Тезисы
апрель 2017

Кінетика вулканізації та властивості полідієнів за наявності четвертинних амонієвих солей з сировини рослинного походження


Юсупова Л. Р. , Соколова Л. О. , Овчаров В. І.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Найпоширенішим процесом при виробництві гумових виробів залишається процес вулканізації, значну роль в якому відіграють органічні активатори вулканізації. Та у зв’язку з відсутністю вітчизняного виробництва органічних активаторів актуальним постає питання їх пошуку та синтезу з використанням вітчизняної сировини та технологій. Перспективними можна вважати активатори вулканізації класу четвертинні амонієві солі (ЧАС), синтезовані, у тому числі, на основі сировини рослинного походження.

Метою даної роботи стало дослідження впливу нових ЧАС, отриманих з використанням триізоціанату касторової олії та фурфурилового спирту, на кінетику сірчаної вулканізації та властивості гумових сумішей та гум на основі полідієнів. Синтез ЧАС виконано в ІХВС НАН України (м. Київ) під керівництвом к. х. н. Грищенка В. К., к.х.н. Баранцової А. В.

Аналіз результатів вулкаметричних випробувань ненаповнених еластомерних композицій з бутадієн-метилстирольного каучуку марки СКМС-30 АРК з вмістом 1,5 мас. ч. дослідних сполук (рисунок) показав, що ЧАС, синтезовані на основі триізоціанату касторової олії, мають ідентичний до дії стеаринової кислоти вплив на характер перебігу сірчаної вулканізації. Встановлено, що ЧАС на основі фурфурилового спирту, дибутиламіну та хлористого бензилу володіють меншою молекулярною масою, а їх використання призводить до суттєвого зменшення тривалості індукційного періоду та підвищення швидкості вулканізації відносно еластомерної композиції зі стеариновою кислотою.

Вивчення фізико-механічних властивостей гум показало, що за показниками умовної міцності при розтягуванні та відносного подовження при розриві дія четвертинної амонієвої солі на основі триізоціанату касторової олії, фурфурилового спирту, дибутиламіну та хлористого бензилу є найбільш близькою до дії стеаринової кислоти.

У складі ненаповнених еластомерних композицій на основі СКМС-30 АРК проведено дослідження впливу концентрації (0,75-2,25 мас. ч.) ЧАС, отриманої з використанням триізоціанату касторової олії, у порівнянні з рівномасовим вмістом стеаринової кислоти, на формування комплексу властивостей гумових сумішей та гум. На відміну від стеаринової кислоти, підвищення вмісту дослідної ЧАС супроводжується подовженням часу початку та часу досягнення оптимуму вулканізації та зменшенням швидкості сірчаної вулканізації. Кращим рівнем фізико-механічних властивостей в оптимумі вулканізації володіли гуми з вмістом ЧАС до 1,5 мас. ч.

Рисунок 1 – Кінетичні криві сірчаної вулканізації еластомерних композицій на основі СКМС-30 АРК зі стеариновою кислотою (1), з ЧАС на основі триізоціанату касторової олії, фурфурилового спирту, дибутиламіну та хлористого бензилу (2), ЧАС на основі фурфурилового спирту, дибутиламіну та хлористого бензилу (3)

Також оцінено вплив ЧАС, синтезованої з використанням триізоціанату касторової олії, на властивості протекторних еластомерних композицій на основі комбінації каучуків СКІ-3 + СКД + СКМС-30 АРКМ 15 (50:30:20). Встановлено, що введення рівномасової, відносно стеаринової кислоти, концентрації ЧАС не викликає суттєвих змін пластоеластичних характеристик гумових сумішей, їх когезійної міцності. За даними реометрії при температурі 155°С індукційний період вулканізації, час повної втрати прискорювача при заміні стеаринової кислоти на ЧАС залишається без змін, тоді як умовна константа швидкості вулканізації підвищується з 0,15 до 0,20 хв.-1, швидкість вулканізації – з 2,18 до 2,76 дН·м/хв. Заміна стеаринової кислоти на ЧАС позитивно впливає на рівень фізико-механічних властивостей гум за нормальних умов, при 100°С, після теплового старіння. Суттєво покращуються динамічні показники гум. Наприклад, втомна витривалість гум з ЧАС при багаторазовій деформації за нормальних умов випробувань зростає на 17%, а після теплового старіння (120°С, 12 годин) – майже в два рази.

Таким чином, встановлено, що використання ЧАС на основі фурфурилового спирту, дибутиламіну та хлористого бензилу призводить до суттєвого зменшення індукційного періоду вулканізації, підвищення ступеня вулканізації, а за дією на гумову суміш такі ЧАС слід віднести до прискорювачів вулканізації. Використання ЧАС на основі триізоціанату касторової олії, фурфурилового спирту, дибутиламіну та хлористого бензилу справляє позитивний вплив на технологічні та вулканізаційні характеристики гумових сумішей, фізико-механічні показники вулканізатів щодо дії стеаринової кислоти. Такі четвертинні амонієві солі можуть бути рекомендовані в якості альтернативного замінника органічним активаторам сірчаної вулканізації полідієнів.