έκαναν κοινή δήλωση ότι τα ελαστικά άνω των 6 ετών δεν συνιστώνται για χρήση. Το 2005, η Daimler/Chrysler δήλωσε ότι συνέστησε να επιθεωρούνται προσεκτικά τα ελαστικά μετά από 5 χρόνια και να αντικαθίστανται μετά από 10. Αργότερα, η σύσταση υποστηρίχθηκε από τη Michelin και την Continental.
Οι Αμερικανοί μελέτησαν αξιώσεις ασφάλισης αυτοκινήτου σχετικά με προβλήματα με τους τροχούς και κατέληξαν σε ένα ενδιαφέρον μοτίβο. Το 77% όλων των ασφαλιστικών απαιτήσεων έγιναν στις πέντε νοτιότερες πολιτείες και στο 87% όλων αυτών των απαιτήσεων, τα ελαστικά ήταν άνω των 6 ετών. Αυτό επιβεβαιώνει έμμεσα την αρνητική επίδραση των υψηλών θερμοκρασιών για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Παρατηρήθηκε επίσης η τάση ότι τα ελαστικά με υψηλό δείκτηοι ταχύτητες χάνουν την κατάστασή τους πιο αργά. Αξίζει επίσης να πούμε ότι τα παλιά ελαστικά είναι πιο επιρρεπή στην ανομοιόμορφη φθορά, ειδικά για τα καλοκαιρινά ελαστικά για επιβατικά αυτοκίνητα.
Συμπεράσματα:
Εάν τα ελαστικά του αυτοκινήτου σας είναι παλαιότερα των 6 ετών, αυτό δεν σημαίνει ότι πρέπει απαραίτητα να αλλάξουν. Απλώς επιθεωρήστε τα προσεκτικά για ρωγμές στα πλευρικά τοιχώματα, εάν εμφανιστούν, αυτό είναι ένα σημάδι ότι ήρθε η ώρα να αναζητήσετε καινούργια ή μεταχειρισμένα ελαστικά. Σύμφωνα με την ιστοσελίδα Shinkomplekt, οι πωλήσεις μεταχειρισμένων τροχών αυξάνονται πρόσφατα σε όλο τον κόσμο, λόγω της κακής οικονομικής κατάστασης.
Οι εφεδρικοί τροχοί για τζιπ, που κρέμονται στην πόρτα του χώρου αποσκευών όταν φουσκώνουν και στο άμεσο ηλιακό φως το καλοκαίρι, γερνούν και στεγνώνουν ιδιαίτερα γρήγορα. Εάν τα ελαστικά αποθηκεύονται σε επίπεδα και σε εσωτερικούς χώρους προστατευμένα από τον ήλιο, θα παραμείνουν σε καλή κατάσταση περισσότερο.
Γήρανση του καουτσούκ– διαδικασία οξείδωσης κατά τη μακροχρόνια αποθήκευση ή κατά τη λειτουργία, που οδηγεί σε αλλαγή των φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων του (Εικ. 8.4).
Η κύρια αιτία γήρανσης είναι η οξείδωση του καουτσούκ, δηλαδή η προσθήκη οξυγόνου στη θέση των διπλών δεσμών στο καουτσούκ, με αποτέλεσμα τα μόριά του να σχίζονται και να βραχύνονται.
Αυτό οδηγεί σε απώλεια ελαστικότητας, ευθραυστότητα και, τέλος, εμφάνιση ενός δικτύου ρωγμών στην επιφάνεια του παλαιωμένου καουτσούκ.
Η έκθεση σε θερμότητα, φως, ακτινοβολία, μηχανική παραμόρφωση και η παρουσία καταλυτών οξείδωσης (άλατα μετάλλων μεταβλητού σθένους) ενεργοποιούν και επιταχύνουν την οξείδωση του καουτσούκ.
Λόγω του γεγονότος ότι ο ρόλος των παραγόντων που ενεργοποιούν την οξείδωση ποικίλλει ανάλογα με τη φύση και τη σύνθεση του καουτσούκ, διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι γήρανσης.
Θερμική γήρανση
Πίνακας 8.3.
Φυσικομηχανικές ιδιότητες των σημαντικότερων ελαστικών αεροσκαφών και εφαρμογή τους
| Μάρκα ελαστικών | Καουτσούκ | σ z, MPa | ε z | θz | Σκληρότητα Shore, MPa | txp,°C | Σχέση με οργανικούς διαλύτες | Εφαρμογή |
| % | ||||||||
| ΝΚ ΝΚ | 1.6 | 45…60 0,4…0,6 | -50 -50 | Ασταθής Ίδια | Ανταλλακτικά στεγανοποίησης, τσιμούχες λαδιού, αμορτισέρ Στεγανοποιητικά μέρη, αμορτισέρ | |||
| 15RI10 | ΝΚ | 0,3…0,4 | -55 | » | Σωλήνες τροχών αεροσκαφών | |||
| 14RI324 | ΝΚ | 0,7…1,4 | -56 | » | Ελαστικά αεροπορίας | |||
| SKN | 1,0…1,4 | -28 | Επίμονος | Εσωτερικό στρώμα και εξαρτήματα για δεξαμενές μαλακών καυσίμων | ||||
| ΝΟ-68-1 | Nairnt* SKN | 0,7…1,2 | -55 | Ιδιο | Στεγανοποιητικά μέρη για κινούμενους αρμούς | |||
| Β-14-1 | SKN | 1,6…1,9 | -50 | » | Στεγανοποιητικά μέρη για σταθερές συνδέσεις | |||
| IRP-1354 | SKTFV* | 0,6…1,0 | -70 | Ασταθής | Φλάντζες, καπάκια, σωλήνες, | |||
| IRP-1287 | SCF | 1,2…15 | -25 | Επίμονος | Στεγανοποιητικά μέρη, σφραγίδες λαδιού από καουτσούκ-μεταλλικό | |||
| TRI-1401 | SKTV | 1,0…1,8 | -50 | Ασταθής | Σωλήνες στεγανοποίησης | |||
| IRP-1338 | SKTV | 5,0 | 0,7…1,2 | -70 | Επίμονος | Φλάντζες, καπάκια, σωλήνες |
* Συνθετικό καουτσούκ ανθεκτικό στη θερμότητα με ρίζες φαινυλίου και βινυλίου
Θερμική γήρανση(θερμικό, θερμοοξειδωτικό) εμφανίζεται σε υψηλές θερμοκρασίες 4 ως αποτέλεσμα της οξείδωσης του καουτσούκ που ενεργοποιείται από τη θερμότητα. Ο ρυθμός θερμικής γήρανσης αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Όταν εκτίθεται στη θερμότητα, η γήρανση συμβαίνει σε όλη τη μάζα του καουτσούκ.
Ρύζι. 8.4. Η επίδραση της διάρκειας γήρανσης στην προσωρινή αντίσταση ( ΕΝΑ) και σχετική επιμήκυνση ( σι) καουτσούκ με βάση το φυσικό ( 1 ), βουταδιένιο στυρόλιο ( 2 ) και χλωροπρένιο ( 3 ) γαλότσες
Ελαφρά γήρανσηείναι το αποτέλεσμα της οξείδωσης του φωτοενεργοποιούμενου καουτσούκ. Στην πράξη, κατά τη λειτουργία προϊόντων από καουτσούκ (λάστιχα, μπαλόνια κ.λπ.), παρατηρείται πάντα η συνδυασμένη δράση οξυγόνου και φωτός. Η ιώδης και η υπεριώδης ακτινοβολία έχουν το πιο αποτελεσματικό αποτέλεσμα. Κατά τη διάρκεια της ελαφριάς γήρανσης, οι ιδιότητες του καουτσούκ αλλάζουν, ξεκινώντας από τα επιφανειακά στρώματα. Η αντοχή του καουτσούκ στην ελαφριά γήρανση καθορίζεται από τις ιδιότητες των καουτσούκ και άλλων συστατικών καουτσούκ, τα οποία μπορούν να λειτουργήσουν ως φίλτρα φωτός και σταθεροποιητές φωτός, για παράδειγμα οξείδιο ψευδαργύρου ή οξείδιο του τιτανίου.
Γήρανση του όζοντος– Η καταστροφή του καουτσούκ υπό την επίδραση του όζοντος είναι ένας από τους πιο ενεργούς τύπους γήρανσης. Σε αντίθεση με τη γήρανση του οξυγόνου, η οποία συμβαίνει σε ολόκληρη τη μάζα, το όζον δρα στην επιφάνεια του καουτσούκ. Από τη φύση των αντιδράσεων που συμβαίνουν, η γήρανση του καουτσούκ με όζον διαφέρει από τη γήρανση υπό την επίδραση του ατμοσφαιρικού οξυγόνου. Το όζον αλληλεπιδρά με το καουτσούκ στη θέση των διπλών δεσμών για να σχηματίσει οζονίδια:
τα οποία μετατρέπονται σε ισοζονίδια
αποσυντίθενται για να σχηματίσουν προϊόντα οξείδωσης καουτσούκ. Όταν υπάρχει παραμόρφωση στην επιφάνεια του καουτσούκ υπό την επίδραση του όζοντος, εμφανίζονται ρωγμές που κατευθύνονται κάθετα στις τάσεις εφελκυσμού. Μεγαλώνοντας γρήγορα, οδηγούν στην καταστροφή του καουτσούκ.
Όταν το όζον δρα σε μη τεντωμένο καουτσούκ, εμφανίζεται ένα εύθραυστο φιλμ στην επιφάνειά του, αλλά δεν εμφανίζονται ρωγμές. Η παρουσία πολλών αντιοξειδωτικών, όπως το κερί, μειώνει τη γήρανση του όζοντος.
Γήρανση λόγω μηχανικής καταπόνησηςκαι οι οξειδωτικές διεργασίες που ενεργοποιούνται από τη μηχανική καταπόνηση, οδηγεί σε απώλεια αντοχής και ολκιμότητας του καουτσούκ. Ορισμένοι τύποι προϊόντων από καουτσούκ (λάστιχα, εύκαμπτοι σωλήνες, ιμάντες κ.λπ.) κατά τη λειτουργία υπόκεινται σε διάφορους τύπους παραμορφώσεων, ως αποτέλεσμα των οποίων οι διεργασίες οξείδωσης εντείνονται με την αύξηση του πλάτους των μηχανικών παραμορφώσεων. Είναι απαραίτητο να εισαχθούν κατάλληλα πρόσθετα στο καουτσούκ που μειώνουν την επίδραση των δυναμικών φορτίων στις ιδιότητες του καουτσούκ.
Γήρανση με ακτινοβολίαυπό την επίδραση της ιονίζουσας ακτινοβολίας οδηγεί σε απότομη επιδείνωση των φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων του καουτσούκ. Όταν ακτινοβολούνται, σχηματίζονται ελεύθερες ρίζες πολυμερούς στο καουτσούκ, οι οποίες αλληλεπιδρούν με το οξυγόνο. Επιπλέον, στην ατμόσφαιρα του αέρα, η διαδικασία γήρανσης του καουτσούκ υπό την επίδραση της ακτινοβολίας μπορεί να επηρεαστεί από τη δράση του όζοντος, το οποίο σχηματίζεται ως αποτέλεσμα του ιονισμού του αέρα. Ο ρυθμός γήρανσης εξαρτάται από τον ρυθμό δόσης ακτινοβολίας.
Ατμοσφαιρική γήρανσηΗ επισκευή του καουτσούκ πραγματοποιείται υπό πραγματικές ατμοσφαιρικές συνθήκες λειτουργίας, όταν εμφανίζεται η συνδυασμένη επίδραση οξυγόνου, όζοντος, φωτός, θερμότητας, υγρασίας και μηχανικής καταπόνησης. Η δράση όλων αυτών των παραγόντων προκαλεί πολλές χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν ταυτόχρονα και συμβάλλουν στη γήρανση του καουτσούκ.
Η καταπολέμηση της γήρανσης περιλαμβάνει την εισαγωγή αντιοξειδωτικών στο μείγμα καουτσούκ, καθώς και ανακλαστών του ήλιου, όπως η σκόνη αλουμινίου. Κατά τη λειτουργία, για να αυξηθεί η διάρκεια ζωής των τροχών αεροσκαφών, φορτίζονται με άζωτο, το οποίο επιβραδύνει σημαντικά τη γήρανση του καουτσούκ. Η γήρανση μπορεί να επιβραδυνθεί ακολουθώντας τους καθιερωμένους κανόνες για τη χρήση και την αποθήκευση προϊόντων από καουτσούκ.
Ιδιότητες απόδοσηςτα καουτσούκ καθορίζονται από τα ανταγωνιστικά αποτελέσματα της καταστροφής και της διασταύρωσης. Τα πιο σταθερά καουτσούκ είναι αυτά που βασίζονται σε πολυσιλοξάνες, λάστιχα φθορίου και χλωροσουλφονωμένο πολυαιθυλένιο. Η αντοχή και η ολκιμότητα τέτοιων καουτσούκ μετά από 10 χρόνια ανοιχτής έκθεσης στο εξωτερικό περιβάλλον δεν αλλάζει περισσότερο από 10...15% . Η αντοχή του καουτσούκ στις καιρικές συνθήκες επηρεάζεται σημαντικά από την παρουσία πληρωτικών, τροποποιητών και πρόσθετων βουλκανισμού.
Περίληψη.Παρά την υπάρχουσα ποικιλία πλαστικών, καουτσούκ, στεγανοποιητικών και στεγανοποιητικών υλικών, υπάρχει μεγάλη ανάγκη για την ανάπτυξη νέων, πολλά υποσχόμενων υλικών εστιασμένων στις ανάγκες της αστροναυτικής. Προέκυψε σε σχέση με ολοένα και πιο αυστηρές απαιτήσεις για τη μείωση του αριθμού των τεχνολογικών διεργασιών στην παραγωγή προϊόντων, την επέκταση εύρος θερμοκρασίας, απόδοση και διάρκεια ενεργού ύπαρξης διαστημοπλοίων και οχημάτων εκτόξευσης. Καθορίζονται καθήκοντα για τη δημιουργία νέων κατηγοριών πλαστικών και καουτσούκ, στεγανωτικών και ενώσεων (συμπεριλαμβανομένων αγώγιμων καουτσούκ και σφραγιστικών, θερμοανθεκτικά, ανθεκτικά στον παγετό και επιθετικά καουτσούκ, θερμικά, επιθετικά ανθεκτικά αναερόβια στεγανωτικά, θερμικά αγώγιμα, ενέργεια μικροκυμάτων- απορροφητικές ενώσεις). Τέτοια υλικά θα καταστήσουν δυνατή τη δημιουργία δομικών στοιχείων που θα καθορίσουν τεχνική πρόοδο XXI αιώνας
