В данной статье представлены результаты исследования, направленного на определение влияния состава многокомпонентной каталитической вулканизующей системы на реологические, физико-механические и динамические свойства вулканизатов и оптимизацию ее состава на базе эластомерной композиции на основе поливинилметилсилоксанового каучука. Основной задачей являлась оптимизация многокомпонентной каталитической вулканизующей системы, включающей сшивающий агент (А1), платиновый катализатор (А2) и ингибитор (А0), для получения материала, работающего в условиях знакопеременных нагрузок в контакте с пищевыми продуктами. Методология исследования базировалась на принципах математического планирования эксперимента и регрессионного анализа. Были установлены количественные зависимости ключевых характеристик – времени начала вулканизации (tS2), разницы между максимальным и минимальным крутящими моментами (ΔM), характеризующей плотность сшивки пространственной сетки резин, и динамической выносливости (DE) – от концентрации компонентов системы. Анализ показал доминирующее влияние катализатора (А2) на скорость процесса и плотность сетки вулканизатов, в то время как ингибитор (А0) эффективно регулировал технологическое время переработки и скорость протекания реакции. В результате оптимизации был определен состав, обеспечивающий баланс технологичности и высоких эксплуатационных свойств: А1 = 60%, А0 = 40%, А2 = 80%. В ходе проведенных исследований были экспериментально подтверждены прогнозируемые свойства для данного состава. Так, время начала вулканизации составило 2,15 мин, ΔM = 27,23 дН · м, а усталостная выносливость – 195,8 тыс. циклов. Дополнительно экспериментально доказано положительное влияние процесса термостатирования на твердость и динамическую выносливость вулканизатов.

В данной статье представлены результаты исследования технологических и вулканизационных свойств резиновых смесей на основе хлорбутилкаучука при частичной замене технического углерода на мел и шунгитовый порошок. Определено, что использование добавок минеральных компонентов приводит к уменьшению на 9,7–16,1% вязкости по Муни резиновых смесей, увеличению их пластичности на 4,3–8,7% и некоторому уменьшению когезионной прочности. Выявлено, что резиновые смеси с добавками имеют больший на 19,2–34,6% показатель стойкости к подвулканизации по сравнению со смесью, содержащей только технический углерод. Установлено, что наилучшим комплексом технологических свойств характеризуется эластомерная композиция, содержащая в своем составе комбинацию технический углерод, мел и шунгитовый порошок. Определение кинетических параметров вулканизации резиновых смесей показало, что использование минеральных добавок позволяет увеличить продолжительность индукционного периода вулканизации (показатель ts2 увеличивается на 7,0–12,3%) и оказывает незначительное влияние на время достижения оптимальной степени вулканизации (изменение показателя составляет до 4,8%). Выявлено, что введение исследуемых компонентов в состав эластомерных композиций приводит к получению резин с меньшей на 8,2–9,2% плотностью поперечного сшивания. Наименьшие изменения параметров вулканизации, по сравнению с композицией, содержащей только технический углерод, характерны для смесей с шунгитовым порошком или его комбинацией мела. Установленный характер изменения параметров вулканизации связан с особенностями взаимодействия ингредиентов резиновой смеси друг с другом и с поверхностью наполнителей, входящих в состав композиции.

Повышение прочности (на 6–21%) и гидрофобности (на 5–10%) бумаги и картона основано на проклейке бумажных масс в режиме гетероадагуляции и использовании разработанных азотсодержащих полимерных соединений (АПС) в виде карбамидоформальдегидкапролактамовой (КС) и полиамидной (ПС) смол. Применение КС (расход 5,3–7,7 кг/т) и ПС (расход 5,4–7,8 кг/т) по импортозамещающим и ресурсосберегающим технологиям позволяет исключить из состава бумажных масс импортные продукты: 5–10 кг/т упрочняющих веществ (Hi-Cat, NeitroВond WS 13, Floures DS 150, Floures DS 130, Fennobond 3300, Fennostrenght PA 13, Fennostrenght PA 21) и 3,8 7,7 кг/т катионных полиэлектролитов (ВПК-402, Praestol 630 ВС, Praestol 611, Flopam FO 4190 SH, A-PAM 1220, Extraflok 195). Выбор вида АПС зависит от способов проклейки бумажных масс: используют канифольные эмульсии (КЭ) и электролит или синтетические эмульсии AKD (Fen nosize КD 225 YР, Flousize 200 и AKD-KV-150HP). Установлено, что применение КС является целесообразным при смещении процесса канифольной проклейки из режима гомокоагуляции (существующая технология) в режим гетероадагуляции (разработанная технология); дополнительно это позволяет уменьшить расход КЭ на 20–34% и сократить расход электролита в 2,0–2,5 раза. Установлено, что применение ПС является эффективным при проклейке бумажных масс с использованием синтетических эмульсий AKD, расход которых сокращается на 20% по сравнению с существующей технологией

Исследовано влияние различных марок высокоусиливающего технического углерода и их комбинации на технологические и вулканизационные свойства эластомерных композиций на основе каучуков общего назначения. Объектом исследования являлись наполненные резиновые смеси на основе комбинации натурального и синтетического полибутадиенового каучуков, предназначенные для изготовления протектора шин. В составе исследуемых эластомерных композиций применялся технический углерод марок N121 и N220 в индивидуальном виде и их комбинации. Данные марки характеризуются схожей удельной поверхностью и отличаются структурностью. Дозировка наполнителей варьировалась в пределах 48–53 мас. ч. Образцом сравнения являлась резиновая смесь, наполненная техническим углеродом N220 в дозировке 53 мас. ч. В работе для анализа свойств эластомерных композиций использованы ротационный вискозиметр, динамический и безроторный реометры, разрывная машина. Установлено, что применение комбинации технического углерода марок N220 и N121 в эластомерных композициях позволяет улучшить их реологические свойства, когезионную прочность, а также качество диспергирования технического углерода в объеме каучука. Анализ кинетики вулканизации резиновых смесей, наполненных различными марками технического углерода, показал, что физико-химические характеристики высокоусиливающих наполнителей оказывают влияние как на начальную стадию вулканизации, так и последующее формирование пространственной структуры резин.

Определены технические свойства шинных резин, содержащих комбинацию технического углерода и кремнекислотного наполнителя. В качестве объектов исследования использованы эластомерные композиции на основе натурального каучука, содержащие высокоусиливающий технический углерод марки N347 и кремнекислотный наполнитель марки Perkasil-408. В рецептурах проводилась частичная замена 10,0 и 20,0 мас. ч. технического углерода на минеральный наполнитель при неизменном остальном составе резиновой смеси. Установлено, что введение кремнекислотного наполнителя приводит к получению эластомерных композиций с повышенной стойкостью к тепловому старению. При этом вулканизаты с 10,0 мас ч. кремнекислотного наполнителя в меньшей степени подвержены воздействию повышенной температуры и кислорода воздуха по сравнению с другими резинами (изменение показателя прочности при растяжении резин с указанной дозировкой кремнезема составляет (–13%); относительного удлинения при разрыве (–12%), а для других исследуемых резин изменение показателя прочности при растяжении составляет (–17%) и (–15%), а изменение относительного удлинения при разрыве – (–22%) и (–19%). Частичная замена высокоусиливающего технического углерода на минеральный наполнитель Perkasil-408 повышает усталостную выносливость резин при многократном растяжении на 8,6–23,9%, а сопротивление разрастанию трещин в 2,08–2,26 раза. Выявленные особенности технических свойств резин обусловлены их особенностями пространственной структуры.

Исследовано влияние экстракта селективной очистки вакуумного дистиллята ВД-4 и его рафинатов, применяемых в качестве пластифицирующих добавок, на технологические свойства эластомерных композиций на основе комбинации каучуков общего назначения. Исследуемые добавки представляют собой очищенные различными технологиями пластифицирующие компоненты, выделенные из дистиллята ВД-4. Образцом сравнения являлась резиновая смесь на основе комбинации каучуков СКИ-3 и СКД, содержащая промышленный пластификатор – масло И-40. Исследуемые пластифицирующие компоненты вводились в резиновые смеси в дозировке 5,0 и 10,0 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука. Анализ результатов исследования совместимости пластифицирующих добавок с эластомерной матрицей выявил, что очистка вакуумного дистиллята ВД-4 приводит к улучшению указанного показателя, о чем свидетельствуют более низкие значения параметра Хаггинса. Установлено, что введение рафинатов экстракта селективной очистки вакуумного дистиллята ВД-4 приводит к увеличению вязкости по Муни (до 17,4%) и минимального крутящего момента (до 17,8%) и практически не оказывает влияния на максимальный крутящий момент и время достижения оптимальной степени вулканизации по сравнению с композициями, содержащими масло И-40.

Исследованы технологические свойства резиновых смесей, содержащих различные активаторы вулканизации. В качестве объектов исследования выступали эластомерные композиции на основе натурального каучука и бутадиен-стирольного каучука, в которых осуществлялась равнозначная замена промышленного активатора вулканизации оксида цинка на новые комплексные активаторы вулканизации. В работе использовались новые комплексные активаторы вулканизации в виде сплава стеариновой кислоты, бентонита и оксида цинка в различных соотношениях минеральных составляющих, полученных при температурах 70, 90 и 110°С. Установлено, что применение исследуемых активаторов вулканизации взамен цинковых белил в составе резиновых смесей на основе НК приводит к снижению (на 10,1–23,3%) показателя вязкости по Муни, улучшению релаксационных процессов (коэффициент релаксации напряжений увеличивается до 1,1 раз), протекающих в объеме эластомерной матрицы, а также снижению (до 1,6 раз при 143°С и до 1,7 раз при 153°С) времени достижения оптимальной степени вулканизации. При установлении влияния комплексных активаторов вулканизации на технологические свойства резиновых смесей на основе СКС-30АРК не выявлено существенных различий в пластоэластических и релаксационных показателях по сравнению с композицией, содержащей ZnO, при этом установлено снижение до 17,5% показателя оптимума вулканизации при 153°С.

Н. В. Черная, Ж. С. Шашок, Е. П. Усс, С. А. Дашкевич, О

Определено влияния условий термомеханической обработки на технологические свойства эластомерных композиций из бутилового регенерата. Объектами исследования являлись эластомерные композиции на основе двух типов бутилового регенерата, которые получены радиационным методом с дозами облучения 30 кГр (БР (30)) и 50 кГр (БР (50)) и прошли термомеханическую обработку в штифтовом экструдере. Условия обработки различались температурой в экструзионной головке (70 и 80°С) и частотой вращения шнека (20 и 40 об./мин). Определено, что вязкость по Муни резиновых смесей на основе регенерата БР (50) в 1,31–1,46 раза меньше, чем вязкость композиций на основе регенерата БР (30). Установлено, что с повышением температуры и интенсивности механического воздействия вязкость по Муни увеличивается до 16% для смесей на основе БР (30) и до 6,7% для БР (50), что может быть связано с увеличением скорости процесса структурирования в объеме материала в условиях повышенной температуры обработки. Определено, что с увеличением температуры обработки бутилового регенерата оптимальное время вулканизации резиновых смесей на его основе уменьшается на 14,7–16,3% для композиций на основе БР (30) и до 9,9% для БР (50). При этом резины на основе регенерата БР (50) характеризуются в 1,46–1,61 раза большим показателем поперечного сшивания. Характер изменения параметров вулканизации эластомерных композиций обусловлен непредельностью регенерата и его способностью взаимодействовать с компонентами вулканизующей системы для формирования пространственной структуры резин

В технологии клееных видов бумаги эффективность применения функциональных (проклеивающих) и процессных (электролитов и катионных полиэлектролитов) веществ возрастает в 1,5 раза за счет смещения процесса проклейки из традиционного режима гомокоагуляции в более эффективный режим гетероадагуляции и обеспечения последовательного протекания процессов коагуляции, пептизации, проклейки, упрочнения и флокуляции. Разработанный способ основан на использовании последовательности проклеивающее вещество (1,00 ч.) – катионный полиэлектролит (0,05–0,06 ч.) – электролит (0,08 ч.), в то время как по существующей технологии используется другая последовательность (проклеивающее вещество (1,00 ч.) – электролит (3,00 ч.) – катионный полиэлектролит (0,16–0,26 ч.)). Практическое использование разработанного способа способствует улучшению бумагообразующих и структурообразующих свойств проклеенных волокнистых суспензий и повышению качества получаемых из них клееных видов бумаги, о чем свидетельствуют увеличение гидрофобности в 1,4–1,5 раза, прочности в 1,3–2,0 раза и влагопрочности в 3,5–3,7 раза. В технологии мелованных видов бумаги повышение эффективности применения функциональных (пигментирующих и связующих) и процессных (диспергаторов, антисептиков, пеногасителей и др.) химических веществ обеспечивается заменой в меловальных пастах «проблемных» природных связующих (3 вида – 4,7 мас. ч.) на одно новое синтетическое соединение (модифицированный карбамидоформальдегидный олигомер – 3,2 мас. ч.). Дополнительные азотсодержащие группы усиливают адгезионные взаимодействия пигментирующих частиц с гидрофобной поверхностью бумаги. Следствием этого является повышение печатных свойств мелованной бумаги на 3–9%.

The article was devoted to the study of the influence of temperature-time conditions of vulcanization on the kinetic parameters of structuring of rubber compounds and the physical and mechanical properties of rubbers. The object of the study was an elastomeric composition based on natural rubber and containing a sulfur curing system. The investigated rubbers were obtained under various time conditions and temperatures of 143, 160 and 170°C. It was determined that with an increase in the vulcanization temperature, the values ​​of the minimum torque decrease by 11.6–15.6%, and the maximum torque increase by 3.5–4.1%, at the same time the density of rubber cross-linking increases by 6.2– 7.5%. Analysis of the results of determining the physical and mechanical parameters of rubbers revealed that at a temperature of 143°C the vulcanization time does not significantly affect the elastic-strength parameters of rubbers and vulcanizates are characterized by the highest values of tensile strength both before and after thermal aging. It has been established that with an increase in the vulcanization temperature, side processes are activated, leading to a decrease in the elastic-strength properties of rubber (a decrease in tensile strength by 9.2–16.4% and elongation at break up to 7.2%). Vulcanizates obtained at 170°C are characterized by the lowest indicators of elastic-strength properties, hardness Shore A and rebound resilience, which is due to the density of the network and the nature of cross-links. The research results showed that when choosing the final vulcanization mode, especially for multilayer products, it is necessary to take into account not only the energy consumption in the production of finished products, but also the influence of temperature and time parameters on the complex of physical and mechanical properties of each component of the product.

Исследовано влияние природы и дозировок канифолетерпеностирольномалеиновых аддуктов на реологические, релаксационные и адгезионные свойства наполненных эластомерных композиций. Опытные ингредиенты вводились в наполненные шинные композиции на основе комбинации синтетических полиизопренового и полибутадиенового каучуков в равнозначных дозировках с промышленным повысителем клейкости – канифолью сосновой. Канифолесодержащие добавки получены путем обработки смеси терпентина и стирола малеиновым ангидридом при температуре 190 ± 5°С с последующей отгонкой остатков непрореагировавших компонентов. Определено, что с увеличением содержания ароматического заместителя в канифолетерпеностирольномалеиновых аддуктах вязкость по Муни резиновых смесей возрастает до 13,0%; при этом повышение дозировки исследуемых добавок практически не оказывает влияния на показатель вязкости (изменение не более 4,5%). Показано, что изменение значений коэффициентов релаксации резиновых смесей с опытными добавками и промышленным повысителем клейкости не окажет существенного влияния на технологический процесс переработки смесей. Для наполненных резиновых смесей с канифолесодержащими добавками установлена тенденция повышения конфекционных свойств с увеличением времени хранения смесей по сравнению с образцом, содержащим канифоль сосновую. При хранении смесей с канифолетерпеностирольномалеиновыми аддуктами в течение 5–7 сут клейкость образцов повышается на 5,7–29,0%, что позволит увеличить временной интервал хранения резиновых смесей

The influence of different types of silica, differing in quality characteristics, on the complex modulus of rubbers, their elastic modulus, loss modulus, and also on the tangent of angle of mechanical loss are investigated. Mineral fillers silica 1 and silica 2 are introduced at a dosage of 80.00 phr into filled elastomeric compositions based on combination of synthetic styrene-butadiene and polybutadiene rubbers, used for the manufacture of treads for passenger tires. The tests are carried out on a dynamic mechanical analyzer by cyclic compression of vulcanizates in the temperature range 20–70°С. It is established that vulcanizates with silica 2 are characterized by 8–56% lower value of the complex modulus. It is revealed that rubbers containing a silica 2, depending on temperature, have 13–36% lower values of the elastic modulus and 19–46% lower values of the loss modulus in comparison with samples filled with silica 2. It is determined that in the temperature range from 20 to 70°C vulcanizates with silica 2 are characterized by 7–12% lower values of the tangent of angle of mechanical loss. As a result of the study, it is established that it is the most expedient to introduce mineral filler silica 2 into the formulation of tread rubber compounds for passenger tires. This will make it possible to obtain vulcanizates with increased elasticity and adhesion to the road surface, as well as lower heat losses to the environment and fuel consumption.

The influence of different types of silica, differing in quality characteristics, on the complex modulus of rubbers, their elastic modulus, loss modulus, and also on the tangent of angle of mechanical loss are investigated. Mineral fillers silica 1 and silica 2 are introduced at a dosage of 80.00 phr into filled elastomeric compositions based on combination of synthetic styrene-butadiene and polybutadiene rubbers, used for the manufacture of treads for passenger tires. The tests are carried out on a dynamic mechanical analyzer by cyclic compression of vulcanizates in the temperature range 20–70°С. It is established that vulcanizates with silica 2 are characterized by 8–56% lower value of the complex modulus. It is revealed that rubbers containing a silica 2, depending on temperature, have 13–36% lower values of the elastic modulus and 19–46% lower values of the loss modulus in comparison with samples filled with silica 2. It is determined that in the temperature range from 20 to 70°C vulcanizates with silica 2 are characterized by 7–12% lower values of the tangent of angle of mechanical loss. As a result of the study, it is established that it is the most expedient to introduce mineral filler silica 2 into the formulation of tread rubber compounds for passenger tires. This will make it possible to obtain vulcanizates with increased elasticity and adhesion to the road surface, as well as lower heat losses to the environment and fuel consumption.

The compatibility of SRI-3 polyisoprene rubber with plasticizing additives based on recycled petrochemical raw materials (DVCH, DVCH with modifying additive (MA) in the amount of 0.5; 1.0; 2.5; 5.0 and 10.0% mas.) in comparison with industrial petroleum oils (PO-6 and I-20). The compatibility of polymer with a plasticizer additive was evaluated by of experimental data using the equilibrium swelling method. As a result, the polimer-plasticizer interaction parameter (Huggins parameter) and the diffusion coefficient of plasticizing components in the polymer volume were determined. Analysis of the experimental data showed that the plasticizer component based on recycled petrochemical raw materials DVCH has better compatibility with the elastomer matrix SRI-3 compared to industrial oils PO-6 and I-20. Was established that the use of modifying additives in the amount of 0.5 and 1.0% mas. leads to an increase in the diffusion coefficient and a decrease in the Huggins parameter in comparison with DVCH in individual form It indicates their better compatibility with rubber SRI-3. Was shown that a further increase in the content of modifying additive (more than 1.0% mas.) in the volume of plasticizing component DVCH is impractical. This leads to a deterioration of the parameters, and, as a result, to a worse compatibility with the elastomer.

Применение нефтеполимерных смол в качестве мягчителей в рецептуре шинных резин на основе каучуков общего назначения оказывает неоднозначное влияние на динамические свойства резин. Изменение динамических свойств вулканизатов возможно связано с особенностями строения исследуемых смол и их участием в процессе формирования пространственной структуры резин, а также влиянием на подвижность молекулярных цепей каучука.