Модификация биологически активными системами синтетического полиизопрена

Мука соевая дезодорированная полуобезжиренная зарегистрирован в Минздраве

РФ и имеет гигиенический сертификат.

Ингредиенты резиновых смесей:

Сера - основной вулканизующий агент. Представляет собой желтый порошок

высокой степени дисперсности, ?=3,0 кг/м3, tпл=114°C, ГОСТ 127-82

Оксид цинка. Белый порошок. Растворяется в минеральных кислотах, уксусной

кислоте, водных щелочах, не растворяется в воде. Является активатором

вулканизации. d=5,47-5,56 г/см , tпл=1800°С, М=80. ГОСТ 161-69

Стеариновая кислота (С17Н35СООН)

Порошок или хлопья белого, серого или светло-коричневого цвета в

зависимости от сорта: ?=1060-1100 кг/м3, tпл=324,4°C. Является активатором

вулканизации в комплексе оксидом цинка.

Для вулканизации резиновой смеси использовали серную

вулканизующую систему.

Сульфенамид Т (ТББС).

N-третбутил-2-бензтиазолсульфенамид.

Предназначен для использования в качестве ускорителя серной вулканизации.

Относительная молекулярная масса 238,39. Порошок светло-желтого цвета.

Температура плавления 109°С.

Для проведения ряда физико-химических исследований использовался

петролельный эфир – бесцветная, легковоспламеняющаяся жидкость,

представляющая собой самую низкокипящую фракцию бензина. Это смесь

углеводородов не содержащая ароматических соединений. Состав и свойства

непостоянны. Плотность около 685 кг/м3 ; плотность пара по воздуху около

2,5; в воде не растворим.

Ацетон - диметилкетон, пропанон . СН3СОСН3 – бесцветная

легковоспламеняющаяся жидкость с характерным запахом. Молекулярный вес

58,08; плотность 790,8 кг/м3; температура плавления -95,35оС; температура

кипения 56,24оС, растворимость в воде неограниченная.

Для вулканизации резиновых смесей использовали серную вулканизационную

систему. В качестве ускорителя применялся третбутил-2-

бензтиазолилсульфенамид(ТББС). Состав резиновой смеси приведен в табл.3.13

Таблица 3.13

Состав резиновой смеси, масс. ч. (ИСО 1658)

|Каучук |100 |

|Оксид цинка |6 |

|Стеариновая кислота |0,5 |

|Сера |3,5 |

|Сульфенамид Т |0,7 |

|БАС |переменно |

4. Методы исследования

Приготовление резиной смеси и вулканизация образцов.

Резиновую смесь готовили на лабораторных вальцах при температуре 50оС.

Вулканизацию проводили в прессе с электрообогревом при температуре 150оС.

Время вулканизации различно для каждой смеси и выбиралось в соответствии с

оптимумом вулканизации.

Стандартные методы исследования.

. Определение упруго-прочностных свойств каучуков, резиновых смесей и

вулканизатов при растяжении на динамометре INSTRON 1122 (ГОСТ270,

ГОСТ262)

. Определение прочностных свойств резин при растяжении (ГОСТ 270-75).

Испытания проводились на разрывной машине с малоинерционными

силоизмерителями (ГОСТ 7762-74).Верхний зажим разрывной машины связан с

силоизмерительным механизмом, нижний с электродвигателем, который

приводит зажим в движение. При испытании по ГОСТ 270-75 скорость движения

нижнего зажима составляет 500 мм/мин.

Образцы в виде лопаточек вырубались на вырубном прессе, при помощи

шанцевого ножа с шириной рабочего участка 6,2 и 4,0 мм. Затем лопаточки

маркировались и отмечался рабочий участок длиной l=20 мм, измерялась

толщина образцов а (мм). После этого образец закрепляли в зажимы разрывной

машины и снимали следующие характеристики: значение разрывной прочности,

значение нагрузки при различных удлинениях, относительное удлинение при

разрыве и остаточное удлинение.

Напряжение при удлинении вычисляется по формуле:

f = P/S ; [MПа]

где P – нагрузка при данном удлинении;

S = a b – площадь поперечного сечения образца;

b – ширина рабочего участка.

Прочность разрыва можно вычислить по формуле:

f = Pp/S ; [МПа]

где Рр – нагрузка при разрыве [44].

[pic]

Рис. 4.1 Разрывная машина INSTRON 1122

Определение динамических характеристик резиновых смесей проводилось на

вибрационном сдвиговом реометре фирмы "Монсанто" - роторном ODR. Применение

в этом приборе микропроцессорной и компьютерной техники, использование

высокочувствительных датчиков обеспечивает эффективный контроль качества и

свойств, его использование значительно сокращает продолжительность

проведения испытания, анализ и проведение расчетов.

Реомерт ODR

Тестируемый каучук помещают в уплотнение полости тестера, под начальное

прессование обслуживанием меняющейся температуры. Двуконусный диск залегает

среди пластов в тестируемом куске и вибрирует между малой амплитудой малого

ротационного типа. Эта акция усиливается со сдвиговыми усилиями,

направленными на исследуемый материал. И торсионная сила обуславливает

колебания диска, зависящего от подвижных, негибких свойств каучука.

Крутящий момент записывается автографически, как функция времени.

Директивная пропорционалность между крутящим моментом и

жесткостью не может быть ожидаемой, при всех условиях теста. Амплитуда

колебаний составляет 1,

Аппаратура прибора состоит из следующих основных частей:

1 . амперметр

2. матричная полость(штамп)

3. матричный затвор (перегородки)

4. диск из прочной стали

5. дисковый колебатель (виброметр)

6. вращающаяся измерительная система, которая включает в себя отдельные

части: измеритель, перо, температурный измеритель

7. колибрация крутящегося преобразующего датчика и записыватель Такие

приборы применяют для определения скорости вулканизации

вместо определения физико-механических свойств по серии образцов,

вулканизованных разное время. Применение реометров позволяет довольно точно

выявить изменения концентрации агента вулканизации или состава

вулканизующей системы, определить время достижения оптимума и вид плато

вулканизации, изменения вулканизата при перевулканизации.

[pic]

Рис. 4.2 Вибрационный сдвиговый реометр фирмы "Монсанто"

5. Экспериментальная часть

5.1. Влияние липидов на свойства СКИ-3 и резиновых смесей

на их основе

Представляло интерес исследовать влияние липидного остатка Rh. Caps

на когезионные свойства СКИ-3 в сравнении с НК. Липидный остаток биомассы

Rh. Caps вводили в СКИ-3 в виде раствора в хлороформе в количестве 0,03,

0,075 и 0,120 мас. ч. Показано, что при введении липидного остатка в

каучук условное напряжение при 100%-ом растяжении уменьшается с увеличением

его содержания (табл. 5.1).Также наблюдается уменьшение условной прочности

при растяжении с возрастанием содержания липидного остатка в каучуке СКИ-

3. При этом, относительное удлинение имеет экстремальный характер поведения

с изменением содержания липидного остатка: максимальное значение

соответствует образцам с содержанием 0,075 мас. ч. Также заметно, что

относительное удлинение у образцов с введённым липидным остатком выше, чем

у исходного СКИ-3. Таким образом, введение данного липидного остатка не

способствует увеличению когезионной прочности резиновых смесей на основе

СКИ-3 до уровня НК.

Таблица 5.1

Влияние липидного остатка биомассы Rh. Caps на когезионные свойства СКИ-3.

| |в каучуке, мас. |100%-ом |растяжении, |% |

| |ч. |растяжении, МПа |МПа | |

|НК |- |0,33 |1,15 |650 |

|СКИ-3 |- |0,23 |0,22 |225 |

|СКИ-3 |0,03 |0,21 |0,20 |350 |

|СКИ-3 |0,075 |0,20 |0,19 |400 |

|СКИ-3 |0.120 |0,18 |0,16 |300 |

На основе, модифицированного липидами СКИ-3 были приготовлены

резиновые смеси, состав которых приведен в таблице 3.13 .Смешение

проводилось на лабораторных вальцах. Вулканизацию резиновых смесей

осуществляли при температурах 150 оС, 155 оС. На вибрационном роторном

реометре фирмы “Монсанто” оценивали комплекс вулканизационных свойств

резиновых смесей.

Введение липидного остатка биомассы Rhodobacter capsulatus существенно

повлияло на вулканизационные характеристики резиновых смесей. Снижается

индукционный период вулканизации с увеличением содержания липидного остатка

в каучуке, также снижается время достижения оптимума вулканизации по

сравнению с СКИ-3 (рис. 5.1). При введении в каучук 0,03 мас. ч.,

минимальный крутящий момент несколько уменьшается, однако при дальнейшем

увеличении содержания липидного остатка наблюдается рост минимального

крутящего момента. Введение в каучук 0,03 и 0,075 мас.ч. липидного остатка

несколько увеличивает максимальный крутящий момент по сравнению с СКИ-3

(табл. 5.2). Кроме того, введение липидного остатка в количестве 0,120

мас. ч. приводит к существенному увеличению максимального крутящего

момента, что приближает его к максимальному моменту резин на основе НК.

Также наблюдается рост степени вулканизации и скорости вулканизации.

Таблица 5.2

Вулканизационные характеристики смесей на основе СКИ-3, модифицированного

липидным остатком биомассы Rhodobacter capsulatus (150о)

| |, мас. |зации, |зации, мин| | |(ТС(90)- |

| |ч. |TS |ТС(90) | | |TS) |

|НК |- |7,5 |12,5 |4,6 |20,8 |16,2 |0,13 |

|СКИ-3 |- |19 |25 |2,8 |17 |15,6 |0,17 |

|СКИ-3 |0,03 |18,4 |24,5 |2,6 |17,6 |16,1 |0,16 |

|СКИ-3 |0,075 |17,3 |23 |3 |17,3 |15,8 |0,17 |

|СКИ-3 |0,120 |16,75 |21,5 |3 |18,3 |16,8 |0,21 |

[pic]

Как видно из рисунка 5.2 вулканизация ускоряется почти в два раза при

увеличении температуры на 5 градусов. Следует отметить усиление влияния

содержания липидного остатка в каучуке на вулканизационные характеристики

резиновых смесей на основе СКИ-3: уменьшился индукционный период

вулканизации, увеличивается значение максимального крутящего момента с

увеличением содержания липидного остатка, самое высокое значение

максимального крутящего момента у каучука СКИ-3 с содержанием 0,120

массовых частей липидного остатка, но минимальный крутящий момент ниже,

нежели чем у других образцов, а следовательно самая высокая степень

сшивания. Однако минимальный крутящий момент выше у образца с минимальным

содержанием липидного остатка. Время достижения оптимума вулканизации

существенно уменьшается, как это можно видеть из рисунка 5.2 и таблицы 5.5.

Степень вулканизации остается неизменной (такая же, как и у СКИ-3) у

образцов с липидным остатком 0,03 и 0,075,а при введении 0,120 масс.ч

степень вулканизации резко возрастает. Наблюдается снижение времени

достижения оптимума вулканизации, с увеличением содержания липидного

остатка в резиновой смеси, однако происходит рост скорости вулканизации.

Таблица 5.3

Вулканизационные характеристики смесей на основе СКИ-3, модифицированного

липидным остатком биомассы Rhodobacter capsulatus (155о)

| |в |TS |ТС(90) | | |TS) |

| |, мас. | | | | | |

| |ч. | | | | | |

|НК |- |4 |7,8 |5 |20 |14,9 |0,26 |

|СКИ-3 |- |13 |17 |3,3 |17,5 |14,3 |0,25 |

|СКИ-3 |0,03 |11,6 |14,3 |3,3 |17,5 |14,3 |0,37 |

|СКИ-3 |0,075 |9,5 |11,8 |2,9 |17,3 |14,3 |0,43 |

|СКИ-3 |0,120 |7,9 |10,5 |2,5 |18,1, |15,6 |0,42 |

[pic]

Рассматривая влияние липидного остатка биомассы Rhodobacter capsulatus

на зависимость напряжения от деформации было установлено, что у всех

образцов резиновых смесей на основе СКИ-3 наблюдается резкий скачок упруго-

прочностных характеристик практически при одном и том же значении

деформации (рис. 5.5), причем, наиболее заметно положительное влияние 0,075

м.ч липидного остатка биомассы Rhodobacter capsulatus на увеличение

условного напряжения.

[pic]

5.2. Исследование свойств резиновых смесей на основе СКИ-3, содержащих

соевый белок.

Рассматривая влияние соевого белка на когезионные свойства резиновый

смесей на основе СКИ-3, было установлено, что условное напряжение при 100%-

ом удлинении растет с увеличением содержания белка в смеси; однако при

увеличении дозировки соевого белка свыше 10 мас. ч. условное напряжение в

смеси остается на постоянном уровне (табл. 5.4). Условная прочность при

растяжении несколько снижается, при большом содержания соевого белка в

каучуке. Также наблюдается рост относительного удлинения с увеличением

содержания массовых частей соевого белка в каучуке.

Таблица 5.4

Влияние соевого белка на когезионные свойства резиновой смеси на основе СКИ-

| |каучуке, мас. ч. |100%-ом |растяжении, |% |

| | |растяжении, МПа |МПа | |

|СКИ-3 |- |0,14 |0,06 |410 |

|СКИ-3 |1 |0,14 |0,07 |340 |

|СКИ-3 |3 |0,13 |0,05 |410 |

|СКИ-3 |6 |0,15 |0,06 |375 |

|СКИ-3 |10 |0,16 |0,06 |390 |

|СКИ-3 |15 |0,16 |0,05 |480 |

Сравнивая вулканизационные характеристики смесей на основе СКИ-3

модифицированные соевым белком с вулканизационными характеристиками СКИ-3

можно отметить что индукционный период вулканизации снижается с увеличением

содержания масс.ч. соевого белка. Однако введение дозировки свыше10 масс.ч.

нецелесообразно, т.к индукционный период остается на прежнем уровне.

Существенно снижается время достижения оптимума вулканизации при введении в

каучук 1 массовой части соевого белка, но при введении 3 массовых частей

время достижения оптимума вулканизации резко возрастает и постепенно

начинает снижаться с увеличением содержания соевого белка. Минимальный

крутящий момент уменьшается с введением 1 и 3 мас. ч. соевого белка, а с

увеличением содержания начинает возрастать. Максимальный крутящий момент

несущественно увеличивается с увеличением содержания соевого белка в

резиновой смеси, также растет степень вулканизации. Однако скорость

вулканизации возрастает с содержанием 1 мас. ч. соевого белка, а при

дальнейшем увеличении дозировки начинает, снижается.

Таблица 5.5

Вулканизационные характеристики резиновых смесей на основе СКИ-3,

модифицированного соевым белком. (150оС)

| |соевого |период |ия |ф*дм |ии, ф*дм |ии |

| |мас. ч. |TS |зации, | | |TS) |

| | | |мин | | | |

| | | |ТС(90) | | | |

|СКИ-3 |- |17,3 |20,5 |4,8 |18,5 |16,2 |0,31 |

|СКИ-3 |1.мас.ч |15,9 |18,5 |1,7 |17,5 |16 |0,38 |

|СКИ-3 |3.мас.ч |14,4 |17,8 |1,6 |17,9 |16,3 |0,29 |

|СКИ-3 |6.мас.ч |12,5 |16,3 |2,2 |19 |17,2 |0,26 |

|СКИ-3 |10.мас.ч|11 |14,8 |2 |20 |18,1 |0,26 |

|СКИ-3 |15.мас.ч|11 |15 |2 |20,3 |18,3 |0,25 |

[pic]

Анализируя влияние различного содержания соевого белка на условное

напряжение при 500%-ом удлинении (рис. 5.5), видно что с увеличением масс.

ч. соевого белка в резиновой смеси, условное напряжение возрастает и

достигает максимума при содержании 10 мас. ч., после чего наблюдается

падение данной характеристики. Однако условная прочность резин на основе НК

с разным содержанием соевого белка падает, с увеличением его содержания.

[pic]

5.3. Изучение влияния соевой муки на свойства резиновых смесей на основе

СКИ-3

Рассматривая влияние соевой муки на когезионные свойства резиновый

смесей на основе СКИ-3, было установлено, что условное напряжение при 100%-

ом удлинении растет с увеличением содержания соевой муки в смеси; (табл.

5.6). Условная прочность при растяжении начинает расти при увеличении

содержания соевой муки в смеси свыше 5 мас. ч. Однако относительное

удлинение начинает снижаться с увеличением содержания соевой муки в

резиновой смеси на основе СКИ-3.

Таблица 5.6.

Влияние соевой муки на когезионные свойства резиновой смеси на основе СКИ-

| |каучуке, мас. ч. |100%-ом |растяжении, |% |

| | |растяжении, МПа |МПа | |

|СКИ-3 |- |0,14 |0,06 |410 |

|СКИ-3 |1 |0,12 |0,05 |450 |

|СКИ-3 |3 |0,13 |0,05 |430 |

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

МЕНЮ

Модификация биологически активными системами синтетического полиизопрена

ИНТЕРЕСНОЕ