ПРИМЕНЕНИЕ УГЛЕРОД-КРЕМНИСТОГО НАПОЛНИТЕЛЯ В ЭЛАСТОМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЯХ НА ОСНОВЕ КОМБИНАЦИИ КАУЧУКОВ

УДК 678.046.3

  • Боброва Валерия Владимировна – аспирант кафедры полимерных композиционных материалов. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: lerik_bobrik94@mail.ru

  • Прокопчук Николай Романович – член-корреспондент НАН Беларуси, доктор химических наук, профессор, профессор кафедры полимерных композиционных материалов. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: nrprok@gmail.com

  • Ефремов Сергей Анатольевич – академик Казахстанской национальной академии естественных наук, доктор химических наук, профессор, заместитель директора Центра физико-химических методов исследования и анализа. Казахский национальный университет имени аль-Фараби (050040, г. Алматы, пр-т аль-Фараби, 71, Республика Казахстан). E-mail: efremsa@mail.ru

  • Нечипуренко Сергей Витальевич – кандидат технических наук, ассоциированный профессор, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией композиционных материалов Центра физико-химических методов исследования и анализа. Казахский национальный университет имени аль-Фараби (050040, г. Алматы, пр-т аль-Фараби, 71, Республика Казахстан). E-mail: nechipurenkos@mail.ru

DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2023-265-1-11

Ключевые слова: углерод-кремнистый наполнитель, полиизопреновый каучук, полибутадиеновый каучук, технологические свойства, эксплуатационные показатели, озонное старение, тепловое старение.

Для цитирования: Боброва В. В., Прокопчук Н. Р., Ефремов С. А., Нечипуренко С. В. Применение углерод-кремнистого наполнителя в эластомерных композициях на основе комбинации каучуков // Труды БГТУ. Сер. 2, Химические технологии, биотехнологии, геоэкология. 2023. № 1 (265). С. 95–103. DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2023-265-1-11.

Аннотация

Основной целью данной работы являлось установление влияния частичной либо полной замены промышленного малоусиливающего технического углерода марки N772 на углерод-кремнистый наполнитель (УКН) растительного происхождения на основные технологические и эксплуатационные характеристики промышленных эластомерных композиций, предназначенных для изготовления виброизоляторов. Объектами исследования выступали эластомерные композиции на основе комбинации синтетических полиизопренового и полибутадиенового каучуков, содержащих технический углерод и УКН в различном соотношении. Исследование вязкости по Муни резиновых смесей показало, что замена N772 на УКН снижает данный показатель на 8,2–41,7%. Определение кинетических параметров процесса вулканизации резиновых смесей выявило, что при введении УКН происходит незначительное увеличение времени достижения оптимума вулканизации и стойкости резиновых смесей к преждевременной вулканизации по сравнению с композицией, содержащей N772. Определение основных эксплуатационных характеристик исследуемых эластомерных композиций показало, что замена малоусиливающего технического углерода на УКН позволяет получать вулканизаты с требуемыми техническими характеристиками для виброизоляторов по показателям условной прочности при растяжении, относительному удлинению при разрыве, сопротивлению раздиру, твердости по Шору А, относительной остаточной деформации сжатия, стойкости к озонному старению.

Скачать

Список литературы

  1.  Crab Shell Chitin Whiskers Reinforced Natural Rubber Nanocomposites. 3. Effect of Chemical Modification of Chitin Whiskers / N. K. Gopalan [et al.] // Biomacromolecules. 2003. Vol. 4. P. 1835–1842. DOI: 10.1021/bm030058g.
  2. Effect of eggshell and silk fibroin on styrene – ethylene/butylene – styrene as bio-filler / D. J. Kang [et al.] // Materials and Design. 2010. Vol. 31. P. 2216–2219. DOI:10.1016/j.matdes.2009.10.033.
  3. Strong Nanocomposite Reinforcement Effects in Polyurethane Elastomer with Low Volume Fraction of Cellulose Nanocrystals / A. Pei [et al.] // Macromolecules. 2011. Vol. 44, no. 11. P. 4422–4427. DOI: 10.1021/ma200318k.
  4. Use of bagasse fiber ash as secondary filler in silica or carbon black filled natural rubber compound / S. Kanking [et al.] // Materials and Design. 2012. Vol. 12. P. 74–82. DOI: 10.1016/j.matdes.2012.04.042.
  5. Self-assembled lignin-silica hybrid material derived from rice husks as the sustainable reinforcing fillers for natural rubber / B. Xue [et al.] // International Journal of Biological Macromolecules. 2020. Vol. 145. P. 410–416. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2019.12.182.
  6. Marcovich N. E., Aranguren M. I., Reboredo M. M. Modified woodflour as thermoset fillers. Part I: Effect of the chemical modification and percentage of filler on the mechanical properties // Polymer. 2001. Vol. 42, no. 2. P. 815–825. DOI: 10.1016/S0032-3861(00)00286-X.
  7. Kumar R., Singh T., Singh H. Solid waste-based hybrid natural fiber polymeric composites // Journal of Reinforced Plastics and Composites. 2015. Vol. 34, no. 23. P. 1979–1985. DOI: 10.1177/0731684415599596.
  8. Ezenkwa O. E., Hassan A., Samsudin S. A. Influence of different surface treatment techniques on properties of rice husk incorporated polymer composites // Reviews in Chemical Engineering. 2020. Vol. 3. P. 1–24. DOI: 10.1515/revce-2019-0027.
  9. Optimum rice husk ash content and bacterial concentration in selfcompacting concrete / F. Ameri [et al.] // Construction and Building Materials. 2019. Vol. 222. P. 796–813. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.06.190.
  10. Chaudhary D. S., Jollands M. C., Cser F. Understanding rice hull ash as fillers in polymers: A review // Silicon Chemistry. 2002. Vol. 1, no. 4. P. 281–289. DOI: 10.1023/B:SILC.0000018361.66866.80.
  11. Review on the physicochemical treatments of rice husk for production of advanced materials / N. Soltani [et al.] // Chemical Engineering Journal. 2015. Vol. 264. P. 899–935. DOI: 10.1016/j.cej.2014.11.056.
  12. Углерод-кремнистый наполнитель для эластомерных композиций / В. В. Боброва [и др.] // Труды БГТУ. Сер. 2, Химические технологии, биотехнологии, геоэкология. 2022. № 1 (253). С. 89–95. DOI: 10.52065/2520-2669-2022-253-1-89-95.
  13. Каучуки и резиновые смеси. Определение вязкости, релаксации напряжения и характеристик подвулканизации с использованием вискозиметра Муни: ГОСТ Р 54552–2011. М.: Стандартинформ, 2018. 27 с.
  14. Смеси резиновые. Метод определения вулканизационных характеристик на вулкаметре: ГОСТ 12535–84. М.: Изд-во стандартов, 1985. 33 с.
  15. Standard test method for rubber properties – measurement of cure and after-cure dynamic properties using a rotorless shear rheometer: ASTM D6601–02 (2008). URL: http://www.astm.org (data of access: 28.06.2016).
  16. Метод определения упругопрочностных свойств при растяжении: ГОСТ 270–75. М.: Изд-во стандартов, 1975. 29 с.
  17. Единая система защиты от коррозии и старения. Резины. Методы испытаний на стойкость к термическому старению: ГОСТ 9.024–74. М.: Изд-во стандартов, 1974. 12 с.
  18. Методы испытаний на стойкость к старению при статической деформации сжатия: ГОСТ 9.029–74. М.: Изд-во стандартов, 1982. 7 с.
  19. Единая система защиты от коррозии и старения. Резины. Методы ускоренных испытаний на стойкость к озонному и термосветоозоному старению: ГОСТ 9.026–74. М.: Изд-во стандартов, 1976. 17 с.
  20. Метод определения твердости по Шору А: ГОСТ 263–75. М.: Изд-во стандартов, 1989. 7 с.
  21. Резина. Определение сопротивления раздиру (раздвоенные, угловые и серповидные образцы): ГОСТ 262–93. М.: Изд-во стандартов, 1995. 11 с.
  22. Резины. Методы испытаний на стойкость в ненапряженном состоянии к воздействию жидких агрессивных сред: ГОСТ 9.030–74. М.: Стандартинформ, 2006. 10 с.
  23. Гришин Б. С. Теория и практика усиления эластомеров. Состояние и направления развития: монография. Казань: КНИТУ, 2016. 420 с.
  24. Овчаров В. И., Бурмистр М. В., Тютин В. А. Свойства резиновых смесей и резин: оценка, регулирование, стабилизация. М.: Сант-ТМ, 2001. 400 с.
  25. Виброизоляторы резиновые и резиноармированные для автотракторной техники: ГОСТ 32586–2013. М.: Стандартинформ, 2013. 48 с.
  26. Жовнер Н. А., Чиркова Н. В., Хлебов Г. А. Структура и свойства материалов на основе эластомеров. Киров: ВятГУ; Омск: филиал РосЗИТЛП, 2003. 276 с.
  27. Зуев Ю. С. Разрушение полимеров под действием агрессивных сред. М.: Химия, 1972. 229 с.
Поступила 25.11.2022