Полиуретановые материалы
Другие рефераты
1. Литературный обзор.
1.1. Введение.
Защита резин от теплового и озонного старения является основной целью
данной работы. В качестве ингредиентов, защищающих резину от старения,
применяются композиция диафена ФП с диафеном ФФ и поливинилипоридом
(дисперсная среда). Процесс изготовления противостарительной пасты
описывается в экспериментальной части.
Противостарительную пасту применяют в резинах на основе изопренового
каучука СКИ-3. Резины на основе этого каучука стойки к действию воды,
ацетона, этилового спирта и не стойки к действию бензина, минеральных и
животных масел и т.д. [1]
При хранении резин и эксплуатации резиновых изделий происходит
неизбежный процесс старения, приводящий к ухудшению их свойств. Чтобы
улучшить свойства резин применяют диафен ФФ в композиции с диафеном ФП и
поливинилхлоридом, которые также позволяют в некоторой степени решить
вопрос о выцветании резин.
1.2. Старение резин.
При хранении каучуков, а также при хранении и эксплуатации резиновых
изделий происходит неизбежный процесс старения, приводящий к ухудшению их
свойств. В результате старения снижается прочность при растяжении,
эластичность и относительное удлинение, повышаются гистерезисные потери и
твердость, уменьшается сопротивление истиранию, изменяется пластичность,
вязкость и растворимость невулканизированного каучука. Кроме того, в
результате старения значительно уменьшается продолжительность эксплуатации
резиновых изделий. Поэтому повышение стойкости резины к старению имеет
большое значение для увеличения надежности и работоспособности резиновых
изделий [1].
Старение – результат воздействия на каучук кислорода, нагревания,
света и особенно озона.
Кроме того, старение каучуков и резин ускоряется в присутствии
соединений поливалентных металлов и при многократных деформациях [2].
Стойкость вулканизатов к старению зависит от ряда факторов, важнейшими
из которых является:
- природа каучука;
- свойства содержащихся в резине противостарителей, наполнителей и
пластификаторов (масел);
- природа вулканизирующих веществ и ускорителей вулканизации (от них
зависит структура и устойчивость сульфидных связей, возникающих при
вулканизации);
- степень вулканизации;
- растворимость и скорость диффузии кислорода в каучуке;
- соотношение между объемом и поверхностью резинового изделия (с
увеличением поверхности увеличивается количество кислорода,
проникающего в резину) [1].
Наибольшей стойкостью к старению и окислению характеризуются полярные
каучуки – бутадиен-нитрильные, хлоропреновые и др. Неполярные каучуки менее
стойки к старению. Их сопротивление старению определяется главным образом
особенностями молекулярной структуры, положением двойных связей и их
количеством в основной цепи. Для повышения стойкости каучуков и резин к
старению в них вводят противостарители, которые замедляют окисление и
старение [3].
1.2.1. Виды старения.
В связи с тем, что роль факторов, активирующих окисление, меняется в
зависимости от природы и состава полимерного материала, резличают в
соответствии с преимущественным влиянием одного из факторов следующие виды
старения:
1) тепловое (термическое, термоокислительное) старение в результате
окисления, активированного теплом;
2) утомление – старение в результате усталости, вызванной действием
механических напряжений и окислительных процессов, активизированных
механическим воздействием;
3) окисление, активированное металлами переменной валентности;
4) световое старение – в результате окисления, активизированного
ультрафиолетовым излучением;
5) озонное старение;
6) радиационное старение под действием ионизирующих излучений [4].
В данной работе исследуется влияние противостарительной дисперсии ПВХ
на термоокислительную и озонную стойкость резин на основе неполярных
каучуков. Поэтому далее подробнее рассматриваются термоокислительное и
озонное старение.
1.2.2. Тепловое старение.
Тепловое старение – результат одновременного воздействия тепла и
кислорода. Окислительные процессы являются главной причиной теплового
старения в воздушной среде.
Большинство ингредиентов в той или иной степени влияют на эти
процессы. Технический углерод и другие наполнители адсорбируют
противостарители на своей поверхности, уменьшают их концентрацию в каучуке
и, следовательно, ускоряют старение. Сильно окисленные сажи могут быть
катализаторами окисления резин. Малоокисленные (печные, термические) сажи,
как правило, замедляют окисление каучуков [5].
При тепловом старении резин, которое протекает при повышенных
температурах, необратимо изменяются практически все основные физико-
механические свойства. Изменение этих свойств зависит от соотношения
процессов структурирования и деструкции. При тепловом старении большинства
резин на основе синтетических каучуков преимущественно происходит
структурирование, что сопровождается снижением эластичности и повышением
жесткости. При тепловом старении резин из натурального и синтетического
изопропенового каучука и бутил каучука в большей мере развиваются
деструктивные процессы, приводящие к уменьшению условных напряжений при
заданных удлинения и повышению остаточных деформаций [6].
Отношение наполнителя к окислению будет зависеть от его природы, от
типа ингибиторов, введенных в резину, и от характера вулканизационных
связей [2].
Ускорители вулканизации, как и продукты, их превращения, остающиеся в
резинах (меркаптаны, карбонаты и др.), могут участвовать в окислительных
процессах. Они могут вызывать разложение гидроперекисей по молекулярному
механизму и способствовать, таким образом, защите резин от старения [7].
Существенное влияние на термическое старение оказывают природа
вулканизационной сетки. При умеренной температуре (до 70о) свободная сера и
полисульфидные поперечные связи замедляют окисление. Однако при повышении
температуры перегруппировка полисульфидных связей, в которую может
вовлекаться и свободная сера, приводит к ускоренному окислению
вулканизатов, которые оказываются в этих условиях нестойким. Поэтому
необходимо подбирать вулканизационную группу, обеспечивающую образование
стойких к перегруппировке и окислению поперечных связей [8].
Для защиты резин от теплового старения применяются противостарители,
повышающие стойкость резин и каучуков к воздействию кислорода, т.е.
вещества, обладающие свойствами антиоксидантов – прежде всего вторичные
ароматические амины, фенолы, бисфинолы и др. [1]
1.2.3. Озонное старение.
Озон оказывает сильное влияние на старение резин даже в незначительной
концентрации. Это обнаруживается иногда уже в процессе хранения и перевозки
резиновых изделий. Если при этом резина находится в растянутом состоянии,
то на поверхности ее возникают трещины, разрастание которых может привести
к разрыву материала [9].
Озон, по-видимому, присоединяется к каучуку по двойным связям с
образованием озонидов, распад которых приводит к разрыву макромолекул и
сопровождается образованием трещин на поверхности растянутых резин. Кроме
того, при озонировании одновременно развиваются окислительные процессы,
способствующие разрастанию трещин. Скорость озонного старения возрастает
при увеличении концентрации озона, величины деформации, повышении
температуры и при воздействии света.
Понижение температуры приводит к резкому замедлению данного старения.
В условиях испытаний при постоянном значении деформаций; при температурах,
превышающих на 15-20 градусов Цельсия температуру стеклования полимера,
старение почти полностью прекращается [10].
Стойкость резин к действию озона зависит главным образом от химической
природы каучука.
Резины на основе различных каучуков по озоностойкости можно разделить
на 4 группы:
1) особо стойкие резины (фторкаучуки, СКЭП, ХСПЭ);
2) стойкие резины (бутилкаучук, пеарит);
3) умеренно стойкие резины, не растрескивающиеся при действии
атмосферных концентраций озона в течение нескольких месяцев и
устойчивые более 1 часа к концентрации озона около 0,001%, на
основе хлоропренового каучука без защитных добавок и резин на
основе непредельных каучуков (НК, СКС, СКН, СКИ-3) с защитными
добавками;
4) нестойкие резины.
Наиболее эффективно при защите от озонного старения совместное
применение антиозонтов и воскообразных веществ.
К антиозонантам химического действия относятся N-замещенные
ароматические амины и производные дигидрохинолина. Антиозонанты реагируют
на поверхности резины с озоном с большой скоростью, значительно
превосходящей скорость взаимодействия озона с каучуком. В результате этого
процесса озонного старения замедляется [11].
Наиболее эффективными противостарительными и антиозонтами для защиты
резин от теплового и озонного старений являются вторичные ароматические
диамины.
1.3. Противостарители и антиозонанты.
Наиболее эффективными противостарителями и антиозонантами являются
вторичные ароматические амины.
Они не окисляются молекулярным кислородом ни в сухом виде, ни в
растворах, но окисляются перекисями каучука в процессе теплового старения и
при
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
