RTI czyli wyroby gumowe posiadają szczególne właściwości, dzięki którym cieszą się niesłabnącą popularnością. Zwłaszcza te współczesne. Mają ulepszone wskaźniki elastyczności, nieprzepuszczalności dla innych materiałów i substancji. Również posiadać wysokie stawki izolacyjność elektryczna i inne właściwości. Nic dziwnego, że RTI są coraz częściej stosowane nie tylko w przemyśle motoryzacyjnym, ale także w lotnictwie.
Gdy pojazd jest aktywnie używany i ma wysoki przebieg, stan techniczny RTI jest znacznie zmniejszony.
Trochę o cechach zużycia RTI
Starzenie się gumy i niektórych rodzajów polimerów zachodzi w warunkach, na które wpływają:
- ciepły;
- światło;
- tlen;
- ozon;
- naprężenie/kompresja/napięcie;
- tarcie;
- środowisko pracy;
- okres operacyjny.
Gwałtowny spadek warunków, zwłaszcza klimatycznych, ma bezpośredni wpływ na stan wyrobów gumowych. Ich jakość pogarsza się. Dlatego coraz częściej stosuje się stopy polimerowe, które nie boją się obniżania stopni i ich zwiększania.
Wraz ze spadkiem jakości wyrobów gumowych szybko zawodzą. Często to okres wiosenno-letni, po zimowym mrozie, jest punktem zwrotnym. Wraz ze wzrostem temperatury na termometrze tempo starzenia wyrobów gumowych wzrasta 2-krotnie.
Aby zapewnić utratę elastyczności, wystarczy, aby wyroby gumowe przeżyły znaczny i ostry trzask zimna. Ale jeśli okładziny i tuleje zmienią swoje geometryczne kształty, pojawią się małe porywy i pęknięcia, doprowadzi to do braku szczelności, co z kolei doprowadzi do awarii układów i połączeń w aucie. Najmniej, co może się pojawić, to wyciek.
Jeśli porównasz produkty gumowe, neopren jest lepszy. Gumowe RTI są bardziej podatne na zmiany. Jeśli nie chronisz ich obu przed słońcem, paliwem, kwaśnymi lub żrącymi płynami, uszkodzenie mechaniczne, nie będą w stanie przejść nawet minimalnego okresu eksploatacji określonego przez producenta.
Cechy różnych RTI
Właściwości wyrobów z gumy poliuretanowej i gumowej są zupełnie inne. Dlatego warunki przechowywania będą inne.
Poliuretan różni się tym, że:
- Plastikowy;
- elastyczny;
- nie podlega kruszeniu (w przeciwieństwie do wyroby gumowe);
- nie twardnieje, jak guma, gdy temperatura spada;
- nie gubi geometrycznych kształtów;
- z elastycznością, wystarczająco twardą;
- odporny na substancje ścierne i agresywne środowisko.
Otrzymywany przez mieszanie cieczy, materiał ten jest szeroko stosowany w przemyśle motoryzacyjnym. Syntetyczny polimer jest mocniejszy niż guma. Dzięki jednorodnemu składowi poliuretan zachowuje swoje właściwości w różnych warunkach, co upraszcza warunki i charakterystykę jego stosowania.
Jak widać z powyższego materiału, poliuretan przewyższa pod względem właściwości wyroby gumowe. Ale nie wszędzie to obowiązuje. Ponadto pojawiają się stopy silikonowe. A co jest lepsze - nie każdy kierowca to rozumie.
Poliuretan jest technologicznie produkowany dłużej. 20 minut spędza się na uwolnieniu gumy RTI. I 32 godziny dla poliuretanu. Ale guma jest materiałem powstałym w wyniku mechanicznego mieszania. Wpływa to na jego niejednorodność składu. A także pociąga za sobą utratę elastyczności i jednolitości składników. To gumowe węże i uszczelnione okładziny twardnieją i sztywnieją podczas przechowywania, pękają na powierzchni i stają się miękkie w środku. Ich kadencja to tylko 2-3 lata.
Pielęgnacja i przechowywanie
Stan i jakość RTI zależy w dużym stopniu ważny proces- Kontrola zarządzania. Aby zrozumieć znaczenie produktów gumowych, musisz wiedzieć, że naruszenia ich struktury prowadzą do następujących konsekwencji:
- zwiększone zużycie opon pod dużym obciążeniem z powodu nieprawidłowego działania niektórych układów i połączeń;
- nieprawidłowości w sposobie hamowania;
- dostrzegalne naruszenia w informacja zwrotna ze sterowaniem na kierownicy;
- zniszczenie sąsiednich części lub w pobliskich węzłach.
RTI należy przechowywać:
- Swobodnie złożyć, aby nie było nadmiernego obciążenia ani zagęszczenia;
- kontrolować niezbędne reżim temperaturowy w zakresie od zera do plus 25 stopni Celsjusza;
- W warunkach, w których nie ma wysokiej wilgotności, powyżej 65%;
- W pomieszczeniach, w których nie ma świetlówek (lepiej zastąpić je żarowymi urządzeniami oświetleniowymi);
- W warunkach, w których nie ma ozonu w dużych ilościach lub urządzeń, które go wytwarzają;
- Zwracanie uwagi na obecność/nieobecność bezpośrednich promieni słonecznych (brak bezpośredniej ekspozycji na promieniowanie UV może być tożsamy z warunkami powodującymi przegrzanie termiczne produktów gumowych).
Przy wahaniach temperatury w okresie zimnym i gorącym należy rozumieć, że okres gwarancji na przechowywanie wyrobów gumowych skraca się do liczby równej 2 miesiące.
Zawsze istniały kontrowersje i kontrowersje wokół wieku lub „starzenia się” opon. W niektórych krajach istniał nawet wymóg, aby producenci drukowali datę zakończenia użytkowania na gumie, podobnie jak na żywności. W niektórych stanach Ameryki wraz z opisem zakupu dostarczana jest broszura możliwe problemy jeśli opony nie były zmieniane przez dłuższy czas.
Proces chemiczny, który powoduje starzenie się gumy, nazywa się utlenianiem. Przy stałym kontakcie z tlenem guma zaczyna wysychać i sztywnieje, co objawia się pęknięciami na powierzchni. Co najciekawsze, opona zaczyna się starzeć od wewnętrznych warstw karkasu, a nie od zewnątrz. W wyniku utwardzenia elementów składu rozpoczyna się proces rozwarstwiania, gdy fragmenty gumy odrywają się od warstw kordu.
O tempie starzenia decydują cztery główne czynniki.
Jakość warstwy izolacyjnej. Cienka warstwa po wewnętrznej stronie opony, wykonana z kauczuku butylowego, ma zapobiegać ucieczce powietrza pompowanego do kół. Ale nadal pewien procent tlenu przedostanie się przez tę warstwę, powodując reakcję chemiczną z warstwami wewnętrznymi.
Ciśnienie powietrza. Efekt utleniania wzrasta proporcjonalnie do ciśnienia powietrza, im więcej, tym szybciej. Oznacza to, że napompowane opony starzeją się znacznie szybciej niż opony z przepompowanymi powietrzem.
Temperatura. Wysoka temperatura zwiększa reaktywność tlenu, przez co łatwiej przenika on przez warstwę uszczelniającą gumy i łatwiej oddziałuje z wewnętrznymi warstwami bieżnika.
Częstotliwość użycia. Podczas jazdy, pod presją siła odśrodkowa, smar wewnątrz opony krąży poprzez system mikroporów, czyli jest wprawiany w ruch. W ten sposób „olejowanie” gumy. Gdy koła są na biegu jałowym, tak się nie dzieje i zaczynają szybciej wysychać.
Niemiecki ADAC zaleca wymianę opon co 6 lat, niezależnie od wyglądu. W 1990 roku grupa producenci BMW Volkswagena, Mercedesa, General Motors wydała wspólne oświadczenie, że opony starsze niż 6 lat nie są zalecane do użytku. W 2005 roku Daimler/Chrysler stwierdził, że zaleca dokładne sprawdzanie opon po 5 latach i wymianę po 10. Później Michelin i Continental poparły to zalecenie.
Amerykanie przestudiowali roszczenia z ubezpieczenia samochodu dotyczące problemów z kołami i wymyślili interesujący wzór. 77% wszystkich roszczeń ubezpieczeniowych zgłoszono w pięciu najbardziej wysuniętych na południe stanach, aw 87% wszystkich tych przypadków opony miały ponad 6 lat. Pośrednio potwierdza to negatywny wpływ wysokich temperatur w długim okresie czasu.
Śledzono również trend, w którym opony z wysoki indeks prędkości tracą swój stan wolniej. Należy również powiedzieć, że stare opony są szczególnie podatne na nierównomierne zużycie opony letnie dla samochodów.
Wnioski:
Jeśli opony w Twoim samochodzie są starsze niż 6 lat, nie oznacza to, że należy je wymienić. Wystarczy dokładnie obejrzeć je pod kątem pęknięć na ściankach bocznych, jeśli takie się pojawią, jest to sygnał, że czas rozejrzeć się za nowymi lub używanymi oponami. Według serwisu Shinkomplekt, w ostatnim czasie sprzedaż używanych kół na świecie rośnie ze względu na złą sytuację gospodarczą.
Koła zapasowe do jeepów, które wiszą na tylnej klapie w stanie napompowanym i wystawionym na bezpośrednie działanie promieni słonecznych w okresie letnim i bardzo szybko wysychają. Jeśli opony są przechowywane na płasko i chronione przed słońcem, wytrzymają dłużej.
Starzenie się gumy- proces utleniania podczas długotrwałego przechowywania lub eksploatacji, prowadzący do zmiany jego właściwości fizycznych i mechanicznych (rys. 8.4).
Główną przyczyną starzenia się gumy jest utlenianie, czyli dodanie tlenu w miejscu podwójnych wiązań w gumie, w wyniku czego jej cząsteczki ulegają rozerwaniu i skróceniu.
Prowadzi to do utraty elastyczności, kruchości, aw końcu do pojawienia się sieci pęknięć na powierzchni starzejącej się gumy.
Ekspozycja na ciepło, światło, promieniowanie, odkształcenia mechaniczne oraz obecność katalizatorów utleniania (sole metali o zmiennej wartościowości) aktywują i przyspieszają utlenianie gumy i gumy.
Ze względu na fakt, że rola czynników aktywujących utlenianie jest różna w zależności od rodzaju i składu kauczuku, wyróżnia się następujące rodzaje starzenia.
Starzenie termiczne
Tabela 8.3.
Właściwości fizyczne i mechaniczne najważniejszych gum lotniczych i ich zastosowanie
| Marka opon | Guma | σ z , MPa | εz | θz | Twardość Shore'a, MPa | txp,°C | Stosunek do rozpuszczalników organicznych | Aplikacja |
| % | ||||||||
| NK NK | 1.6 | 45…60 0,4…0,6 | -50 -50 | Niestabilny To samo | Części uszczelniające, uszczelnienia olejowe, amortyzatory Części uszczelniające, amortyzatory | |||
| 15RI10 | NK | 0,3…0,4 | -55 | » | Komory kół samolotów | |||
| 14RI324 | NK | 0,7…1,4 | -56 | » | Opony lotnicze | |||
| SKN | 1,0…1,4 | -28 | Uporczywy | Warstwa wewnętrzna i armatura do elastycznych zbiorników paliwa | ||||
| NR-68-1 | Nairnt* SKN | 0,7…1,2 | -55 | To samo | Części uszczelniające do połączeń ruchomych | |||
| B-14-1 | SKN | 1,6…1,9 | -50 | » | Części uszczelniające do połączeń stałych | |||
| IRP-1354 | SKTFV* | 0,6…1,0 | -70 | nietrwały | Uszczelki, zaślepki, rurki, | |||
| IRP-1287 | GFR | 1,2…15 | -25 | Uporczywy | Części uszczelniające, uszczelki gumowo-metalowe | |||
| TRZY-1401 | SKTV | 1,0…1,8 | -50 | nietrwały | Węże ograniczające | |||
| IRP-1338 | SKTV | 5,0 | 0,7…1,2 | -70 | Uporczywy | Uszczelki, zaślepki, rurki |
* Syntetyczna guma żaroodporna z rodnikami fenylu i winylu
Starzenie termiczne(termiczny, termooksydacyjny) występuje, gdy podwyższonych temperaturach 4 w wyniku aktywowanego ciepłem utleniania gumy. Szybkość starzenia termicznego wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Pod wpływem ciepła starzenie zachodzi w całej masie gumy.
Ryż. 8.4. Wpływ czasu starzenia na wytrzymałość na rozciąganie ( A) i wydłużenie ( B) guma na bazie naturalnej ( 1 ), butadien-styren ( 2 ) i chloropren ( 3 ) gumki
Lekkie starzenie jest wynikiem aktywowanego światłem utleniania gumy. W praktyce podczas eksploatacji wyrobów gumowych (opony, balony itp.) zawsze obserwuje się połączone działanie tlenu i światła. Najskuteczniejsze jest promieniowanie fioletowe i ultrafioletowe. Podczas lekkiego starzenia zmieniają się właściwości gumy, począwszy od warstw wierzchnich. O odporności gumy na starzenie światłem decydują właściwości kauczuku i innych składników kauczuku, które mogą pełnić rolę filtrów światła, stabilizatorów światła, takich jak tlenek cynku czy tlenek tytanu.
Starzenie się ozonu- niszczenie gumy pod wpływem ozonu jest jednym z najbardziej aktywnych typów starzenia. W przeciwieństwie do starzenia tlenowego, które zachodzi w całej masie, ozon oddziałuje na powierzchnię gumy. Ze względu na charakter zachodzących reakcji starzenie gumy ozonem różni się od starzenia pod wpływem ozonu tlen atmosferyczny. Ozon oddziałuje z gumą w miejscu podwójnych wiązań, tworząc ozonki:
które zamieniając się w izozonidy
rozkładać się z tworzeniem produktów utleniania gumy. W przypadku odkształcenia powierzchni gumy pod wpływem ozonu pojawiają się pęknięcia skierowane prostopadle do naprężeń rozciągających. Rosnąc szybko, prowadzą do zniszczenia gumy.
Pod działaniem ozonu na nierozciągniętą gumę na jej powierzchni pojawia się kruchy film, ale nie występują pęknięcia. Obecność wielu przeciwutleniaczy, takich jak wosk, zmniejsza starzenie się ozonu.
Starzenie się spowodowane naprężeniami mechanicznymi a procesy utleniania, aktywowane działaniem mechanicznym, prowadzą do utraty wytrzymałości i plastyczności gumy. Niektóre rodzaje wyrobów gumowych (opony, tuleje, pasy itp.) są narażone na działanie różne rodzaje odkształcenia, w wyniku których wraz ze wzrostem amplitudy odkształceń mechanicznych nasilają się procesy oksydacyjne. Konieczne jest wprowadzenie do gumy odpowiednich dodatków zmniejszających wpływ obciążeń dynamicznych na właściwości gumy.
starzenie radiacyjne pod wpływem promieniowania jonizującego prowadzi do gwałtownego pogorszenia właściwości fizycznych i mechanicznych gumy. Po napromieniowaniu w gumie tworzą się wolne rodniki polimerowe, które oddziałują z tlenem. Ponadto w atmosferze powietrza proces starzenia się gumy pod wpływem promieniowania może zostać nałożony przez działanie ozonu, który powstaje w wyniku jonizacji powietrza. Szybkość starzenia zależy od mocy dawki promieniowania.
starzenie atmosferyczne guma płynie w rzeczywistych warunkach atmosferycznych, gdy występuje połączony wpływ tlenu, ozonu, światła, ciepła, wilgoci i naprężeń mechanicznych. Działanie wszystkich tych czynników generuje wiele równoczesnych reakcji chemicznych, które przyczyniają się do starzenia się gumy.
Walka ze starzeniem polega na wprowadzeniu do mieszanki gumowej przeciwutleniaczy, a także elementów odblaskowych, takich jak proszek aluminiowy. W trakcie eksploatacji, w celu zwiększenia zasobów kół samolotów, napełnia się je azotem, co znacznie spowalnia starzenie się gumy. Starzenie się można spowolnić przestrzegając ustalonych zasad eksploatacji i przechowywania wyrobów gumowych.
Właściwości eksploatacyjne kauczuków są określane przez konkurencyjne efekty degradacji i sieciowania. Najbardziej stabilne kauczuki bazują na polisiloksanach, kauczukach fluorowych i chlorosulfonowanym polietylenie. Wytrzymałość i plastyczność takich gum po 10 latach otwartej ekspozycji na środowisko zewnętrzne zmienia się o nie więcej niż 10 ... 15% . Na odporność gumy na warunki atmosferyczne istotny wpływ ma obecność wypełniaczy, modyfikatorów i dodatków wulkanizacyjnych.
Streszczenie. Pomimo istniejącej różnorodności tworzyw sztucznych, gum, uszczelnień i materiałów uszczelniających istnieje ogromna potrzeba opracowania nowych, obiecujących materiałów ukierunkowanych na potrzeby astronautyki. Powstał w związku z zaostrzeniem wymagań dotyczących zmniejszenia liczby procesy technologiczne w produkcji produktów, ekspansji Zakres temperatury, wydajność i warunki aktywnego istnienia statków kosmicznych i pojazdów nośnych. Postawiono zadania tworzenia nowych klas tworzyw sztucznych i kauczuków, uszczelniaczy i mieszanek (w tym gum i uszczelniaczy przewodzących; gum termicznych, mrozowych i agresywnych; uszczelniaczy termicznych i agresywnych anaerobowych; związków przewodzących ciepło pochłaniających energię mikrofal). Takie materiały pozwolą na stworzenie elementów konstrukcyjnych, które zadecydują o postępie technicznym XXI wieku.
Czy wytrzymają bardzo, bardzo długo? Czy uważasz, że przebieg samochodu jest największym wrogiem opon? Ale nie jest. Czy zastanawiałeś się kiedyś, co dzieje się z oponami w samochodach, które tak naprawdę nie są używane? W rzeczywistości opony mogą całkowicie ulec awarii, nawet jeśli samochód stoi w miejscu.
Na początek pamiętaj, że opony to jedyne elementy pojazdu, które wchodzą w bezpośrednią interakcję z nawierzchnią drogi. Dlatego żaden kierowca nie powinien nigdy o nich zapomnieć. Pamiętaj, że każdego dnia opony samochodu poruszającego się po drogach poddawane są ogromnym obciążeniom. Naturalnie z biegiem czasu stan opon pogarsza się. Ale oczywiście wszyscy o tym wiedzą. W końcu wszystko jest logiczne. tym większe zużycie opon. W końcu wszystkie opony są zaprojektowane na określony przebieg.
Ale niestety wielu właścicieli samochodów z jakiegoś powodu zapomina, że oprócz przebiegu guma może się starzeć i zużywać po prostu z czasem, nawet jeśli samochód jest bardzo rzadko używany lub stoi.
Tak więc, nawet jeśli Twój samochód stoi w miejscu, z czasem nowe opony staną się bezużyteczne.
Zwróć uwagę na stare samochody na podwórkach, które stoją od wielu lat i stopniowo gniją. Na pewno widziałeś, jak z biegiem czasu pęka guma w takich samochodach, puchnie, a następnie pęka.
Dlaczego więc opony samochodowe osiągają taki stopień degradacji, nawet gdy samochód nie jest używany?
Najpierw przyjrzyjmy się konstrukcji opony. Głównym składnikiem opony jest oczywiście guma. Również w projekcie znajduje się metalowa warstwa, która wzmacnia ścianki opony.
Jeśli kiedykolwiek widziałeś rozdarty lub rozdarty opona samochodowa, zapewne zauważyłeś, że końce metalowej warstwy wystają z przeciętych, rozdartych końców uszkodzonej gumy, a także innych warstw opony.
Jeśli chodzi o degradację gumy samochodowej, musimy pamiętać ze szkoły, że guma to guma.
Guma jest materiałem organicznym występującym w roślinach i drzewach. Naturalnie guma musi być biodegradowalna.
To prawda, że współczesna guma nie jest już czystą gumą. Jednak dzisiaj opony samochodowe nadal z gumy, ale nie naturalnej. Przemysł chemiczny nie stoi w miejscu. Na świecie od dawna w przemyśle motoryzacyjnym stosuje się kauczuk w pełni syntetyczny, który zarówno pod względem właściwości, jak i ceny znacznie przewyższa kauczuk naturalny.
To prawda, że pomimo tego, że kauczuk syntetyczny stosowany w oponach jest mieszany z różnymi polimerami, które czynią go mocniejszym i bardziej odpornym na agresywne warunki zewnętrzne, nawet materiał syntetyczny z czasem ulega starzeniu i zniszczeniu. Rzecz w tym, że guma nadal zawiera węgiel, który jest naturalnym pierwiastkiem chemicznym wchodzącym w skład wielu substancji na planecie. Tak więc w przypadku węgla, który nawet jeśli jest wytwarzany sztuczną metodą, zmiana stanu w czasie jest całkiem naturalna.
Prawdopodobnie zauważyłeś, że w miarę pogarszania się osiągów starych opon, stają się one sztywniejsze, a przez to bardziej kruche. nie wierzysz? Następnie przyjdź do Stary samochód, który od dłuższego czasu stał porzucony na podwórku i uderzył stopą w koło. I zrozumiesz jak stara guma stał się solidny.
Dlaczego guma z czasem twardnieje?
Wulkanizacja gumy, która pokazuje, w jaki sposób wzmacniane są wiązania chemiczne polimerów
Wszystko to jest związane z procesem wulkanizacji. Wulkanizacja to proces produkcyjny utwardzania gumy przy użyciu siarki i innych „przyspieszaczy”, które tworzą wiązanie między cząsteczkami tworzącymi gumę. W wyniku tego procesu guma nadaje się do użytkowania w wymaganych warunkach, które wiążą się ze stałymi obciążeniami - guma staje się mocniejsza. Proces wulkanizacji nadaje również oponom elastyczność.
Osiąga się to poprzez ciepło i ciśnienie w warunkach zakładu, w którym jest produkowany. opony samochodowe. Ale nawet po opuszczeniu przez opony fabryki proces wulkanizacji nie zostaje zatrzymany. Po założeniu opon otwarta przestrzeń, wtedy zaczynają pochłaniać energię światła, ciepła, a także zaczynają podlegać ciągłemu tarciu podczas pracy samochodu. W rezultacie związki chemiczne zawarte w gumie opon z czasem ulegają wulkanizacji. Oznacza to, że w rzeczywistości opony stają się coraz mocniejsze. To prawda, że \u200b\u200bw tym przypadku utracono elastyczność gumy. Ostatecznie proces wulkanizacji robi swoje. Guma wzmacnia się z czasem do punktu, w którym po prostu zaczyna pękać i pękać.
Ale to nie jedyny proces, który psuje każdego, nawet jeśli samochód jest rzadko używany.
Na liście przyczyn degradacji opon znajduje się również proces prowadzący do utleniania gumy. Połączenie tlenu i ozonu obniża wytrzymałość i elastyczność opon.
W szczególności połączenie tlenu i ozonu niszczy wiązanie między metalową warstwą opony a gumą.
Ponadto, ponieważ guma jest stale podgrzewana, połączenie ciepła i tlenu zmienia polimery zawarte w gumie. W rezultacie guma z tego procesu zaczyna twardnieć, aż staje się krucha. W rezultacie na powierzchni opon pojawiają się pęknięcia.
Ostatnią naturalną przyczyną starzenia się opon jest woda. Guma jest uważana za wodoodporną. Ale po latach użytkowania opon woda może przedostać się do gumy i związać z metalowymi elementami znajdującymi się wewnątrz struktury opony. W związku z tym prowadzi to do pogorszenia właściwości wiążących metalowej osnowy i gumy w oponach.
Prędzej czy później doprowadzi to do zmniejszenia odporności na ciepło i wytrzymałości wewnątrz opony. W rezultacie wewnętrzne połączenia konstrukcji opony zaczną się zapadać, co nieuchronnie doprowadzi do uszkodzenia opony.
Typowe błędy popełniane przez właścicieli samochodów, które prowadzą do szybkiego uszkodzenia opon
Jednym z najczęstszych błędów popełnianych przez kierowców podczas używania nowych opon jest błędne parkowanie samochód. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku początkujących kierowców, którzy nie zwracają uwagi na gumę.
Na przykład wielu z nas podczas parkowania samochodu wjeżdża w krawężnik, wybój lub dołek. W rezultacie koło samochodu pozostaje pod wysokie ciśnienie krwi w wyniku zmniejszenia objętości w wyniku zgniecenia gumy. To zmniejszenie objętości opony prowadzi do wzrostu ciśnienia powietrza na ścianki opony.
W rezultacie pozostawienie samochodu stale na nierównej powierzchni przyspieszy utlenianie gumy, a także spowoduje skompresowane powietrze mieć szkodliwy wpływ na wewnętrzną strukturę struktury opony. W efekcie przyspieszenie ogólny proces degradację opon i w naturalny sposób zwiększa tempo ich zużycia.
Jeszcze jeden częsty błąd właścicieli samochodów, co prowadzi do szybkie zużycie i uszkodzenia opon, to praca maszyny z kołami, których nie ma prawidłowe ciśnienie w oponach.
Na przykład, jeśli opony mają niewystarczające ciśnienie zalecany przez producenta, wówczas podczas eksploatacji samochodu powstaje duża ilość ciepła w wyniku zwiększonego tarcia. Wynika to z faktu, że niedopompowane opony mają większą powierzchnię styku opony z nawierzchnią, co ostatecznie przyspiesza proces zużycia gumy.
Zbyt napompowane opony stają się sztywniejsze i mniej elastyczne. W efekcie wewnątrz opon powstaje nadciśnienie wywierane na metalową warstwę opon. W rezultacie podczas uderzeń wewnętrzna warstwa opon może krótkoterminowe wysiadać. Mówiąc najprościej, pojawi się „przepuklina” koła. W rezultacie będziesz musiał wymienić oponę na nową. Szczególnie pompowane opony nie lubią dołów i innych nierówności.
Jaka jest trwałość opon samochodowych?
Jak już powiedzieliśmy, nawet jeśli nie jeździsz samochodem z nowymi oponami, prędzej czy później staną się one bezużyteczne. A agresywne środowisko naturalne, które nas otacza, zepsuje je.
Jaka jest żywotność opon w czasie, niezależnie od przebiegu? Zdaniem ekspertów i producentów opon okres ten wynosi od 6 do 9 lat od daty ich produkcji.
Ponadto wielu producentów opon zaleca kierowcom wymianę opon na nowe, gdy tylko zostaną wykryte oznaki degradacji, zużycia itp. Na przykład w przypadku stwierdzenia pęknięć na bocznych ściankach opon, uszkodzenia bieżnika, powstania nawet niewielkich przepuklin itp.
Dlatego każdy kierowca nie powinien polegać wyłącznie na przebiegu samochodu przy podejmowaniu decyzji o zmianie opon na nowe.
Treść1. PRZEGLĄD LITERACKI.
1.1. WSTĘP
1.2. STARZENIE SIĘ GUMY.
1.2.1. Rodzaje starzenia.
1.2.2. Starzenie termiczne.
1.2.3. Starzenie się ozonu.
1.3. ANTI-AGING I ANTYZONANTY.
1.4. CHLOREK WINYLU.
1.4.1. plastizole PCV.
2. WYBÓR KIERUNKU BADAŃ.
3. WARUNKI TECHNICZNE PRODUKTU.
3.1. WYMAGANIA TECHNICZNE.
3.2. WYMAGANIA BEZPIECZEŃSTWA.
3.3. METODY TESTOWE.
3.4. GWARANCJA PRODUCENTA.
4. EKSPERYMENTALNE
5. WYNIKI I DYSKUSJA.
WNIOSKI.
WYKAZ WYKORZYSTANEJ LITERATURY:
Adnotacja.
Antyutleniacze stosowane w postaci past wielkocząsteczkowych są szeroko stosowane w przemyśle krajowym i zagranicznym do produkcji opon i wyrobów gumowych.
W niniejszej pracy badamy możliwość otrzymania pasty przeciwstarzeniowej na bazie kombinacji dwóch środków przeciwstarzeniowych, diafenu FP i diafenu FF, z polichlorkiem winylu jako ośrodkiem dyspersyjnym.
Zmieniając zawartość PCW i przeciwutleniaczy, można otrzymać pasty odpowiednie do ochrony gumy przed starzeniem termiczno-oksydacyjnym i ozonowym.
Praca jest wykonywana na stronach.
Wykorzystano 20 źródeł literackich.
W pracy jest 6 tabel.
Wstęp.
Najszerzej stosowane w ojczyźnie przemysłu były dwa przeciwutleniacze: diafen FP i acetanyl R.
Niewielki asortyment prezentowany przez dwa przeciwutleniacze można wytłumaczyć wieloma przyczynami. Produkcja niektórych przeciwutleniaczy przestała istnieć, na przykład neozone D, podczas gdy innych nie spełnia nowoczesne wymagania nałożony na nie np. diafen FF blednie na powierzchni mieszanek gumowych.
Ze względu na brak krajowych przeciwutleniaczy i wysokie koszty zagraniczne odpowiedniki W niniejszej pracy badamy możliwość wykorzystania kompozycji przeciwutleniaczy diafenu FP i diafenu FF w postaci silnie skoncentrowanej pasty, której ośrodkiem dyspersyjnym jest PVC.
1. Przegląd literacki.
1.1. Wstęp.
Głównym celem tej pracy jest ochrona gumy przed starzeniem termicznym i ozonowym. Jako składniki chroniące gumę przed starzeniem stosuje się kompozycję diafenu FP z diafenem FF i poridkiem poliwinylu (środek dyspersyjny). W części doświadczalnej opisano proces wytwarzania pasty przeciwstarzeniowej.
Pasta przeciwstarzeniowa stosowana jest w kauczukach na bazie kauczuku izoprenowego SKI-3. Gumy na bazie tej gumy są odporne na działanie wody, acetonu, alkoholu etylowego oraz nie są odporne na działanie benzyny, olejów mineralnych, zwierzęcych itp.
Podczas przechowywania gumy i eksploatacji wyrobów gumowych zachodzi nieuchronny proces starzenia prowadzący do pogorszenia ich właściwości. Dla poprawy właściwości gum stosuje się diafen FF w połączeniu z diafenem FP i polichlorkiem winylu, które również pozwalają w pewnym stopniu rozwiązać problem blaknięcia gumy.
1.2. Starzenie się gumy.
Podczas przechowywania kauczuków, a także podczas przechowywania i eksploatacji wyrobów gumowych zachodzi nieuchronny proces starzenia prowadzący do pogorszenia ich właściwości. W wyniku starzenia zmniejsza się wytrzymałość na rozciąganie, elastyczność i wydłużenie względne, wzrastają straty histerezy i twardości, zmniejsza się odporność na ścieranie, zmienia się plastyczność, lepkość i rozpuszczalność kauczuku niewulkanizowanego. Ponadto w wyniku starzenia znacznie skraca się żywotność wyrobów gumowych. Dlatego zwiększenie odporności gumy na starzenie ma ogromne znaczenie dla zwiększenia niezawodności i parametrów wyrobów gumowych.
Starzenie się jest wynikiem narażenia gumy na działanie tlenu, ciepła, światła, a zwłaszcza ozonu.
Ponadto starzenie się kauczuków i kauczuków jest przyspieszane w obecności wielowartościowych związków metali i przy powtarzających się odkształceniach.
Odporność wulkanizatów na starzenie zależy od wielu czynników, z których najważniejsze to:
- charakter gumy;
- właściwości przeciwutleniaczy, wypełniaczy i plastyfikatorów (olejów) zawartych w kauczuku;
- charakter środków wulkanizujących i przyspieszaczy wulkanizacji (od nich zależy budowa i trwałość wiązań siarczkowych powstających podczas wulkanizacji);
- stopień wulkanizacji;
- rozpuszczalność i szybkość dyfuzji tlenu w gumie;
- stosunek objętości do powierzchni wyrobu gumowego (wraz ze wzrostem powierzchni zwiększa się ilość tlenu przenikającego do gumy).
Największą odpornością na starzenie i utlenianie charakteryzują się kauczuki polarne - butadien-nitryl, chloropren itp. Kauczuki niepolarne są mniej odporne na starzenie. O ich odporności na starzenie decydują głównie cechy budowy cząsteczki, położenie wiązań podwójnych oraz ich liczba w łańcuchu głównym. Aby zwiększyć odporność kauczuków na starzenie, wprowadza się do nich przeciwutleniacze, które spowalniają utlenianie i starzenie.
1.2.1. Rodzaje starzenia.
Ze względu na fakt, że rola czynników aktywujących utlenianie jest różna w zależności od rodzaju i składu materiału polimerowego, wyróżnia się następujące typy starzenia, zgodnie z dominującym wpływem jednego z czynników:
1) starzenie termiczne (termiczne, termooksydacyjne) w wyniku utleniania aktywowanego ciepłem;
2) zmęczenie – starzenie się w wyniku zmęczenia spowodowanego działaniem naprężeń mechanicznych i procesów oksydacyjnych uruchamianych działaniem mechanicznym;
3) utlenianie aktywowane przez metale o zmiennej wartościowości;
4) starzenie się światła – w wyniku utleniania aktywowanego promieniowaniem ultrafioletowym;
5) starzenie ozonowe;
6) starzenie radiacyjne pod wpływem promieniowania jonizującego.
W niniejszej pracy badamy wpływ przeciwstarzeniowej dyspersji PVC na odporność termiczno-oksydacyjną i ozonową kauczuków na bazie kauczuków niepolarnych. Dlatego poniżej bardziej szczegółowo omówiono starzenie termooksydacyjne i ozonowe.
1.2.2. Starzenie termiczne.
Starzenie termiczne jest wynikiem jednoczesnej ekspozycji na ciepło i tlen. Procesy oksydacyjne są główną przyczyną starzenia termicznego w powietrzu.
Większość składników w taki czy inny sposób wpływa na te procesy. Sadza i inne wypełniacze adsorbują na swojej powierzchni przeciwutleniacze, zmniejszają ich stężenie w gumie, a tym samym przyspieszają starzenie. Silnie utlenione sadze mogą być katalizatorami utleniania kauczuków. Lekko utleniona (piecowa, termiczna) sadza z reguły spowalnia utlenianie gum.
Podczas termicznego starzenia się gumy, które zachodzi w podwyższonych temperaturach, prawie wszystkie główne właściwości fizyczne i mechaniczne zmieniają się nieodwracalnie. Zmiana tych właściwości zależy od stosunku procesów strukturyzacji i destrukcji. Podczas starzenia termicznego większości kauczuków na bazie kauczuków syntetycznych dochodzi głównie do strukturyzacji, czemu towarzyszy spadek sprężystości i wzrost sztywności. Podczas starzenia termicznego kauczuków z kauczuków izopropenowych naturalnych i syntetycznych oraz kauczuków butylowych w większym stopniu rozwijają się procesy destrukcyjne, prowadzące do zmniejszenia naprężeń warunkowych przy zadanych wydłużeniach i zwiększenia odkształceń szczątkowych.
Stosunek wypełniacza do utleniania będzie zależał od jego charakteru, rodzaju inhibitorów wprowadzonych do kauczuku oraz charakteru wiązań wulkanizacyjnych.
Akceleratory wulkanizacji, a także produkty ich przemian pozostające w kauczukach (merkaptany, węglany itp.) mogą uczestniczyć w procesach utleniających. Mogą powodować degradację wodoronadtlenków poprzez mechanizm molekularny, a tym samym przyczyniać się do ochrony gumy przed starzeniem.
Charakter siatki wulkanizacyjnej ma istotny wpływ na starzenie termiczne. W umiarkowanych temperaturach (do 70o) wolne wiązania siarkowe i wielosiarczkowe opóźniają utlenianie. Jednak wraz ze wzrostem temperatury przegrupowanie wiązań wielosiarczkowych, w które może być zaangażowana także wolna siarka, prowadzi do przyspieszonego utleniania wulkanizatów, które w tych warunkach okazują się nietrwałe. Dlatego konieczny jest dobór grupy wulkanizacyjnej, która zapewnia tworzenie odpornych na przegrupowania i utlenianie wiązań poprzecznych.
W celu ochrony gumy przed starzeniem termicznym stosuje się przeciwutleniacze zwiększające odporność gum i gum na działanie tlenu, tj. substancje o właściwościach przeciwutleniających – przede wszystkim drugorzędowe aminy aromatyczne, fenole, bisfinole itp.
1.2.3. Starzenie się ozonu.
Ozon ma silny wpływ na starzenie się gumy już w niskich stężeniach. Czasami można to znaleźć już w procesie przechowywania i transportu wyrobów gumowych. Jeśli w tym samym czasie guma jest w stanie rozciągniętym, na jej powierzchni pojawiają się pęknięcia, których wzrost może doprowadzić do pęknięcia materiału.
Najwyraźniej ozon dodaje się do kauczuku poprzez wiązania podwójne, tworząc ozonki, których rozkład prowadzi do rozerwania makrocząsteczek i towarzyszy mu powstawanie pęknięć na powierzchni rozciągniętej gumy. Ponadto ozonowanie jednocześnie rozwija procesy utleniające, które sprzyjają rozwojowi pęknięć. Szybkość starzenia się ozonu wzrasta wraz ze wzrostem stężenia ozonu, wartości odkształcenia, wzrostem temperatury i ekspozycją na światło.
Obniżenie temperatury prowadzi do gwałtownego spowolnienia tego starzenia. W warunkach testowych przy stałej wartości odkształceń; w temperaturach przekraczających temperaturę zeszklenia polimeru o 15-20 stopni Celsjusza starzenie prawie całkowicie zatrzymuje się.
Odporność gumy na ozon zależy głównie od chemicznego charakteru gumy.
Kauczuki na bazie różnych kauczuków można podzielić na 4 grupy ze względu na odporność na ozon:
1) kauczuki wysokoodporne (fluorokauczuki, SKEP, HSPE);
2) kauczuk odporny (kauczuk butylowy, peryt);
3) średnio odporne kauczuki, które nie pękają pod działaniem atmosferycznych stężeń ozonu przez kilka miesięcy i są odporne na stężenie ozonu około 0,001% przez ponad 1 godzinę, na bazie kauczuków chloroprenowych bez dodatków ochronnych oraz kauczuków na bazie kauczuków nienasyconych ( NK, SKS, SKN, SKI -3) z dodatkami ochronnymi;
4) niestabilna guma.
Najskuteczniejsze w ochronie przed starzeniem ozonowym jest łączne stosowanie antyozontyków i substancji woskowych.
Chemiczne antyozonanty obejmują N-podstawione aminy aromatyczne i pochodne dihydrochinoliny. Antyozonanty reagują na powierzchnie gumowe z ozonem wysoka prędkość, znacznie przekraczając szybkość oddziaływania ozonu z gumą. W efekcie spowalnia się proces starzenia ozonu.
Drugorzędowe diaminy aromatyczne są najskuteczniejszymi środkami przeciwstarzeniowymi i antyozonowymi do ochrony gumy przed starzeniem termicznym i ozonowym.
1.3. Antyoksydanty i antyozonanty.
Najskuteczniejszymi przeciwutleniaczami i antyozonantami są drugorzędowe aminy aromatyczne.
Nie są utleniane tlenem cząsteczkowym ani w postaci suchej, ani w roztworach, ale są utleniane przez nadtlenki kauczuku podczas starzenia termicznego i podczas praca dynamiczna powodując zerwanie łańcucha. Więc difenyloamina; N,N^-difenylo-n-fenylenodiamina jest zużywana w prawie 90% podczas zmęczenia dynamicznego lub starzenia termicznego gumy. W tym przypadku zmienia się tylko zawartość grup NH, podczas gdy zawartość azotu w kauczuku pozostaje niezmieniona, co wskazuje na dodatek przeciwutleniacza do węglowodoru kauczuku.
Antyoksydanty tej klasy wykazują bardzo wysokie działanie ochronne przed starzeniem termicznym i ozonowym.
Jednym z powszechnie stosowanych przedstawicieli tej grupy przeciwutleniaczy jest N,N-difenylo-n-fenylenodialina (diafen FF).
Jest skutecznym przeciwutleniaczem, który zwiększa odporność gum na bazie SDK, SKI-3 i kauczuku naturalnego na działanie powtarzających się odkształceń. Diafen FF kolory gumy.
Najlepszym przeciwutleniaczem chroniącym gumę przed starzeniem termicznym i ozonowym oraz zmęczeniem jest diafen FP, jednak jest on stosunkowo silnie lotny i łatwo daje się wyekstrahować z gumy wodą.
N-Fenylo-N^-izopropylo-n-fenylenodiamina (diaphen FP, 4010 NA, Santoflex IP) ma następujący wzór:
Wraz ze wzrostem wielkości grupy alkilowej podstawnika wzrasta rozpuszczalność drugorzędowych diamin aromatycznych w polimerach; zwiększona odporność na wymywanie wodą, zmniejszona lotność i toksyczność.
Charakterystyka porównawcza Podano diafen FF i diafen FP, ponieważ w niniejszej pracy prowadzone są badania, które są spowodowane faktem, że stosowanie diafenu FF jako pojedynczego produktu prowadzi do jego „blaknięcia” na powierzchni mieszanek gumowych i wulkanizatów. Ponadto jest nieco gorszy od diafenu FP pod względem działania ochronnego; ma wyższą temperaturę topnienia w porównaniu z tym ostatnim, co niekorzystnie wpływa na jego rozkład w kauczukach.
PVC stosuje się jako spoiwo (ośrodek dyspersyjny) do uzyskania pasty na bazie kombinacji przeciwutleniaczy diafenu FF i diafenu FP.
1.4. Chlorek winylu.
Polichlorek winylu jest produktem polimeryzacji chlorku winylu (CH2=CHCl).
PVC jest produkowany w postaci proszku o wielkości cząstek 100-200 mikronów. PVC jest amorficznym polimerem o gęstości 1380-1400 kg/m3 i temperaturze zeszklenia 70-80°C. Jest to jeden z najbardziej polarnych polimerów o silnym oddziaływaniu międzycząsteczkowym. Dobrze łączy się z większością dostępnych na rynku plastyfikatorów.
Wysoka zawartość chloru w PVC sprawia, że jest to materiał samogasnący. PVC jest polimerem ogólnego zastosowania. W praktyce mają do czynienia z plastizolami.
1.4.1. plastizole PCV.
Plastizole to dyspersje PCW w płynnych plastyfikatorach. Ilość plastyfikatorów (ftalany dibutylu, ftalany dialkilu itp.) waha się od 30 do 80%.
W zwykłych temperaturach cząsteczki PVC praktycznie nie pęcznieją w tych plastyfikatorach, co czyni plastizole stabilnymi. Po podgrzaniu do temperatury 35-40°C, w wyniku przyspieszenia procesu pęcznienia (żelatynizacji), plastizole zamieniają się w silnie związane masy, które po schłodzeniu stają się materiałami sprężystymi.
1.4.2. Mechanizm żelatynizacji plastizoli.
Mechanizm żelatynizacji jest następujący. Wraz ze wzrostem temperatury plastyfikator powoli wnika w cząsteczki polimeru, które zwiększają swoją wielkość. Aglomeraty rozpadają się na cząstki pierwotne. W zależności od wytrzymałości aglomeratów rozkład może rozpocząć się w temperaturze pokojowej. Wraz ze wzrostem temperatury do 80-100°C lepkość plastosolu silnie wzrasta, wolny plastyfikator zanika, a spęczniałe ziarna polimeru stykają się. Na tym etapie, zwanym preżelowaniem, materiał wygląda na całkowicie jednorodny, ale wykonane z niego produkty nie mają wystarczających właściwości fizycznych i mechanicznych. Żelatynizacja jest zakończona dopiero wtedy, gdy plastyfikatory zostaną równomiernie rozprowadzone w polichlorku winylu, a plastizol zamieni się w jednorodną masę. W tym przypadku powierzchnia spęcznionych pierwotnych cząstek polimeru stapia się i powstaje plastyfikowany polichlorek winylu.
2. Wybór kierunku badań.
Obecnie w krajowym przemyśle głównymi składnikami chroniącymi gumę przed starzeniem są diafen FP i acetyl R.
Zbyt mały asortyment prezentowany przez dwa przeciwutleniacze tłumaczy się tym, że po pierwsze zaprzestano produkcji niektórych przeciwutleniaczy (neozone D), a po drugie inne przeciwutleniacze nie spełniają współczesnych wymagań (diafen FF).
Większość przeciwutleniaczy blaknie na powierzchni gumy. Mieszaniny przeciwutleniaczy o właściwościach synergistycznych lub addytywnych można stosować w celu zmniejszenia blaknięcia przeciwutleniaczy. To z kolei umożliwia zachowanie deficytowego przeciwutleniacza. Proponuje się stosowanie kombinacji przeciwutleniaczy przez indywidualne dawkowanie każdego przeciwutleniacza, ale najbardziej wskazane jest stosowanie przeciwutleniaczy w postaci mieszaniny lub w postaci kompozycji tworzących pastę.
Medium dyspersyjnym w pastach są substancje niskocząsteczkowe, takie jak oleje pochodzenia naftowego, a także polimery - kauczuki, żywice, tworzywa termoplastyczne.
W niniejszej pracy badamy możliwość wykorzystania polichlorku winylu jako spoiwa (ośrodka dyspersyjnego) do otrzymania pasty opartej na kombinacjach przeciwutleniaczy diafenu FF i diafenu FP.
Prowadzenie badań wynika z faktu, że stosowanie diafenu FF jako indywidualnego produktu prowadzi do jego „blaknięcia” na powierzchni mieszanek gumowych i wulkanizatów. Ponadto działanie ochronne diafenu FF jest nieco gorsze niż diafenu FP; ma wyższą temperaturę topnienia w porównaniu z tym ostatnim, co niekorzystnie wpływa na rozkład diafenu FF w kauczukach.
3. Specyfikacje produktu.
Niniejszy warunek techniczny dotyczy dyspersji PD-9, która jest kompozycją polichlorku winylu z przeciwutleniaczem typu aminowego.
Dyspersja PD-9 przeznaczona jest do stosowania jako składnik mieszanek gumowych poprawiających ozonową odporność wulkanizatów.
3.1. Wymagania techniczne.
3.1.1. Dyspersję PD-9 należy wykonać zgodnie z wymaganiami ww specyfikacje zgodnie z przepisami technologicznymi w zalecany sposób.
3.1.2. Pod względem wskaźników fizycznych dyspersja PD-9 musi być zgodna ze standardami wskazanymi w tabeli.
Tabela.
Nazwa wskaźnika Norma* Metoda badania
1. Wygląd. Dyspersja okruchów od szarej do ciemny szary Zgodnie z punktem 3.3.2.
2. Liniowy rozmiar miękiszu, mm, nie więcej. 40 Zgodnie z pkt 3.3.3.
3. Masa dyspersji w torebce foliowej, kg, nie więcej. 20 Zgodnie z punktem 3.3.4.
4. Lepkość Mooneya, jednostki Mooney 9-25 Zgodnie z pkt 3.3.5.
*) normy określa się po zwolnieniu partii doświadczalnej i opracowaniu statystycznym wyników.
3.2. Wymagania bezpieczeństwa.
3.2.1. Dyspersja PD-9 jest substancją palną. Temperatura zapłonu nie jest niższa niż 150°C. Temperatura samozapłonu 500oC.
Środkiem gaśniczym w przypadku pożaru jest mgła wodna i piana chemiczna.
Środki ochrony indywidualnej - maska przeciwgazowa maki "M".
3.2.2. Dyspersja PD-9 jest substancją mało toksyczną. W przypadku kontaktu z oczami przemyć je wodą. Usunąć produkt ze skóry myjąc wodą z mydłem.
3.2.3. Wszystkie pomieszczenia robocze, w których prowadzona jest praca z dyspersją PD-9, muszą być wyposażone w wentylację nawiewno-wywiewną.
Rozpraszanie PD-9 nie wymaga ustanowienia dla niego regulaminu higienicznego (stężenia maksymalnego i SHEE).
3.3. Metody testowe.
3.3.1. Pobiera się co najmniej trzy próbki punktowe, następnie łączy się je, dokładnie miesza i pobiera się średnią próbkę przez ćwiartowanie.
3.3.2. Definicja wyglądu. Wygląd jest określany wizualnie podczas pobierania próbek.
3.3.3. Oznaczanie wielkości miękiszu. Do określenia wielkości okruchów dyspersji PD-9 stosuje się linijkę metryczną.
3.3.4. Oznaczanie masy dyspersji PD-9 w torebce foliowej. Do określenia masy dyspersji PD-9 w torebce foliowej stosuje się wagę typu RN-10Ts 13M.
3.3.5. Oznaczanie lepkości Mooneya. Oznaczanie lepkości Mooneya opiera się na obecności pewnej ilości składnika polimerowego w dyspersji PD-9.
3.4. Gwarancja producenta.
3.4.1. Producent gwarantuje zgodność dyspersji PD-9 z wymaganiami niniejszej specyfikacji.
3.4.2. Gwarantowany termin przydatności do spożycia dyspersji PD-9 wynosi 6 miesięcy od daty produkcji.
4. Część eksperymentalna.
W niniejszej pracy badamy możliwość wykorzystania polichlorku winylu (PVC) jako spoiwa (ośrodka dyspersyjnego) do otrzymania pasty na bazie kombinacji przeciwutleniaczy diafenu FF i diafenu FP. Badany jest również wpływ tej przeciwstarzeniowej dyspersji na odporność termiczno-oksydacyjną i ozonową kauczuków na bazie kauczuku SKI-3.
Przygotowanie pasty przeciwstarzeniowej.
na ryc. 1. Pokazana jest roślina do przygotowywania pasty przeciwstarzeniowej.
Przygotowania odbyły się w szklana kolba(6) o objętości 500 cm3. Kolbę ze składnikami ogrzewano na kuchence elektrycznej (1). Kolbę umieszcza się w łaźni (2). Temperaturę w kolbie kontrolowano za pomocą termometru kontaktowego (13). Mieszanie prowadzi się w temperaturze 70±5°C za pomocą mieszadła łopatkowego (5).
Ryc.1. Instalacja do przygotowania pasty przeciwstarzeniowej.
1 - kuchenka elektryczna z zamkniętą spiralą (220 V);
2 - kąpiel;
3 - termometr kontaktowy;
4 - kontaktowy przekaźnik termometru;
5 - mikser łopatkowy;
6 - szklana kolba.
Kolejność ładowania składników.
Do kolby załadowano obliczoną ilość diafenu FF, diafenu FP, stearyny i porcję (10% wag.) dibutyloftalanu (DBP). Następnie mieszano przez 10-15 minut do uzyskania jednorodnej masy.
Następnie mieszaninę ochłodzono do temperatury pokojowej.
Następnie do mieszaniny załadowano polichlorek winylu i resztę DBP (9% wag.). Otrzymany produkt wyładowano do porcelanowego szkła. Następnie produkt termostatowano w temperaturach 100, 110, 120, 130, 140°C.
Skład otrzymanej kompozycji przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1
Skład pasty przeciwstarzeniowej P-9.
Składniki % wag. Ładowanie do reaktora, g
PCW 50,00 500,00
Diafen FF 15,00 150,00
Diafen FP (4010 NA) 15,00 150,00
DBF 19,00 190,00
Stearyna 1,00 10,00
Razem 100,00 1000,00
Do zbadania wpływu pasty przeciwstarzeniowej na właściwości wulkanizatów wykorzystano mieszankę gumową na bazie SKI-3.
Otrzymaną pastę przeciwstarzeniową wprowadzono do mieszanki gumowej na bazie SKI-3.
Składy mieszanek gumowych z pastą przeciwstarzeniową przedstawiono w tabeli 2.
Właściwości fizyczne i mechaniczne wulkanizatów określono zgodnie z GOST i TU, co przedstawiono w tabeli 3.
Tabela 2
Składy mieszanka gumowa.
Składniki Numery zakładek
III
Mieszaj kody
1-9 2-9 3-9 4-9 1-25 2-25 3-25 4-25
Guma SKI-3 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
Siarka 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
Guanid F 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00
Cynk biały 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00
Stearyna 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
Sadza P-324 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00
Diafen FP 1,00 - - - 1,00 - - -
Pasta przeciwstarzeniowa (P-9) - 2,3 3,3 4,3 - - - -
Pasta przeciwstarzeniowa P-9 (100oС*) - - - - - 2,00 - -
P-9 (120oС*) - - - - - - 2,00 -
P-9 (140oС*) - - - - - - - 2,00
Uwaga: (оС*) – w nawiasach podano temperaturę wstępnego żelowania pasty (P-9).
Tabela 3
nr s.p. Nazwa wskaźnika GOST
1 Warunkowa wytrzymałość na rozciąganie, % GOST 270-75
2 Naprężenie nominalne przy 300%, % GOST 270-75
3 Wydłużenie przy zerwaniu, % GOST 270-75
4 Trwałe wydłużenie, % GOST 270-75
5 Zmiana powyższych wskaźników po starzeniu, powietrze, 100°C * 72 h, % GOST 9.024-75
6 Dynamiczna wytrzymałość na rozciąganie, tysiące cykli, Е?=100% GOST 10952-64
7 Twardość Shore'a, konwencjonalna jednostka GOST 263-75
Oznaczanie właściwości reologicznych past przeciwstarzeniowych.
1. Wyznaczanie lepkości Mooneya.
Oznaczenie lepkości Mooneya przeprowadzono na wiskozymetrze Mooneya (GDR).
Wytwarzanie próbek do badań i bezpośrednich badań odbywa się zgodnie z metodologią określoną w specyfikacjach technicznych.
2. Oznaczanie wytrzymałości kohezyjnej mas pastowatych.
Próbki pasty po żelowaniu i schłodzeniu do temperatury pokojowej przepuszczono przez szczelinę rolek o grubości 2,5 mm. Następnie z tych arkuszy w prasie wulkanizacyjnej wykonano płytki o wymiarach 13,6 * 11,6 mm i grubości 2 ± 0,3 mm.
Po jednodniowym utwardzaniu płytek szpatułki wycięto wykrawaczem zgodnie z GOST 265-72, a następnie na maszynie do rozciągania RMI-60 z prędkością 500 mm/min określono siłę zrywającą.
Obciążenie właściwe przyjęto jako wytrzymałość kohezyjną.
5. Uzyskane wyniki i ich dyskusja.
Badając możliwości wykorzystania PVC, a także składu polarnych plastyfikatorów jako spoiwa (ośrodka dyspersyjnego) do otrzymywania past opartych na kombinacjach przeciwutleniaczy diafenu FF i diafenu FP stwierdzono, że stop diafenu FF z diafenem FP w stosunek masowy 1:1 charakteryzuje się małą szybkością krystalizacji i temperaturą topnienia około 90°C.
Niska prędkość Krystalizacja odgrywa pozytywną rolę w procesie wytwarzania plastizolu PVC wypełnionego mieszanką przeciwutleniaczy. W tym przypadku zużycie energii do uzyskania jednorodnej kompozycji, która nie rozwarstwia się w czasie, jest znacznie zmniejszone.
Lepkość stopu diafenu FF i diafenu FP jest zbliżona do lepkości plastizolu PVC. Umożliwia to mieszanie wytopu i plastizolu w reaktorach z mieszadłami kotwicowymi. na ryc. 1 przedstawia schemat instalacji do produkcji past. Pasty spływają zadowalająco z reaktora przed ich wstępną żelatynizacją.
Wiadomo, że proces żelatynizacji przebiega w temperaturze 150°C i wyższej. Jednak w tych warunkach możliwa jest eliminacja chlorowodoru, który z kolei jest w stanie zablokować ruchomy atom wodoru w cząsteczkach amin drugorzędowych, które w tym przypadku są przeciwutleniaczami. Proces ten przebiega według następującego schematu.
1. Powstawanie polimerycznego wodoronadtlenku podczas utleniania kauczuku izoprenowego.
RH+O2 ROOH,
2. Jeden z kierunków rozkładu polimerycznego wodoronadtlenku.
ROOH RO°+O°H
3. Po utworzeniu etapów utleniania z powodu cząsteczki przeciwutleniacza.
AnH+RO° ROH+An°,
Gdzie An oznacza rodnik przeciwutleniający, np.
4.
5. Własności amin, w tym drugorzędowych (diafen FF) do tworzenia alkilopodstawionych z kwasami mineralnymi według schematu:
H
R-°N°-R+HCl + Cl-
H
Zmniejsza to reaktywność atomu wodoru.
Prowadząc proces żelatynizacji (pre-żelatynizacji) w stosunkowo niskich temperaturach (100-140°C) możliwe jest uniknięcie wyżej wymienionych zjawisk, tj. zmniejszyć ryzyko odszczepienia chlorowodoru.
Końcowy proces żelowania daje pasty o lepkości Mooney'a niższej niż wypełniona mieszanka gumowa i niskiej wytrzymałości kohezyjnej (patrz rysunek 2.3).
Pasty o niskiej lepkości Mooneya po pierwsze dobrze rozprowadzają się w mieszance, a po drugie nieznaczne części składników tworzących pastę są w stanie dość łatwo migrować w powierzchniowe warstwy wulkanizatów, chroniąc w ten sposób gumę przed starzeniem.
W szczególności w problematyce „kruszenia” pastotwórczych kompozycji dużą wagę przywiązuje się do wyjaśnienia przyczyn pogorszenia właściwości niektórych kompozycji pod wpływem ozonu.
W tym przypadku początkowa niska lepkość past, która zresztą nie zmienia się w trakcie przechowywania (tab. 4), pozwala na bardziej równomierne rozprowadzenie pasty i umożliwia migrację jej składników na powierzchnię wulkanizować.
Tabela 4
Wskaźniki lepkości wg pasty Mooney (P-9)
Wskaźniki początkowe Wskaźniki po przechowywaniu pasty przez 2 miesiące
10 8
13 14
14 18
14 15
17 25
Zmieniając zawartość PCW i przeciwutleniaczy, można otrzymać pasty odpowiednie do ochrony gumy przed starzeniem termiczno-oksydacyjnym i ozonowym, zarówno na bazie kauczuków niepolarnych, jak i polarnych. W pierwszym przypadku zawartość PCW wynosi 40-50% mas. (pasta P-9), w drugim - 80-90% mas.
W niniejszej pracy badamy wulkanizaty na bazie kauczuku izoprenowego SKI-3. Właściwości fizyczne i mechaniczne wulkanizatów z zastosowaniem pasty (P-9) przedstawiono w tabelach 5 i 6.
Odporność badanych wulkanizatów na starzenie termiczno-oksydacyjne wzrasta wraz ze wzrostem zawartości pasty przeciwstarzeniowej w mieszance, co widać w tabeli 5.
Wskaźniki zmiany siły warunkowej składu regularnego (1-9) wynoszą (-22%), natomiast składu (4-9) - (-18%).
Należy również zauważyć, że wraz z wprowadzeniem pasty sprzyjającej zwiększeniu odporności wulkanizatów na starzenie termiczno-oksydacyjne uzyskuje się większą wytrzymałość dynamiczną. Co więcej, tłumacząc wzrost wytrzymałości dynamicznej, nie sposób najwyraźniej ograniczyć się tylko do czynnika zwiększenia dawki przeciwutleniacza w matrycy gumowej. Nie ostatnią rolę prawdopodobnie odgrywa PVC. W tym przypadku można przyjąć, że obecność PVC może powodować efekt powstawania ciągłych struktur łańcuchowych, które są równomiernie rozmieszczone w gumie i zapobiegają powstawaniu mikropęknięć powstających podczas pękania.
Dzięki zmniejszeniu zawartości pasty przeciwstarzeniowej, a co za tym idzie udziału PCW (tabela 6), efekt zwiększenia wytrzymałości dynamicznej jest praktycznie zniesiony. W tym przypadku pozytywny wpływ pasta pojawia się dopiero w warunkach starzenia termooksydacyjnego i ozonowego.
Należy zauważyć, że najlepsze właściwości fizyczne i mechaniczne uzyskuje się stosując pastę przeciwstarzeniową otrzymaną w łagodniejszych warunkach (temperatura wstępnego żelowania 100°C).
Te warunki wytwarzania pasty zapewniają wyższy poziom stabilności niż pasta otrzymana przez inkubację przez godzinę w temperaturze 140°C.
Wzrost lepkości PCW w paście otrzymanej w danej temperaturze również nie przyczynia się do zachowania wytrzymałości dynamicznej wulkanizatów. Jak wynika z Tabeli 6, wytrzymałość dynamiczna jest znacznie zmniejszona w przypadku past poddanych działaniu temperatury 140°C.
Zastosowanie diafenu FF w kompozycji z diafenem FP i PVC pozwala w pewnym stopniu rozwiązać problem blaknięcia.
Tabela 5
1-9 2-9 3-9 4-9
1 2 3 4 5
Warunkowa wytrzymałość na rozciąganie, MPa 19,8 19,7 18,7 19,6
Naprężenie nominalne przy 300%, MPa 2,8 2,8 2,3 2,7
1 2 3 4 5
Wydłużenie przy zerwaniu, % 660 670 680 650
Trwałe wydłużenie, % 12 12 16 16
Twardość, Shore A, ar. 40 43 40 40
Warunkowa wytrzymałość na rozciąganie, MPa -22 -26 -41 -18
Naprężenie nominalne przy 300%, MPa 6 -5 8 28
Względne wydłużenie przy zerwaniu, % -2 -4 -8 -4
Trwałe wydłużenie, % 13 33 -15 25
Wytrzymałość dynamiczna, Np.=100%, tysiące cykli. 121 132 137 145
Tabela 6
Właściwości fizyczne i mechaniczne wulkanizatów zawierających pastę przeciwstarzeniową (P-9).
Nazwa indeksu Kod mieszaniny
1-25 2-25 3-25 4-25
1 2 3 4 5
Warunkowa wytrzymałość na rozciąganie, MPa 22 23 23 23
Naprężenie nominalne przy 300%, MPa 3,5 3,5 3,3 3,5
1 2 3 4 5
Wydłużenie przy zerwaniu, % 650 654 640 670
Trwałe wydłużenie, % 12 16 18 17
Twardość, Shore A, ar. 37 36 37 38
Zmiana wskaźnika po starzeniu, powietrze, 100°C*72 godz
Warunkowa wytrzymałość na rozciąganie, MPa -10,5 -7 -13 -23
Naprężenie nominalne przy 300%, MPa 30 -2 21 14
Wydłużenie przy zerwaniu, % -8 -5 -7 -8
Wydłużenie resztkowe, % -25 -6 -22 -4
Odporność na ozon, E=10%, godzina 8 8 8 8
Wytrzymałość dynamiczna, Np.=100%, tysiące cykli. 140 116 130 110
Lista symboli.
PVC - polichlorek winylu
Diafen FF – N,N^ – Difenyl – n – fenylenodiamina
Diafen FP - N - Fenylo - N ^ - izopropylo - n - fenylenodiamina
DBP - ftalan dibutylu
SKI-3 - kauczuk izoprenowy
P-9 - pasta przeciwstarzeniowa
1. Badania składu plastizolu diafenu FP i diafenu FF na bazie PCW pozwalają na otrzymanie past nierozwarstwiających się w czasie, o stabilnych właściwościach reologicznych i lepkości Mooneya wyższej niż lepkość zastosowanej mieszanki gumowej.
2. Gdy zawartość mieszaniny diafenu FP i diafenu FF w paście wynosi 30%, a plastizolu PVC 50%, optymalnym dawkowaniem dla ochrony gumy przed starzeniem termiczno-oksydacyjnym i ozonowym może być dawka równa 2,00 części wagowych na , 100 części wagowych gumowych mieszanek gumowych.
3. Zwiększenie dawki przeciwutleniaczy powyżej 100 części wagowych gumy prowadzi do zwiększenia wytrzymałości dynamicznej gumy.
4. W przypadku kauczuków na bazie kauczuków izoprenowych, pracujących w trybie statycznym, istnieje możliwość zastąpienia diafenu FP pastą przeciwstarzeniową P-9 w ilości 2,00 wt h na 100 wt h gumy.
5. Dla kauczuków pracujących w warunkach dynamicznych możliwe jest zastąpienie diafenu FP zawartością przeciwutleniacza 8-9 mas. na 100 mas. gumy.
6.
Spis wykorzystanej literatury:
– Tarasow Z.N. Starzenie i stabilizacja kauczuków syntetycznych. - M.: Chemia, 1980. - 264 s.
– Garmonow I.V. Kauczuk syntetyczny. - L.: Chemia, 1976. - 450 s.
– Starzenie i stabilizacja polimerów. / wyd. Koźmiński A.S. - M .: Chemia, 1966. - 212 s.
– Sobolev V.M., Borodina I.V. Przemysłowe kauczuki syntetyczne. – M.: Chemia, 1977. – 520 s.
– Biełozerow N.V. Technologia gumy: wydanie 3. poprawione. i dodatkowe - M .: Chemia, 1979. - 472 s.
– Koshelev F.F., Kornev A.E., Klimov N.S. Ogólna technologia gumy: wydanie 3. poprawione. i dodatkowe - M .: Chemia, 1968. - 560 s.
– Technologia tworzyw sztucznych. / wyd. Korszak V.V. wyd. 2, poprawione. i dodatkowe - M .: Chemia, 1976. - 608 s.
– Kirpichnikov PA, Averko-Antonovich LA Chemia i technologia kauczuku syntetycznego. - L.: Chemia, 1970. - 527 s.
– Dogadkin B.A., Dontsov A.A., Shertnov V.A. Chemia elastomerów. - M .: Chemia, 1981. - 372 s.
– Zuev Yu.S. Niszczenie polimerów pod wpływem agresywnych mediów: wyd. i dodatkowe - M .: Chemia, 1972. - 232 s.
– Zuev Yu.S., Degtyareva T.G. Trwałość elastomerów w warunkach eksploatacji. - M.: Chemia, 1980. - 264 s.
– Ognevskaya T.E., Boguslavskaya K.V. Zwiększenie odporności gumy na warunki atmosferyczne poprzez wprowadzenie polimerów odpornych na działanie ozonu. - M.: Chemia, 1969. - 72 s.
– Kudinova G.D., Prokopchuk N.R., Prokopovich V.P., Klimovtsova I.A. // Surowce dla przemysłu gumowego: teraźniejszość i przyszłość: Streszczenia piątej rocznicy rosyjskiej konferencji naukowo-praktycznej pracowników przemysłu gumowego. - M.: Chemia, 1998. - 482 s.
– Chrulew M.V. Chlorek winylu. - M .: Chemia, 1964. - 325 s.
- Otrzymywanie i właściwości PVC / wyd. Zilberman EN - M .: Chemia, 1968. - 440 s.
– Rakhman M.Z., Izkovsky N.N., Antonova M.A. //Guma i guma. - M., 1967, nr 6. - Z. 17-19
– Abram S.W. // Pocierać. wiek. 1962. T. 91. Nr 2. s. 255-262
- Encyklopedia polimerów / wyd. Kabanova V.A. i inni: W 3 tomach, t. 2. - M .: Soviet Encyclopedia, 1972. - 1032 s.
- Podręcznik gumy. Materiały do produkcji gumy / wyd. Zacharchenko PI i inni - M.: Chemia, 1971. - 430 s.
– Tager A.A. Fizykochemia polimerów. wyd. 3, poprawione. i dodatkowe - M .: Chemia, 1978. - 544 s.
