ШИНЫ. НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА
Применение серных вулканизующих систем в шинных резиновых смесях в виде гранулированных композиций
В процессе вулканизации резиновых смесей из-за сложного их состава наряду с образованием поперечных связей, протекают и другие химические реакции между ингредиентами и продуктами их разложения, что оказывает существенное влияние на формирование пространственных структур в резинах [389-391,263] и на выделение газообразных веществ. Мухутди - новым А. А. показано [391], что предварительное получение из компонентов серных вулканизующих систем эвтектических смесей, являющихся композициями полифункционального действия, сопровождается протеканием некоторых из этих реакций в эвтектическом расплаве до введения компонентов в резиновые смеси. Следовательно, появляется возможность, в условиях малотоннажной химии, направленного регулирования свойств резин путем изменения условий получения таких композиций и улавливания вредных газов, выделяющихся при взаимодействии компонентов серных вулканизующих систем.
Низкие температуры эвтектического плавления компонентов серных вулканизующих систем позволяют их гранулировать без введения связующих веществ с получением непылящих, прочных и легкоплавких гранул, хорошо диспергирующихся в резиновых смесях.
На ОАО «Нижнекамскшина» совместно с КГТУ проводились исследования по получению и применению в автокамер - ной смеси серных вулканизующих систем в виде гранулированной композиции. Поскольку получение таких композиций и их гранулирование осуществляются в эвтектических расплавах, то их можно рассматривать как термически модифицированные композиции (ТМК).
Гранулированная ТМК включала сульфенамид Ц, оксид цинка, стеарин и парафин в соотношении 1,6:3,0:1,0:2,0 по массе. Парафин в ТМК вводили для регулирования твердости гранул и улучшения их диспергирования в резиновой смеси. Тепловую обработку механической смеси компонентов осуществляли при температурах 60-70°С в шнековом грануляторе с обогреваемой рубашкой. Конечный продукт представлял собой желтоватые прочные и непылящие гранулы с размерами 1 - 3 мм и температурой плавления 60 - 65 °С.
Полученные ТМК испытывались в резиновых смесях в лабораторных условиях по рецепту 5НК-203-001. Гранулы ТМК в резиновую смесь вводили на второй стадии смешения в количестве, уменьшенном на 10% по сравнению с суммарным количеством оксида цинка, стеарина и сульфенамида Ц, вводимых в серийную резиновую смесь в виде отдельных компонентов.
На основании положительных результатов лабораторных испытаний проводились опытно-промышленные испытания ТМК в автокамерной смеси 5НК-203-001. В процессе приготовления резиновой смеси технологических трудностей не наблюдалось. Выгрузку смеси из резиносмесителя осуществляли по времени при температуре 112°С.
Результаты расширенных опытно-промышленных испытаний серийной и опытной (с ТМК) резиновых смесей и резин представлены в таблице 4.9.
Таблица 4.9
Свойства резиновых смесей и резин, полученных при расширенных опытно - промышленных испытаниях
|
Показатели свойств |
Серийная |
Опытная |
|
Вязкость при 100°С, ед. Муни |
36,5 |
40 |
|
Скорчингпри 130°С, мин: |
||
|
Т5 |
17,9 |
16,8 |
|
Т35 |
20,1 |
18,9 |
|
Напряжение при 300% удлинении, МПа |
5,4 |
4,5 |
|
Условное напряжение при разрыве, МПа |
18,3 |
17,8 |
|
Относительное удлинение, % |
670 |
680 |
|
Сопротивление раздиру, кН/м |
69 |
80 |
|
Коэффициент температуростойкости при |
||
|
100°С по прочности |
0,49 |
0,51 |
|
Коэффициент теплового старения при |
||
|
100°С х 72 ч: |
||
|
По прочности |
0,53 |
0,66 |
|
По относительному удлинению |
0,39 |
0,54 |
|
По сопротивлению раздиру |
0,52 |
0,48 |
|
Эластичность по отскоку, % |
||
|
При 25°С |
42 |
40 |
|
При 100“С |
53 |
53 |
|
Твердость, ед. ШорА: |
||
|
При 25°С |
56 |
54 |
|
При 100°С |
51 |
50 |
|
Усталостная выносливость при |
||
|
Многократном растяжении на 150 %, тыс. Ц- |
37,5 |
46,4 |
Анализ приведенных результатов свидетельствует о небольшом уменьшении индукционного периода вулканизации. По - видимому, те реакции, которые предшествуют образованию поперечных связей, уже начинаются на стадии приготовления ТМК (например, стадия образования промежуточного комплекса, в котором ионы цинка выполняют роль комплексообразова - теля, а стеариновая кислота и сульфенамид Ц роль лигандов). Меньшая величина условного напряжения при 300% удлинении свидетельствует о более низкой плотности поперечных связей в опытной резине, однако они обеспечивают значительно лучшее сопротивление действию локального перенапряжения. Действительно, сопротивление раздиру у опытной резины в 1,2 раза выше серийной. Видно также, что резины, полученные с применением гранулированной ТМК, имеют более высокую теплостойкость и сопротивление многократной деформации. Дополнительно было установлено, что опытные резины характеризуются меньшей реверсией при перевулканизации.
Таким образом, проведенные исследования показали целесообразность применения ТМК взамен порошкообразных компонентов серных вулканизующих систем с достижением повышения теплостойкости и усталостной выносливости резин, уменьшения дозировки компонентов и повышения экологической безопасности процессов приготовления резиновых смесей за счет снижения пыления ингредиентов.
