ОСОБЕННОСТИ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ КРЕМНЕКИСЛОТНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ В ЭЛАСТОМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЯХ НА ОСНОВЕ РАСТВОРНЫХ БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНЫХ КАУЧУКОВ

УДК 678.4

  • Люштык Андрей Юрьевич − главный химик, начальник лаборатории. ОАО «Белшина» (213824, г. Бобруйск, ул. Минское шоссе, Республика Беларусь). E-mail: jb133xxxx@gmail.com

  • Каюшников Сергей Николаевич − кандидат технических наук, начальник инженерно-технического центра. ОАО «Белшина» (213824, г. Бобруйск, ул. Минское шоссе, Республика Беларусь). E-mail: vdv90@mail.ru

  • Шашок Жанна Станиславовна − доктор технических наук, доцент, профессор кафедры полимерных композиционных материалов. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: shashok@belstu.by

  • Усс Елена Петровна − кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры полимерных композиционных материалов. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: uss@belstu.by

  • Кротова Ольга Александровна − кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры полимерных композиционных материалов. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: o.krotova@belstu.by

  • Лешкевич Анастасия Владимировна − кандидат технических наук, ассистент кафедры полимерных композиционных материалов. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: nastyonke@mail.ru

DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2022-259-2-19-25

Ключевые слова: бутадиен-стирольный каучук, кремнекислотный наполнитель, каплингагент, диспергирование, комплексный динамический модуль.

Для цитирования: Люштык А. Ю., Каюшников С. Н., Шашок Ж. С., Усс Е. П., Кротова О. А., Лешкевич А. В. Особенности диспергирования кремнекислотных наполнителей в эластомерных композициях на основе растворных бутадиен-стирольных каучуков // Труды БГТУ. Сер. 2, Химические технологии, биотехнологии, геоэкология. 2022. № 2 (259). С. 19–25. DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2022-259-2-19-25.

Аннотация

Определены особенности диспергирования кремнекислотных наполнителей, различающихся величиной удельной поверхности по адсорбции, в объеме эластомерных композиций на основе растворных бутадиен-стирольных каучуков (ДССК). В качестве объектов исследования использовались эластомерные композиции на основе каучуков марок ДССК 2163 и ДССК 2560М27. В качестве каплингагента применялся силан марки X 50-S. Установлено, что природа эластомера оказывает существенное влияние на процесс гидрофобизирования поверхности наполнителя. В смесях на основе маслонаполненного бутадиен-стирольного каучука ДССК 2560М27 с 60,0 мас. ч. кремнекислотного наполнителя по сравнению с композициями на основе ДССК 2163 показатели комплексного динамического модуля больше на 17,1–29,0% в случае наполнителя марки Zeosil-1165MP и на 56,1–66,0% – в случае наполнителя марки Zeosil Premium 200MP. Аналогичные зависимости определены и для композиций с 65,0 мас. ч. кремнекислотного наполнителя (комплексный динамический модуль больше на 62,5–68,9% для смесей с Zeosil-1165MP и на 74,3–84,9% – для смесей с Zeosil Premium 200MP). Выявленный характер изменения процесса диспергирования наполнителя в эластомере может быть обусловлен затруднением протекания процесса гидрофобизирования поверхности кремнезема из-за наличия в объеме каучука масла-наполнителя.

Скачать

Список литературы

  1. Гришин Б. С. Теория и практика усиления эластомеров. Состояние и направления развития. Казань: КГНИТУ, 2016. 420 с.
  2. Шутилин Ю. Ф. Справочное пособие по свойствам и применению эластомеров. Воронеж: Воронеж гос. тех. акад., 2003. 871 с.
  3. Donnet J. B. Carbon Black. New York: Marcel Dekker, 1993. 390 p.
  4. Roychoudhury А., De Р. Р. Elastomer-carbon black interaction: influence of elastomer chemical structure and carbon black surface chemistry on bound rubber formation // J. of Applied Polymer Science. 1995. Vol. 55. Р. 9–15. DOI: 10.1002/app.1995.070550102.
  5. Kondyurin A. V., Eliseeva A. Yu., Svistkov A. L. Bound (“glassy”) rubber as a free radical crosslinked rubber layer on a carbon black // Materials. 2018. Vol. 11, no. 10. DOI: 10.3390/ma11101992.
  6. Limper A. Mixing of rubber compounds. Munich: Hanser Publishers, 2012. 251 р.
  7. Wang M.-J., Wolff S., Donnet J.-B. Filler-elastomer interactions. Part I. Silica surface energies and inter-actions with model compounds // Rubber Chemistry and Technology. 1991. Vol. 64, no. 4. Р. 559–576. DOI: 10.5254/1.3538573.
  8. Каблов В. Ф., Аксёнов В. И. Современные тенденции применения каучуков и наполнителей в рецептуре резин // Промышленное производство и использование эластомеров. 2018. № 3. С. 24–34. DOI: 10.24411/2071-8268-2018-10305.
  9. Пичугин А. М. Материаловедческие аспекты создания шинных резин. М.: Машиностроение, 2008. 383 с.
  10. Sung H. S. Influence of Eco-Friendly Processing Aids on Silica-Based Rubber Composites // Appl. Sci. 2020. Vol. 10. DOI: 10.3390/app10207244.
  11. Сугоняко Д. В., Зенитова Л. А. Диоксид кремния как армирующий наполнитель полимерных материалов // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18, № 5. С. 94–100.
  12. Kohjiya Sh., Ikeda Yu. Reinforcement of general-purpose grade rubbers by silica generated in situ // Rubber Chemistry and Technology. 2000. Vol. 73. P. 534–550. DOI: 10.5254/1.3547604.
  13. Reactivity of Bis[3-(triethoxysilyl)propyl] Tetrasulfide (TESPT) Silane Coupling Agent over Hydrated Silica: Operando IR Spectrosco-py and Chemometrics Study / F. Vilmin [et al.] // The Journal of Physical Chemistry C. 2014. Vol. 118. P. 4056–4071. DOI: 10.1021/jp408600h.
  14. Choi S.-S., Kim I.-S., Woo C.-S. Influence of TESPT Content on Cross-link Types and Rheological Behaviors of Natural rubber compounds reinforced with Silica // Journal of Applied Polymer Science. 2007. Vol. 106. P. 2753–2758. DOI: 10.1002/app.25744.
  15. Куперман Ф. Е. Новые каучуки для шин: растворные каучуки с повышенным содержанием винильных звеньев, альтернативные эмульсионному БСК. Транс-полимеры и сополимеры изопрена и бутадиена. М.: НИИШП, 2011. 345 с.
  16. Mihara S. Reactive Processing of Silica-Reinforced Tire Rubber: New Insight into The Time- And Temperature-Dependence of Silica Rubber Interaction. PhD thesis, University of Twente, Enschede, the Netherlands, 2009. 170 р.
  17. Standard test method for rubber properties – measurement of cure and after-cure dynamic properties using a rotorless shear rheometer: ASTM D6601–02 (2008). Взамен ASTM D6601–02 (2002). Введ. 01.06.08. URL: https://www.astm.org/d6601-19.html (дата доступа: 28.03.2022).
  18. Noriman N. Z., Ismail H. Properties of styrene butadiene rubber (SBR)/recycled acrylonitrile butadiene rubber (NBRr) blends: the effects of carbon black/silica (CB/Sil) hybrid filler and silane coupling agent, Si69 // Journal of Applied Polymer Science. 2011. Vol. 124, no. 1. P. 19–27. DOI: 10.1002/app.34961.
  19. Sung H. Song Study on silica-based rubber composites with epoxidized natural rubber and solution styrene butadiene rubber // Polymers and Polymer Composites. 2020. Vol. 29, no. 9. P. 1422–1429. DOI: 10.1177/0967391120971391.
  20. Reuvekamp L. A., Van Swaaij P. J., Noordermeer J. W. M. Effects of mixing conditions-Reaction of TESPT silane coupling agent during mixing with silica filler and tire rubber // Kautschuk Gummi Kunststoffe. 2002. Vol. 55, no. 1–2. P. 41–47.
  21. Optimization of mixing conditions for silica-reinforced natural rubber tire tread compounds / W. Kaewsakul [et al.] // Rubber Chemistry and Technology. 2012. Vol. 85, no. 2. P. 277–294. DOI: 10.5254/rct.12.88935.
Поступила 08.04.2022