Исследование влияния волокнистых материалов на свойства эластомерных композиций
В последнее время все больший интерес вызывает проблема применения в резинах в качестве наполнителей волокон различного происхождения. Большое количество волокон и волокнистых материалов в качестве отходов образуются на текстильных предприятиях, швейных мастерских и других. Поэтому поиск наиболее перспективных направлений по их применению является важной актуальной задачей. Целью работы являлось исследование влияния различных типов волоконистых материалов на свойства эластомерных композиций на основе комбинации каучуков специального назначения БНКС-18+БНКС-28 (в соотношении 50:50), предназначенных для изготовления формовых резинотехнических изделий. В данные резиновые смеси вводились материалы типа Рубротекс (ТУ 2272-002-46418578-2012) и волокно химическое измельченное – ВХИ (ТУ 2272-001-14602866-2003). Анализ полученных данных показал, что применение в составе резиновых смесей волокнистых материалов оказывает неоднозначное влияние на вязкость по Муни и несколько увеличивает время достижения оптимальной степени вулканизации (на 19,8–22,3 %). При этом, наименьшие изменения кинетических параметров вулканизации установлены для композиций с ВХИ. В результате проведенных исследований установлено, что введение исследуемых волокнистых материалов в дозировках до 15,0 мас. ч. оказывает незначительное влияние на показатель условной прочности при растяжении резин, но при этом выявлено снижение эластических свойств вулканизатов (относительное удлинение при разрыве уменьшается в 1,5 и 1,3 раза с увеличением содержания рубротекса и ВХИ соответственно). В тоже время использование данных компонентов позволяет повысить стойкость резин к истиранию и воздействию повышенной температуры.
Исследование свойств резины
на основе бутадиен–нитрильных каучуков
Исследована возможность повышения физико-механических свойств и понижения степени набухания в агрессивных средах резины на основе бутадиен-нитрильных каучуков путем введения в её состав синтетических волокон и промоторов адгезии. Ключевые слова: резина, волокна, промоторы адгезии, физикомеханические свойства, степень набухания.
Для герметизации обсадных колонн нефтегазодобывающей промышленности в составе пакерно-якорного оборудования используются резиновые уплотнительные элементы. К этим уплотнительным элементам предъявляются жесткие требования по твердости, накоплению остаточной деформации сжатия и стойкости к действию высокосернистой нефти и многофазного флюида нефть-газ-вода при высоких температурах [1,2].
С целью получения резин, удовлетворяющих этим требованиям, нами исследовано влияние волокон и промоторов их адгезии к каучуковой матрице для резины на основе каучуков БНКС-28АМН и СКН10-1А. Резиновая смесь изготавливалась в две стадии на лабораторных вальцах ЛБ 320 150/150. На первой стадии каучуки перемешивались с активатором, противостарителем, техническим углеродом и промоторами адгезии (модификатор РУ и уротропин). На второй стадии в резиновую смесь вводились измельченные до 5-10 мм волокна (полиакрилонитриловое волокно, фибротекс, рубротекс), пероксид и соагенты вулканизации. В табл. 1 приведены варианты резиновой смеси, содержащие различные волокна, модификатор РУ и уротропин. В дальнейшем проводилась вулканизация резиновой смеси при температуре 150°C в течение 40 минут. Для полученных вулканизатов были определены физикомеханические свойства и степень их набухания после суточной выдержки в агрессивных средах, которые приведены в табл. 2. 150
Таблица 1. Варианты резиновой смеси Ингредиенты Варианты (мас. ч.)
Таблица 2. Свойства вулканизатов Показатели Варианты резиновой смеси
Примечание: fp – предел прочности при растяжении; εp– относительное удлинение при разрыве; Н – твёрдость.
Из табл. 2 следует, что введение волокон приводит к возрастанию предела прочности при растяжении, твердости и уменьшению относительного удлинения при разрыве вулканизатов. Наибольшими физикомеханическими свойствами обладает резина, содержащая рубротекс. Увеличение содержания промоторов адгезии незначительно повышает предел прочности при растяжении, практически не оказывая влияния на остальные физико-механические свойства резины. При этом наблюдается ухудшение технологичности резиновой смеси – введение более 2,0 мас. ч. комбинации модификатора РУ с уротропином приводит к прилипанию резиновой смеси к валкам вальцев. Вулканизаты, содержащие волокна, характеризуются меньшей степенью набухания после суточной тепловой выдержки в СЖР-1, СЖР-3, а также в смеси изооктан-толуол при комнатной температуре по сравнению с вулканизатами, не содержащими волокна. Наименьшим набуханием обладает вулканизат, содержащий 151 рубротекс. Таким образом, резина на основе комбинации БНКС-28АМН и СКН10-1А, содержащая рубротекс и промоторы адгезии, обладает повышенными физико-механическими свойствами.
Литература
1. Сандалов, С. И. Разработка термоагрессивостойкой резины на основе бутадиен-нитрильных каучуков / С. И. Сандалов, О. Н. Феофанова, М. С. Резников и др. // Вестник Казанского технол. ун-та. – 2014. – Т. 17. – №3. – С. 108-110.
2. Сандалов, С. И. Разработка термоагрессивостойкой резины для пакерующих элементов / С. И. Сандалов, М. С. Резников, Н. Ф. Ушмарин и др. // Вестник Казанского технол. ун-та. – 2014. – Т.17. – №9. – С. 129-132. Исследование выполнено в рамках комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства на АО «ЧПО им. В. И. Чапаева» при финансовой поддержке Минобрнауки России, договор №03.G25.31.0227.
2. Сандалов, С. И. Разработка термоагрессивостойкой резины для пакерующих элементов / С. И. Сандалов, М. С. Резников, Н. Ф. Ушмарин и др. // Вестник Казанского технол. ун-та. – 2014. – Т.17. – №9. – С. 129-132. Исследование выполнено в рамках комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства на АО «ЧПО им. В. И. Чапаева» при финансовой поддержке Минобрнауки России, договор №03.G25.31.0227.