Welche Faktoren beeinflussen die vorzeitige Alterung von Reifen? Was bewirkt, dass Reifen altern

Wie lange Autoreifen halten, hängt von Ihrer Nutzung, dem Zustand Ihres Autos und Ihrem Fahrstil ab. Professionelle Wartung und ständige Kontrollen sorgen für sicheres Fahren.

Reifen stehen in direktem Kontakt mit der Straße, daher ist es sehr wichtig, die Qualität der Reifen in gutem Zustand zu halten, da Sicherheit, Kraftstoffverbrauch und Komfort von ihrer Qualität abhängen. Es ist nicht nur notwendig, die richtigen Reifen auszuwählen, sondern auch ihren Zustand zu überwachen, um vorzeitiger Alterung und Verschleiß vorzubeugen.

Die Hauptursachen für Schäden und Verschleiß von Autoreifen

Auf der Straße gibt es immer wieder unangenehme Überraschungen, die schließlich zu Reifenschäden und Verschleiß führen: Steine, Gruben, Glas. Wir können sie weder vorhersehen noch verhindern. Aber die Probleme, die durch hohe Geschwindigkeit, Luftdruck und Überlastung entstehen, sind vollständig vom Besitzer des Autos abhängig und vollständig lösbar.

1. Fahren mit hoher Geschwindigkeit

Achten Sie genau auf die Geschwindigkeitsbegrenzung! Bei hoher Geschwindigkeit besteht die Gefahr von Schäden und Reifenverschleiß, da sich die Reifen stärker erwärmen und schneller an Druck verlieren.

2. Reifendruck

Zu hoher und zu niedriger Reifendruck verringert die Lebensdauer der Reifen und führt zu vorzeitigem Verschleiß (Reifenüberhitzung, verminderte Haftung), daher ist es notwendig, einen ausreichenden Reifendruck zu kontrollieren.

3. Überlastung

Befolgen Sie die Empfehlungen des Herstellers für die Beladung! Um eine Überlastung der Reifen zu vermeiden, lesen Sie sorgfältig den Lastindex auf der Seitenwand des Reifens. Dies ist der Maximalwert und sollte nicht überschritten werden. Bei Überlastung kommt es auch zu einer starken Überhitzung des Reifens und dementsprechend zu dessen vorzeitiger Alterung und Abnutzung.

So schützen Sie Reifen vor vorzeitiger Alterung und Verschleiß

Selbst die hochwertigsten und teuersten Reifen sind nur von kurzer Dauer. Reifenverschleiß und -alterung sind nur eine Frage der Zeit, aber es liegt in unserer Macht, die Lebensdauer der Reifen maximal zu verlängern. Was kann getan werden, um die Lebensdauer von Reifen zu verlängern und sie vor Verschleiß zu schützen? Hier sind einige einfache Tipps:

Überprüfen Sie regelmäßig den Zustand der Reifen. Die Überprüfung dauert nur wenige Minuten, spart aber Geld. Der Zustand der Reifen sollte einmal pro Woche überprüft werden.

Überprüfen Sie die Reifen nach fünfjähriger Nutzung einmal jährlich sorgfältig.

Überprüfen Sie den Reifendruck etwa einmal im Monat. Der richtige Druck ist ein Garant für sicheres Fahren und die Erhaltung der Reifeneigenschaften. Den richtigen Reifendruck finden Sie in der Betriebsanleitung des Fahrzeugs, und der Druck sollte nur bei kalten Reifen geprüft werden.

Mindestens einmal im Monat Profiltiefe und Reifenverschleiß prüfen.

Eine Profiltiefe von weniger als 1,6 mm weist auf erheblichen Reifenverschleiß hin und sollte ersetzt werden.

Überprüfen Sie die Achsvermessung regelmäßig während der planmäßigen Wartung oder kurz vor der offiziellen Wartung. Falsche Einbauwinkel fallen nicht immer auf, sie ändern sich meist beim Auftreffen auf Schlaglöcher und Bordsteine.

Wuchten Sie die Räder aus, wenn sie neu angeordnet werden (einmal alle sechs Monate). Verwechseln Sie Begriffe wie „Achsvermessung“ und „Radauswuchten“ nicht. Beim Justieren wird die richtige geometrische Position der Räder hergestellt und beim Auswuchten werden die Räder so eingestellt, dass die Rotation schwingungsfrei ist. Das Auswuchten schützt die Räder vor vorzeitiger Alterung und Verschleiß, sorgt für die Sicherheit der Aufhängung und der Radlager.

Reifen tauschen. Ein Reifenwechsel hilft, einen schnellen Reifenverschleiß zu vermeiden. Alle 6-7 Tausend Seifen können sie neu angeordnet werden, vergessen Sie auch nicht die "Reserve". Indem Sie Ihre Reifen neu anordnen, sparen Sie Geld und verlängern die Lebensdauer Ihrer Reifen, da sich die Reifen gleichmäßiger abnutzen.

Beim Reifenwechsel Ventile wechseln. Das Ventil ist ein wichtiger Teil, der die Dichtheit des Reifens sicherstellt. Auf das Ventil wirken hoher Druck und erhebliche Belastungen während der Drehung des Rades. Daher müssen beim Reifenwechsel auch die Ventile gewechselt werden, dies verlängert die Lebensdauer des Reifens und schützt ihn vor Verschleiß. Das Einsparen von Ventilen wirkt sich direkt auf die Lebensdauer Ihrer Reifen aus.

Wann sollten Reifen gewechselt werden?

Eine wöchentliche Reifenkontrolle (Prüfung von Profiltiefe, Luftdruck der Reifen, vorhandene Schäden an den Seitenwänden der Reifen, Auftreten von ungleichmäßigen Verschleißspuren) ermöglicht Ihnen eine realistische Einschätzung des Abnutzungsgrades und der Alterung der Reifen. Wenn sich Zweifel an der Sicherheit der Verwendung von Reifen in Ihren Kopf eingeschlichen haben, wenden Sie sich an einen erfahrenen Fachmann, um sich über den weiteren Betrieb beraten zu lassen.

Der Reifen muss ersetzt werden, wenn:

Punktion (nicht nur äußere, sondern auch verdeckte Beschädigung möglich)

Starker Laufflächenverschleiß

Das Vorhandensein von Alterungs- und „Ermüdungserscheinungen“ (Risse an der Außenseite, im Wulst- und Schulterbereich, Reifenverformung usw.). Diese Reifen bieten keinen ausreichenden Grip.

Reifenschaden

Ungleichmäßiger Verschleiß an den Rändern, in der Mitte, in einigen Bereichen

Unstimmigkeiten mit dem Auto (erfordert den Einbau von Rädern des gleichen Typs)

Lebensdauer der Reifen

Die Reifenlebensdauer ist sehr unterschiedlich, daher ist es fast unmöglich vorherzusagen, wie lange ein bestimmter Reifen hält. Die Zusammensetzung des Reifens umfasst verschiedene Bestandteile und Materialien der Gummimischung, die die Lebensdauer des Reifens beeinflussen. Auch Witterungseinflüsse, Einsatz- und Lagerungsbedingungen können die Lebensdauer von Reifen verlängern oder verkürzen. Um die Lebensdauer der Reifen zu erhöhen, schützen Sie sie daher vor Verschleiß und Alterung, überwachen Sie ihr Aussehen, halten Sie den Reifendruck aufrecht, das Auftreten der folgenden Effekte: Geräusche, Vibrationen oder Abdriften zum Auto während der Fahrt, und lagern Sie sie natürlich richtig.

Regeln für die Lagerung von Reifen

Auch wenn die Reifen liegen und nicht oder nur selten benutzt werden, altern sie. Es ist ratsam, ungefüllte oder demontierte Reifen nicht längere Zeit in Stapeln zu lagern. Lagern Sie auch keine Fremdkörper, insbesondere keine schweren Gegenstände, auf den Reifen. Vermeiden Sie heiße Gegenstände, Flammen, Funkenquellen und Generatoren in der Nähe der Reifen. Beim Umgang mit Reifen wird die Verwendung von Schutzhandschuhen empfohlen.

Die Lagerung der Reifen erfolgt in einem trockenen, gut belüfteten Raum bei konstanter Temperatur, geschützt vor Niederschlag und direkter Sonneneinstrahlung. Um die Struktur des Gummis nicht zu verändern, lagern Sie keine Chemikalien oder Lösungsmittel in der Nähe der Reifen. Vermeiden Sie es, scharfe Metall-, Holz- oder andere Gegenstände in der Nähe der Reifen zu lagern, die diese beschädigen könnten. Schwarzer Gummi hat Angst vor übermäßiger Hitze und Frost, und übermäßige Feuchtigkeit führt zu seiner Alterung. Reifen sollten nicht unter starkem Wasserstrahl gewaschen werden, Seife oder Spezialwaschmittel genügen.

Aus alledem ergibt sich die Schlussfolgerung, dass die sachgemäße Lagerung, der Betrieb und eine umfassende Kontrolle ihres Zustands dazu beitragen, Reifen vor Verschleiß und Alterung zu schützen.

1. LITERARISCHE ÜBERPRÜFUNG.
1.1. EINLEITUNG
1.2. ALTERUNG VON GUMMI.
1.2.1. Arten des Alterns.
1.2.2. Thermische Alterung.
1.2.3. Ozonalterung.
1.3. ANTI-AGING UND ANTIOZONANTIEN.
1.4. POLYVINYLCHLORID.
1.4.1. PVC-Plastisole.

2. WAHL DER FORSCHUNGSRICHTUNG.
3. TECHNISCHE BEDINGUNGEN FÜR DAS PRODUKT.
3.1. TECHNISCHE ANFORDERUNGEN.
3.2. SICHERHEITSANFORDERUNGEN.
3.3. TESTMETHODEN.
3.4. HERSTELLERGARANTIE.
4. EXPERIMENTELL
5. ERGEBNISSE UND DISKUSSION.
SCHLUSSFOLGERUNGEN.
LISTE DER VERWENDETEN LITERATUR:

Anmerkung.

Antioxidantien, die in Form von hochmolekularen Pasten verwendet werden, werden in großem Umfang in der in- und ausländischen Industrie zur Herstellung von Reifen und Gummiwaren verwendet.
In dieser Arbeit untersuchen wir die Möglichkeit, eine Anti-Aging-Paste basierend auf Kombinationen von zwei Anti-Aging-Wirkstoffen, Diaphene FP und Diaphene FF, mit Polyvinylchlorid als Dispersionsmedium zu erhalten.
Durch Änderung des Gehalts an PVC und Antioxidantien ist es möglich, Pasten zu erhalten, die zum Schutz von Kautschuk vor thermisch-oxidativer und Ozonalterung geeignet sind.
Die Arbeit wird auf den Seiten erledigt.
20 literarische Quellen wurden verwendet.
Es gibt 6 Tabellen in der Arbeit.

Einführung.

Am weitesten verbreitet in der Vaterlandsindustrie waren zwei Antioxidantien Diafen FP und Acetanyl R.
Das kleine Sortiment, das von zwei Antioxidantien präsentiert wird, erklärt sich aus einer Reihe von Gründen. Die Produktion einiger Antioxidantien existiert nicht mehr, zum Beispiel Neozone D, während andere die modernen Anforderungen für sie nicht erfüllen, zum Beispiel Diafen FF, es verblasst auf der Oberfläche von Gummimischungen.
Aufgrund des Mangels an einheimischen Antioxidantien und der hohen Kosten ausländischer Analoga untersuchen wir in dieser Arbeit die Möglichkeit, die Zusammensetzung der Antioxidantien Diaphen FP und Diaphen FF in Form einer hochkonzentrierten Paste, eines Dispersionsmediums, in dem PVC verwendet wird ist.

1. Literarische Rezension.
1.1. Einführung.

Der Schutz von Gummi vor thermischer und Ozonalterung ist das Hauptziel dieser Arbeit. Als alterungsschützende Inhaltsstoffe von Kautschuk wird eine Zusammensetzung aus Diaphen FP mit Diaphen FF und Polyvinylporid (Dispersionsmedium) verwendet. Der Herstellungsprozess der Anti-Aging-Paste wird im experimentellen Teil beschrieben.
Anti-Aging-Paste wird in Kautschuken auf Basis von SKI-3-Isoprenkautschuk verwendet. Kautschuke auf Basis dieses Kautschuks sind beständig gegen die Einwirkung von Wasser, Aceton, Ethylalkohol und nicht beständig gegen die Einwirkung von Benzin, Mineral- und Tierölen usw.
Während der Lagerung von Gummi und dem Betrieb von Gummiprodukten tritt ein unvermeidlicher Alterungsprozess auf, der zu einer Verschlechterung ihrer Eigenschaften führt. Um die Eigenschaften von Kautschuken zu verbessern, wird Diafen FF in Kombination mit Diafen FP und Polyvinylchlorid verwendet, wodurch auch das Problem des Ausbleichens von Kautschuk teilweise gelöst werden kann.

1.2. Gummialterung.

Während der Lagerung von Kautschuken sowie während der Lagerung und dem Betrieb von Kautschukprodukten tritt ein unvermeidlicher Alterungsprozess auf, der zu einer Verschlechterung ihrer Eigenschaften führt. Durch Alterung nehmen Zugfestigkeit, Elastizität und relative Dehnung ab, Hystereseverluste und Härte nehmen zu, Abriebfestigkeit nimmt ab, Plastizität, Viskosität und Löslichkeit von unvulkanisiertem Kautschuk verändern sich. Zudem wird durch Alterung die Lebensdauer von Gummiprodukten deutlich reduziert. Daher ist die Erhöhung der Alterungsbeständigkeit von Gummi von großer Bedeutung, um die Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit von Gummiprodukten zu erhöhen.
Alterung ist das Ergebnis der Einwirkung von Sauerstoff, Hitze, Licht und insbesondere Ozon auf Gummi.
Außerdem wird die Alterung von Kautschuken und Kautschuken in Gegenwart von mehrwertigen Metallverbindungen und unter wiederholten Verformungen beschleunigt.
Die Alterungsbeständigkeit von Vulkanisaten hängt von einer Reihe von Faktoren ab, von denen die wichtigsten sind:
- Natur von Gummi;
- Eigenschaften von Antioxidantien, Füllstoffen und Weichmachern (Ölen), die in Gummi enthalten sind;
- die Art der Vulkanisationsmittel und Vulkanisationsbeschleuniger (die Struktur und Stabilität der während der Vulkanisation entstehenden Sulfidbindungen hängen davon ab);
- Vulkanisationsgrad;
- Löslichkeit und Diffusionsgeschwindigkeit von Sauerstoff in Gummi;
- das Verhältnis zwischen Volumen und Oberfläche des Gummiprodukts (mit zunehmender Oberfläche nimmt die in den Gummi eindringende Sauerstoffmenge zu).
Die größte Alterungs- und Oxidationsbeständigkeit weisen polare Kautschuke auf - Butadien-Nitril, Chloropren usw. Unpolare Kautschuke sind weniger alterungsbeständig. Ihre Alterungsbeständigkeit wird hauptsächlich durch die Merkmale des molekularen Aufbaus, die Position der Doppelbindungen und deren Anzahl in der Hauptkette bestimmt. Um die Alterungsbeständigkeit von Kautschuken zu erhöhen, werden ihnen Antioxidantien zugesetzt, die die Oxidation und Alterung verlangsamen.

1.2.1. Arten des Alterns.

Da die Rolle der oxidationsaktivierenden Faktoren je nach Art und Zusammensetzung des Polymermaterials unterschiedlich ist, werden je nach überwiegendem Einfluss eines der Faktoren folgende Alterungsarten unterschieden:
1) thermische (thermische, thermisch-oxidative) Alterung durch hitzeaktivierte Oxidation;
2) Ermüdung - Alterung als Folge von Ermüdung, die durch die Einwirkung mechanischer Spannungen und durch mechanische Einwirkung aktivierte oxidative Prozesse verursacht wird;
3) durch Metalle unterschiedlicher Wertigkeit aktivierte Oxidation;
4) Lichtalterung - als Ergebnis einer durch ultraviolette Strahlung aktivierten Oxidation;
5) Ozonalterung;
6) Strahlenalterung unter Einwirkung ionisierender Strahlung.
In diesem Artikel untersuchen wir die Wirkung einer alterungsbeständigen PVC-Dispersion auf die thermisch-oxidative und Ozonbeständigkeit von Kautschuken auf Basis unpolarer Kautschuke. Daher werden im Folgenden die thermisch-oxidative und die Ozonalterung näher betrachtet.

1.2.2. Thermische Alterung.

Thermische Alterung ist das Ergebnis der gleichzeitigen Einwirkung von Wärme und Sauerstoff. Oxidative Prozesse sind die Hauptursache für die thermische Alterung der Luft.
Die meisten Inhaltsstoffe beeinflussen diese Prozesse auf die eine oder andere Weise. Ruß und andere Füllstoffe adsorbieren Antioxidantien auf ihrer Oberfläche, reduzieren ihre Konzentration im Gummi und beschleunigen somit die Alterung. Hochoxidierte Ruße können Katalysatoren für die Oxidation von Kautschuken sein. Leicht oxidierter (Ofen-, thermischer) Ruß verlangsamt in der Regel die Oxidation von Kautschuken.
Während der thermischen Alterung von Gummi, die bei erhöhten Temperaturen auftritt, ändern sich fast alle wesentlichen physikalischen und mechanischen Eigenschaften irreversibel. Die Veränderung dieser Eigenschaften hängt vom Verhältnis der Strukturierungs- und Zerstörungsprozesse ab. Bei der thermischen Alterung der meisten Kautschuke auf Basis synthetischer Kautschuke tritt überwiegend eine Strukturierung auf, die mit einer Abnahme der Elastizität und einer Zunahme der Steifigkeit einhergeht. Bei der thermischen Alterung von Kautschuken aus natürlichem und synthetischem Isopropenkautschuk und Butylkautschuk entwickeln sich verstärkt destruktive Prozesse, die zu einer Abnahme der bedingten Spannungen bei gegebenen Dehnungen und einer Zunahme der bleibenden Verformungen führen.
Das Verhältnis von Füllstoff zu Oxidation hängt von seiner Art, von der Art der in den Kautschuk eingeführten Inhibitoren und von der Art der Vulkanisationsbindungen ab.
Vulkanisationsbeschleuniger sowie Produkte, deren Umwandlungen in Kautschuken verbleiben (Mercaptane, Carbonate usw.) können an oxidativen Prozessen teilnehmen. Sie können über einen molekularen Mechanismus zum Abbau von Hydroperoxiden führen und tragen so zum Alterungsschutz von Kautschuken bei.
Die Art des Vulkanisationsnetzes hat einen signifikanten Einfluss auf die thermische Alterung. Bei moderaten Temperaturen (bis zu 70o) verzögern freier Schwefel und Polysulfid-Vernetzungen die Oxidation. Allerdings führt bei Temperaturerhöhung die Umlagerung von Polysulfidbindungen, an der auch freier Schwefel beteiligt sein kann, zu einer beschleunigten Oxidation von Vulkanisaten, die sich unter diesen Bedingungen als instabil erweisen. Daher ist es notwendig, eine Vulkanisationsgruppe auszuwählen, die die Bildung von gegen Umlagerung und Oxidation beständigen Vernetzungen bereitstellt.
Um Kautschuk vor thermischer Alterung zu schützen, werden Antioxidantien eingesetzt, die die Beständigkeit von Kautschuken und Kautschuken gegenüber Sauerstoff erhöhen, d.h. Substanzen mit antioxidativen Eigenschaften - hauptsächlich sekundäre aromatische Amine, Phenole, Bisfinole usw.

1.2.3. Ozonalterung.

Ozon hat bereits in geringen Konzentrationen einen starken Einfluss auf die Alterung von Gummi. Dies findet sich manchmal bereits im Prozess der Lagerung und des Transports von Gummiprodukten. Befindet sich der Gummi gleichzeitig in einem gedehnten Zustand, treten an seiner Oberfläche Risse auf, deren Wachstum zum Reißen des Materials führen kann.
Ozon lagert sich offenbar über Doppelbindungen an den Kautschuk an, um Ozonide zu bilden, deren Zersetzung zum Aufbrechen von Makromolekülen führt und mit der Bildung von Rissen auf der Oberfläche gestreckter Kautschuke einhergeht. Außerdem entstehen durch die Ozonung gleichzeitig oxidative Prozesse, die das Risswachstum fördern. Die Geschwindigkeit der Ozonalterung steigt mit zunehmender Ozonkonzentration, Dehnungswert, Temperaturerhöhung und Lichteinwirkung.
Das Absenken der Temperatur führt zu einer starken Verlangsamung dieser Alterung. Unter Prüfbedingungen bei konstantem Verformungswert; Bei Temperaturen, die die Glasübergangstemperatur des Polymers um 15-20 Grad Celsius überschreiten, wird die Alterung fast vollständig gestoppt.
Die Ozonbeständigkeit von Kautschuk hängt hauptsächlich von der chemischen Natur des Kautschuks ab.
Kautschuke auf Basis verschiedener Kautschuke lassen sich nach der Ozonbeständigkeit in 4 Gruppen einteilen:
1) hochbeständige Kautschuke (Fluorkautschuke, SKEP, HSPE);
2) widerstandsfähiger Gummi (Butylkautschuk, Perit);
3) mäßig beständige Kautschuke, die unter Einwirkung atmosphärischer Ozonkonzentrationen über mehrere Monate nicht reißen und gegen eine Ozonkonzentration von etwa 0,001 % für mehr als 1 Stunde beständig sind, auf der Basis von Chloroprenkautschuk ohne Schutzzusätze und Kautschuke auf der Basis von ungesättigten Kautschuken ( NK, SKS, SKN, SKI -3) mit Schutzzusätzen;
4) instabiler Gummi.
Der wirksamste Schutz vor Ozonalterung ist der kombinierte Einsatz von Antiozontika und wachsartigen Substanzen.
Chemische Ozonschutzmittel schließen N-substituierte aromatische Amine und Dihydrochinolin-Derivate ein. Ozonschutzmittel reagieren mit Ozon auf Gummioberflächen mit einer hohen Rate, viel schneller als die Rate, mit der Ozon mit Gummi interagiert. Dadurch verlangsamt sich der Ozonalterungsprozess.
Sekundäre aromatische Diamine sind die wirksamsten Alterungs- und Ozonschutzmittel zum Schutz von Gummi vor thermischer und Ozonalterung.

1.3. Antioxidantien und Antiozonantien.

Die wirksamsten Antioxidantien und Ozonschutzmittel sind sekundäre aromatische Amine.
Sie werden weder in trockener Form noch in Lösungen durch molekularen Sauerstoff oxidiert, jedoch bei thermischer Alterung und im dynamischen Betrieb durch Kautschukperoxide oxidiert, was zu Kettentrennungen führt. Also Diphenylamin; N,N'-Diphenyl-n-phenylendiamin wird zu fast 90 % während der dynamischen Ermüdung oder thermischen Alterung von Gummi verbraucht. Dabei ändert sich lediglich der Gehalt an NH-Gruppen, während der Stickstoffgehalt im Kautschuk unverändert bleibt, was auf die Zugabe eines Antioxidans zum Kautschukkohlenwasserstoff hindeutet.
Antioxidantien dieser Klasse haben eine sehr hohe Schutzwirkung gegen thermische und Ozonalterung.
Einer der weit verbreiteten Vertreter dieser Gruppe von Antioxidantien ist N,N'-Diphenyl-n-phenylendialin (Diafen FF).

Es ist ein wirksames Antioxidans, das die Beständigkeit von Kautschuken auf Basis von SDK, SKI-3 und Naturkautschuk gegenüber der Einwirkung wiederholter Verformungen erhöht. Diafen FF färbt Gummi.
Das beste Antioxidans zum Schutz von Gummi vor thermischer und Ozonalterung sowie vor Ermüdung ist Diafen FP, jedoch ist es relativ leicht flüchtig und lässt sich leicht mit Wasser aus Gummi extrahieren.
N-Phenyl-N'-isopropyl-n-phenylendiamin (Diafen FP, 4010 NA, Santoflex IP) hat die folgende Formel:

Mit zunehmender Größe der Alkylgruppe des Substituenten nimmt die Löslichkeit von sekundären aromatischen Diaminen in Polymeren zu; erhöhte Beständigkeit gegen Wasserauswaschung, reduzierte Flüchtigkeit und Toxizität.
Die vergleichenden Eigenschaften von Diaphene FF und Diaphene FP werden angegeben, weil in dieser Arbeit Untersuchungen durchgeführt werden, die darauf zurückzuführen sind, dass die Verwendung von Diaphene FF als Einzelprodukt zu dessen „Ausbleichen“ auf der Oberfläche von Gummimischungen und Vulkanisaten führt . Außerdem ist es Diaphene FP in der Schutzwirkung etwas unterlegen; weist im Vergleich zu letzterem einen höheren Schmelzpunkt auf, was seine Verteilung in Kautschuken nachteilig beeinflusst.
PVC wird als Bindemittel (Dispersionsmedium) verwendet, um eine Paste auf Basis von Kombinationen der Antioxidantien Diaphen FF und Diaphen FP zu erhalten.

1.4. Polyvinylchlorid.

Polyvinylchlorid ist ein Polymerisationsprodukt von Vinylchlorid (CH2=CHCl).
PVC wird in Form eines Pulvers mit einer Partikelgröße von 100–200 Mikron hergestellt. PVC ist ein amorphes Polymer mit einer Dichte von 1380-1400 kg/m3 und einer Glasübergangstemperatur von 70-80°C. Es ist eines der polarsten Polymere mit hoher intermolekularer Wechselwirkung. Es lässt sich gut mit den meisten im Handel erhältlichen Weichmachern kombinieren.
Der hohe Chlorgehalt in PVC macht es zu einem selbstverlöschenden Material. PVC ist ein Allzweckpolymer. In der Praxis handelt es sich um Plastisole.

1.4.1. PVC-Plastisole.

Plastisole sind PVC-Dispersionen in flüssigen Weichmachern. Der Anteil an Weichmachern (Dibutylphthalat, Dialkylphthalat etc.) liegt zwischen 30 und 80 %.
Bei normalen Temperaturen quellen PVC-Partikel in diesen Weichmachern praktisch nicht, was Plastisole stabil macht. Beim Erhitzen auf 35-40 ° C verwandeln sich Plastisole infolge der Beschleunigung des Quellprozesses (Gelatinisierung) in hochgebundene Massen, die sich nach dem Abkühlen in elastische Materialien verwandeln.

1.4.2. Der Mechanismus der Verkleisterung von Plastisolen.

Der Mechanismus der Gelatinierung ist wie folgt. Mit steigender Temperatur dringt der Weichmacher langsam in die Polymerpartikel ein, die an Größe zunehmen. Agglomerate zerfallen in Primärpartikel. Je nach Festigkeit der Agglomerate kann die Zersetzung bereits bei Raumtemperatur beginnen. Wenn die Temperatur auf 80–100°C ansteigt, steigt die Viskosität des Plastosols stark an, der freie Weichmacher verschwindet und die gequollenen Polymerkörner kommen in Kontakt. In diesem Stadium, das als Vorgelatinierung bezeichnet wird, sieht das Material völlig homogen aus, aber die daraus hergestellten Produkte haben keine ausreichenden physikalischen und mechanischen Eigenschaften. Erst wenn die Weichmacher gleichmäßig im Polyvinylchlorid verteilt sind, ist die Verkleisterung abgeschlossen und das Plastisol wird zu einem homogenen Körper. Dabei schmilzt die Oberfläche der gequollenen Primärpolymerpartikel auf und es entsteht weichgemachtes Polyvinylchlorid.

2. Wahl der Forschungsrichtung.

Derzeit sind in der heimischen Industrie Diaphen FP und Acetyl R die Hauptbestandteile, die Gummi vor Alterung schützen.
Das zu kleine Sortiment zweier Antioxidantien erklärt sich dadurch, dass erstens ein Teil der Produktion von Antioxidantien eingestellt wurde (Neozone D) und zweitens andere Antioxidantien den modernen Anforderungen nicht mehr genügen (Diafen FF).
Die meisten Antioxidantien verblassen auf der Gummioberfläche. Antioxidansmischungen mit entweder synergistischen oder additiven Eigenschaften können verwendet werden, um das Ausbleichen von Antioxidantien zu verringern. Dies wiederum ermöglicht es, ein knappes Antioxidans einzusparen. Es wird vorgeschlagen, die Verwendung einer Kombination von Antioxidantien durch individuelle Dosierung jedes Antioxidans durchzuführen, aber es ist am ratsamsten, Antioxidantien in Form einer Mischung oder in Form von pastenbildenden Zusammensetzungen zu verwenden.
Das Dispersionsmedium in den Pasten sind niedermolekulare Substanzen, wie Öle aus Erdöl, sowie Polymere - Kautschuke, Harze, Thermoplaste.
In dieser Arbeit untersuchen wir die Möglichkeit, Polyvinylchlorid als Bindemittel (Dispersionsmedium) zu verwenden, um eine Paste auf Basis von Kombinationen der Antioxidantien Diaphen FF und Diaphen FP zu erhalten.
Die Forschung ist darauf zurückzuführen, dass die Verwendung von Diafen FF als Einzelprodukt zu dessen „Ausbleichen“ auf der Oberfläche von Gummimischungen und Vulkanisaten führt. Außerdem ist die Schutzwirkung von Diafen FF der von Diafen FP etwas unterlegen; weist im Vergleich zu letzterem einen höheren Schmelzpunkt auf, was die Verteilung von Diaphen FF in Kautschuken negativ beeinflusst.

3. Spezifikationen für das Produkt.

Diese technische Bedingung gilt für die PD-9-Dispersion, die eine Zusammensetzung aus Polyvinylchlorid mit einem Antioxidans vom Amintyp ist.
Die PD-9-Dispersion ist als Inhaltsstoff in Kautschukmischungen zur Verbesserung der Ozonbeständigkeit von Vulkanisaten vorgesehen.

3.1. Technische Anforderungen.

3.1.1. Dispersion PD-9 muss gemäß den Anforderungen dieser Technischen Spezifikation nach den Regeln der Technik in der vorgeschriebenen Weise hergestellt werden.

3.1.2. In Bezug auf physikalische Indikatoren muss die Dispersion von PD-9 den in der Tabelle angegebenen Standards entsprechen.
Tabelle.
Name des Indikators Norm* Testmethode
1. Aussehen. Krümelverteilung von grau bis dunkelgrau Gemäß Abschnitt 3.3.2.
2. Lineare Größe der Krume, mm, nicht mehr. 40 Gemäß Absatz 3.3.3.
3. Masse der Dispersion in einem Plastikbeutel, kg, nicht mehr. 20 Gemäß Ziffer 3.3.4.
4. Mooney-Viskosität, Einheiten Mooney 9-25 Gemäß Absatz 3.3.5.
*) Die Festlegung der Normen erfolgt nach Freigabe einer Versuchscharge und statistischer Aufbereitung der Ergebnisse.

3.2. Sicherheitsanforderungen.

3.2.1. Dispersion PD-9 ist ein brennbarer Stoff. Der Flammpunkt liegt nicht unter 150°C. Selbstentzündungstemperatur 500oC.
Die Löschmittel im Brandfall sind Wassernebel und chemischer Schaum.
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3.2.2. Dispersion PD-9 ist eine wenig toxische Substanz. Bei Kontakt mit den Augen diese mit Wasser spülen. Produkt auf der Haut durch Waschen mit Wasser und Seife entfernen.

3.2.3. Alle Arbeitsräume, in denen mit PD-9-Dispersion gearbeitet wird, müssen mit Zu- und Abluft ausgestattet sein.
Die Verbreitung von PD-9 bedarf nicht der Aufstellung einer hygienischen Vorschrift dafür (Höchstkonzentrationsgrenze und SHEE).

3.3. Testmethoden.

3.3.1. Mindestens drei Punktproben werden genommen, dann werden sie vereinigt, gründlich gemischt und eine Durchschnittsprobe wird durch Vierteln gezogen.

3.3.2. Erscheinungsdefinition. Das Aussehen wird während der Probenahme visuell bestimmt.

3.3.3. Bestimmung der Krümelgröße. Um die Größe der PD-9-Dispersionskrümel zu bestimmen, wird ein metrisches Lineal verwendet.

3.3.4. Bestimmung der Masse der PD-9-Dispersion in einem Plastikbeutel. Zur Bestimmung der Masse der PD-9-Dispersion in einem Plastikbeutel wird eine Waage vom Typ RN-10Ts 13M verwendet.

3.3.5. Bestimmung der Mooney-Viskosität. Die Bestimmung der Mooney-Viskosität basiert auf dem Vorhandensein einer bestimmten Menge der Polymerkomponente in der PD-9-Dispersion.

3.4. Herstellergarantie.

3.4.1. Der Hersteller garantiert die Übereinstimmung der PD-9-Dispersion mit den Anforderungen dieser Spezifikationen.
3.4.2. Die garantierte Haltbarkeit der PD-9-Dispersion beträgt 6 Monate ab Herstellungsdatum.

4. Experimenteller Teil.

In dieser Arbeit untersuchen wir die Möglichkeit der Verwendung von Polyvinylchlorid (PVC) als Bindemittel (Dispersionsmedium), um eine Paste auf Basis von Kombinationen der Antioxidantien Diaphen FF und Diaphen FP zu erhalten. Auch die Wirkung dieser Anti-Aging-Dispersion auf die thermisch-oxidative und Ozonbeständigkeit von Kautschuken auf Basis von SKI-3-Kautschuk wird untersucht.

Zubereitung einer Anti-Aging-Paste.

Auf Abb. 1. Dargestellt ist eine Anlage zur Herstellung einer Anti-Aging-Paste.
Die Herstellung erfolgte in einem Glaskolben (6) mit einem Volumen von 500 cm3. Der Kolben mit den Zutaten wurde auf einem Elektroherd (1) erhitzt. Der Kolben wird in das Bad (2) gestellt. Die Temperatur im Kolben wurde mit einem Kontaktthermometer (13) kontrolliert. Das Rühren wird bei einer Temperatur von 70 ± 5°C und unter Verwendung eines Paddelmischers (5) durchgeführt.

Abb.1. Anlage zur Herstellung von Anti-Aging-Paste.
1 - Elektroherd mit geschlossener Spirale (220 V);
2 - Bad;
3 - Kontaktthermometer;
4 - Kontaktthermometerrelais;
5 - Paddelmischer;
6 - Glaskolben.

Die Reihenfolge des Ladens der Zutaten.

Die berechnete Menge an Diaphen FF, Diaphen FP, Stearin und eine Portion (10 Gew.-%) Dibutylphthalan (DBP) wurden in den Kolben geladen. Danach wurde 10–15 Minuten gemischt, bis eine homogene Masse erhalten wurde.
Das Gemisch wurde dann auf Raumtemperatur abgekühlt.
Danach wurden Polyvinylchlorid und das restliche DBP (9 Gew.-%) in die Mischung geladen. Das resultierende Produkt wurde in ein Porzellanglas ausgetragen. Als nächstes wurde das Produkt bei Temperaturen von 100, 110, 120, 130, 140°C thermostatisiert.
Die Zusammensetzung der resultierenden Zusammensetzung ist in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Die Zusammensetzung der Anti-Aging-Paste P-9.
Inhaltsstoffe % Gew. Laden in den Reaktor, g
PVC 50,00 500,00
Diafen FF 15,00 150,00
Diafen FP (4010 NA) 15,00 150,00
DBF 19,00 190,00
Stearin 1,00 10,00
Gesamt 100,00 1000,00

Um den Einfluss von Anti-Aging-Paste auf die Eigenschaften von Vulkanisaten zu untersuchen, wurde eine Kautschukmischung auf Basis von SKI-3 verwendet.
Die resultierende Anti-Aging-Paste wurde in die Kautschukmischung auf Basis von SKI-3 eingebracht.
Die Zusammensetzungen von Gummimischungen mit Alterungsschutzpaste sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Vulkanisate wurden gemäß GOST und TU bestimmt, gezeigt in Tabelle 3.
Tabelle 2
Die Zusammensetzung der Gummimischung.
Zutaten Lesezeichennummern
ich II
Codes mischen
1-9 2-9 3-9 4-9 1-25 2-25 3-25 4-25
Gummi SKI-3 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
Schwefel 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
Altax 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60
Guanid F 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00
Zinkweiß 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00
Stearin 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
Ruß P-324 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00
Diafen FP 1,00 - - - 1,00 - - -
Anti-Aging-Paste (P-9) - 2,3 3,3 4,3 - - - -
Anti-Aging-Paste P-9 (100оС*) - - - - - 2,00 - -
P-9 (120оС*) - - - - - - 2,00 -
P-9 (140оС*) - - - - - - - 2,00
Hinweis: (оС*) – in Klammern ist die Temperatur der Vorgelatinierung der Paste (P-9) angegeben.

Tisch 3
Nr. p.p. Name des GOST-Indikators
1 Bedingte Zugfestigkeit, % GOST 270-75
2 Nennspannung bei 300 %, % GOST 270-75
3 Bruchdehnung, % GOST 270–75
4 Dauerdehnung, % GOST 270-75
5 Änderung der obigen Indikatoren nach Alterung, Luft, 100°C * 72 h, % GOST 9.024-75
6 Dynamische Zugfestigkeit, Tausend Zyklen, E?=100% GOST 10952-64
7 Shore-Härte, konventionelle Einheit GOST 263-75

Bestimmung der rheologischen Eigenschaften von Anti-Aging-Pasten.

1. Bestimmung der Mooney-Viskosität.
Die Bestimmung der Mooney-Viskosität wurde auf einem Mooney-Viskosimeter (DDR) durchgeführt.
Die Herstellung von Mustern für Tests und direkte Tests erfolgt gemäß der in den technischen Spezifikationen festgelegten Methodik.
2. Bestimmung der Kohäsionsfestigkeit pastöser Massen.
Pastenproben wurden nach Gelatinierung und Abkühlung auf Raumtemperatur durch einen Spalt von 2,5 mm dicken Walzen geführt. Anschließend wurden aus diesen Platten in einer Vulkanisierpresse Platten mit einer Größe von 13,6 * 11,6 mm und einer Dicke von 2 ± 0,3 mm hergestellt.
Nach eintägigem Aushärten der Platten wurden die Spachtel mit einem Stanzmesser gemäß GOST 265-72 ausgeschnitten und ferner wurde auf einer RMI-60-Zugmaschine bei einer Geschwindigkeit von 500 mm/min die Bruchlast bestimmt.
Die spezifische Belastung wurde als Kohäsionsfestigkeit angenommen.

5. Erzielte Ergebnisse und deren Diskussion.

Bei der Untersuchung der Möglichkeit der Verwendung von PVC sowie der Zusammensetzung von polaren Weichmachern als Bindemittel (Dispersionsmedium), um Pasten auf der Basis von Kombinationen der Antioxidantien Diaphen FF und Diaphen FP zu erhalten, wurde festgestellt, dass die Legierung von Diaphen FF mit Diaphen FP in ein Massenverhältnis von 1:1 zeichnet sich durch eine langsame Kristallisation und einen Schmelzpunkt von etwa 90°C aus.
Die niedrige Kristallisationsgeschwindigkeit spielt eine positive Rolle im Herstellungsprozess von PVC-Plastisol, das mit einer Mischung von Antioxidantien gefüllt ist. In diesem Fall wird der Energieverbrauch zum Erhalten einer homogenen Zusammensetzung, die nicht mit der Zeit delaminiert, erheblich reduziert.
Die Schmelzviskosität von Diaphen FF und Diaphen FP liegt nahe an der Viskosität von PVC-Plastisol. Dadurch ist es möglich, Schmelze und Plastisol in Reaktoren mit Ankermischern zu mischen. Auf Abb. Fig. 1 zeigt schematisch die Anlage zur Herstellung von Pasten. Die Pasten laufen vor ihrer Vorverkleisterung gut aus dem Reaktor ab.
Es ist bekannt, dass der Gelatinierungsprozess bei 150°C und darüber abläuft. Allerdings ist unter diesen Bedingungen die Abspaltung von Chlorwasserstoff möglich, der wiederum in der Lage ist, das bewegliche Wasserstoffatom in den Molekülen sekundärer Amine, die in diesem Fall Antioxidantien sind, zu blockieren. Dieser Vorgang läuft nach folgendem Schema ab.
1. Bildung von polymerem Hydroperoxid während der Oxidation von Isoprenkautschuk.
RH+O2 ROOH,
2. Eine der Zersetzungsrichtungen von polymerem Hydroperoxid.
ROOH RO°+O°H
3. Nachdem die Oxidationsstufen aufgrund des Antioxidansmoleküls gebildet wurden.
AnH+RO° ROH+An°,
Wo An das antioxidative Radikal ist, zum Beispiel,
4.
5. Eigenschaften von Aminen, einschließlich sekundärer (Diaphen FF), mit Mineralsäuren alkylsubstituierte zu bilden nach dem Schema:
h
R-°N°-R+HCl + Cl-
h

Dies verringert die Reaktivität des Wasserstoffatoms.

Durch die Durchführung des Gelatinierungsprozesses (Vorgelatinierung) bei relativ niedrigen Temperaturen (100–140°C) ist es möglich, die oben erwähnten Phänomene zu vermeiden, d.h. die Wahrscheinlichkeit der Abspaltung von Chlorwasserstoff verringern.
Der abschließende Gelierungsprozess führt zu Pasten mit einer niedrigeren Mooney-Viskosität als der gefüllten Gummimischung und einer geringen Kohäsionsfestigkeit (siehe Abbildung 2.3).
Pasten mit niedriger Mooney-Viskosität lassen sich erstens gut in der Mischung verteilen, zweitens können unbedeutende Anteile der Pastenbestandteile recht leicht in die Oberflächenschichten von Vulkanisaten migrieren und so Gummi vor Alterung schützen.
Insbesondere beim Thema „Zerkleinern“ von Anteigmassen wird großer Wert darauf gelegt, die Gründe für die Verschlechterung der Eigenschaften mancher Massen unter Ozoneinwirkung aufzuklären.
Dabei ermöglicht die niedrige Anfangsviskosität der Pasten, die sich zudem während der Lagerung nicht verändert (Tabelle 4), eine gleichmäßigere Verteilung der Paste und die Migration ihrer Bestandteile an die Oberfläche der Paste vulkanisieren.

Tabelle 4
Viskositätsindikatoren nach Mooney-Paste (P-9)
Erste Indikatoren Indikatoren nach Lagerung der Paste für 2 Monate
10 8
13 14
14 18
14 15
17 25

Durch Änderung des Gehalts an PVC und Antioxidantien ist es möglich, Pasten zu erhalten, die zum Schutz von Kautschuk vor thermisch-oxidativer und Ozonalterung geeignet sind, sowohl auf der Basis von unpolaren als auch von polaren Kautschuken. Im ersten Fall beträgt der PVC-Gehalt 40–50 Gew.-%. (Paste P-9), im zweiten - 80-90 Gew.-%.
In dieser Arbeit untersuchen wir Vulkanisate auf Basis von SKI-3 Isoprenkautschuk. Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Vulkanisaten unter Verwendung von Paste (P-9) sind in den Tabellen 5 und 6 dargestellt.
Die Beständigkeit der untersuchten Vulkanisate gegenüber thermisch-oxidativer Alterung steigt mit zunehmendem Anteil der Alterungsschutzpaste in der Mischung, wie aus Tabelle 5 ersichtlich ist.
Die Indikatoren für die Veränderung der bedingten Stärke der regulären Zusammensetzung (1-9) sind (-22%), während für die Zusammensetzung (4-9) - (-18%).
Es sollte auch beachtet werden, dass mit der Einführung einer Paste, die eine Erhöhung der Beständigkeit von Vulkanisaten gegenüber thermisch-oxidativer Alterung fördert, eine signifikantere dynamische Beständigkeit verliehen wird. Darüber hinaus ist es zur Erklärung der Erhöhung der dynamischen Beständigkeit offensichtlich unmöglich, uns nur auf den Faktor der Erhöhung der Dosis des Antioxidans in der Kautschukmatrix zu beschränken. Nicht die letzte Rolle spielt wohl PVC. In diesem Fall kann davon ausgegangen werden, dass das Vorhandensein von PVC den Effekt der Bildung kontinuierlicher Kettenstrukturen bewirken kann, die gleichmäßig im Gummi verteilt sind und das Wachstum von Mikrorissen verhindern, die während der Rissbildung auftreten.
Durch Reduzierung des Gehalts an Alterungsschutzpaste und damit des PVC-Anteils (Tabelle 6) wird der Effekt der Erhöhung der dynamischen Lebensdauer praktisch aufgehoben. In diesem Fall zeigt sich die positive Wirkung der Paste nur unter Bedingungen der thermisch-oxidativen und Ozon-Alterung.
Es sollte beachtet werden, dass die besten physikalischen und mechanischen Eigenschaften beobachtet werden, wenn eine Anti-Aging-Paste verwendet wird, die unter milderen Bedingungen (Vorgelatinierungstemperatur 100°C) erhalten wird.
Diese Bedingungen zur Herstellung der Paste liefern ein höheres Maß an Stabilität als eine Paste, die durch einstündiges Inkubieren bei 140°C erhalten wird.
Eine Erhöhung der Viskosität von PVC in einer Paste, die bei einer bestimmten Temperatur erhalten wird, trägt ebenfalls nicht zum Erhalt der dynamischen Beständigkeit von Vulkanisaten bei. Und wie aus Tabelle 6 hervorgeht, ist die dynamische Beständigkeit bei auf 140°C thermostatisierten Pasten stark reduziert.
Die Verwendung von Diaphen FF in Zusammensetzung mit Diaphen FP und PVC ermöglicht es, das Problem des Ausbleichens in gewissem Umfang zu lösen.

Tabelle 5

1-9 2-9 3-9 4-9
1 2 3 4 5
Bedingte Zugfestigkeit, MPa 19,8 19,7 18,7 19,6
Nennspannung bei 300 %, MPa 2,8 2,8 2,3 2,7

1 2 3 4 5
Bruchdehnung, % 660 670 680 650
Dauerdehnung, % 12 12 16 16
Härte, Shore A, Arb. 40 43 40 40
Bedingte Zugfestigkeit, MPa -22 -26 -41 -18
Nennspannung bei 300 %, MPa 6 -5 8 28
Relative Bruchdehnung, % -2 -4 -8 -4
Dauerdehnung, % 13 33 -15 25

Dynamische Lebensdauer, z. B. = 100 %, tausend Zyklen. 121 132 137 145

Tabelle 6
Physikalische und mechanische Eigenschaften von Vulkanisaten mit Anti-Aging-Paste (P-9).
Name des Indexcodes des Gemischs
1-25 2-25 3-25 4-25
1 2 3 4 5
Bedingte Zugfestigkeit, MPa 22 23 23 23
Nennspannung bei 300 %, MPa 3,5 3,5 3,3 3,5

1 2 3 4 5
Bruchdehnung, % 650 654 640 670
Dauerdehnung, % 12 16 18 17
Härte, Shore A, Arb. 37 36 37 38
Indexänderung nach Alterung, Luft, 100°C*72 h
Bedingte Zugfestigkeit, MPa -10,5 -7 -13 -23
Nennspannung bei 300 %, MPa 30 -2 21 14
Bruchdehnung, % -8 -5 -7 -8
Restdehnung, % -25 -6 -22 -4
Ozonbeständigkeit, E=10%, Stunde 8 8 8 8
Dynamische Lebensdauer, z. B. = 100 %, tausend Zyklen. 140 116 130 110

Liste der Symbole.

PVC - Polyvinylchlorid
Diaphen FF - N,N' - Diphenyl - n - Phenylendiamin
Diaphen FP - N - Phenyl - N ' - Isopropyl - n - Phenylendiamin
DBP - Dibutylphthalat
SKI-3 - Isoprenkautschuk
P-9 - Anti-Aging-Paste

1. Die Erforschung der Zusammensetzung von Plastisol Diaphene FP und Diaphene FF auf PVC-Basis ermöglicht es, Pasten zu erhalten, die nicht mit der Zeit delaminieren, mit stabilen rheologischen Eigenschaften und einer Mooney-Viskosität, die höher ist als die Viskosität der verwendeten Kautschukmischung.
2. Wenn der Gehalt der Kombination von Diaphen FP und Diaphen FF in der Paste 30 % und PVC-Plastisol 50 % beträgt, kann die optimale Dosierung zum Schutz von Kautschuk vor thermisch-oxidativer und Ozonalterung eine Dosierung gleich 2,00 Gew.-Teilen sein , 100 Gewichtsteile Kautschukkautschukmischungen.
3. Eine Erhöhung der Dosierung von Antioxidantien über 100 Gew.-Teile Kautschuk führt zu einer Erhöhung der dynamischen Belastbarkeit von Kautschuk.
4. Für Kautschuke auf Basis von Isoprenkautschuk, die im statischen Modus arbeiten, ist es möglich, Diafen FP durch Antialterungspaste P-9 in einer Menge von 2,00 Gew.-% pro 100 Gew.-% Kautschuk zu ersetzen.
5. Für Kautschuke, die unter dynamischen Bedingungen betrieben werden, ist der Ersatz von Diaphen FP mit einem Gehalt an Antioxidantien von 8–9 Gew.-% pro 100 Gew.-% Kautschuk möglich.
6.
Liste der verwendeten Literatur:

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Werden sie dich sehr, sehr lange halten? Glauben Sie, dass die Kilometerleistung der größte Feind der Reifen ist? Aber das ist nicht so. Haben Sie sich schon einmal gefragt, was mit Reifen von Autos passiert, die nicht wirklich benutzt werden? Tatsächlich können Reifen vollständig versagen, selbst wenn Ihr Auto nur stillsteht.

Denken Sie zunächst daran, dass Reifen die einzigen Fahrzeugkomponenten sind, die direkt mit der Straßenoberfläche interagieren. Daher sollte kein Fahrer sie jemals vergessen. Denken Sie daran, dass die Reifen eines Autos auf der Straße jeden Tag enormen Belastungen ausgesetzt sind. Natürlich verschlechtert sich der Zustand der Reifen mit der Zeit. Aber das weiß natürlich jeder. Schließlich ist alles logisch. desto mehr Reifenverschleiß. Schließlich sind alle Reifen auf eine bestimmte Laufleistung ausgelegt.

Aber leider vergessen viele Autobesitzer aus irgendeinem Grund, dass Gummi neben der Laufleistung einfach mit der Zeit altern und verschleißen kann, selbst wenn das Auto sehr selten benutzt wird oder steht.

Selbst wenn Ihr Auto stillsteht, werden neue Reifen mit der Zeit unbrauchbar.

Achten Sie auf die alten Autos auf den Höfen, die seit vielen Jahren stehen und allmählich verrotten. Sicherlich haben Sie schon gesehen, wie Gummirisse bei solchen Autos mit der Zeit aufquellen und anschließend platzen.

Warum also erreichen Autoreifen dieses Alterungsstadium auch dann, wenn das Auto nicht benutzt wird?

Schauen wir uns zunächst das Design des Reifens an. Der Hauptbestandteil eines Reifens ist natürlich Gummi. Auch im Design gibt es eine Metallschicht, die die Wände des Reifens verstärkt.

Wenn Sie jemals einen zerrissenen oder zerrissenen Autoreifen gesehen haben, ist Ihnen wahrscheinlich aufgefallen, dass die geschnittenen, zerrissenen Enden des beschädigten Gummis aus den Enden der Metallschicht sowie aus anderen Schichten des Reifens herausragen.

Was den Abbau von Autogummi betrifft, müssen wir uns aus der Schule daran erinnern, dass Gummi Gummi ist.

Kautschuk ist ein organisches Material, das in Pflanzen und Bäumen vorkommt. Natürlich muss Gummi biologisch abbaubar sein.

Natürlich ist moderner Kautschuk kein reiner Kautschuk mehr. Allerdings sind Autoreifen heute noch aus Gummi, aber nicht aus Naturkautschuk. Die chemische Industrie steht nicht still. In der Automobilindustrie wird weltweit seit langem vollsynthetischer Kautschuk verwendet, der sowohl in Bezug auf die Eigenschaften als auch auf die Kosten viel besser ist als Naturkautschuk.

Obwohl synthetischer Kautschuk, der in Reifen verwendet wird, mit verschiedenen Polymeren gemischt wird, die Gummi stärker und widerstandsfähiger gegen äußere aggressive Bedingungen machen, unterliegt selbst synthetisches Material im Laufe der Zeit Alterung und Zerstörung. Die Sache ist, dass Gummi immer noch Kohlenstoff enthält, ein natürliches chemisches Element, das Teil vieler Substanzen auf dem Planeten ist. Bei Kohlenstoff, der, selbst wenn er durch ein künstliches Verfahren hergestellt wird, ist es also ganz natürlich, den Zustand im Laufe der Zeit zu ändern.

Sie haben wahrscheinlich schon bemerkt, dass alte Reifen mit nachlassender Leistung steifer und damit brüchiger werden. Glauben Sie nicht? Gehen Sie dann zu dem alten Auto, das schon seit langem auf dem Hof steht, und treten Sie mit dem Fuß gegen das Lenkrad. Und Sie werden verstehen, wie hart der alte Gummi geworden ist.

Warum wird Gummi mit der Zeit hart?

Vulkanisation von Gummi, die zeigt, wie die chemischen Bindungen von Polymeren verstärkt werden

All dies hängt mit dem Prozess der Vulkanisation zusammen. Die Vulkanisation ist ein Herstellungsverfahren zum Härten von Gummi unter Verwendung von Schwefel und anderen "Beschleunigern", die eine Bindung zwischen den Molekülen schaffen, aus denen der Gummi besteht. Als Ergebnis dieses Prozesses wird der Gummi für den Einsatz unter den erforderlichen Bedingungen geeignet, die mit konstanten Belastungen verbunden sind - der Gummi wird fester. Der Vulkanisationsprozess verleiht den Reifen auch Flexibilität.

Dies wird durch Hitze und Druck unter den Bedingungen einer Fabrik erreicht, in der Autogummi hergestellt wird. Aber auch nachdem die Reifen das Werk verlassen haben, hört der Vulkanisationsprozess nicht auf. Sobald sich die Reifen im Freien befinden, beginnen sie, die Energie von Licht und Wärme zu absorbieren und während des Betriebs des Autos einer ständigen Reibung ausgesetzt zu sein. Dadurch vulkanisieren die chemischen Verbindungen im Reifengummi mit der Zeit weiter. Das heißt, die Reifen werden immer stärker. Allerdings geht in diesem Fall die Flexibilität des Gummis verloren. Letztendlich tut der Vulkanisationsprozess seine böse Tat. Gummi verfestigt sich mit der Zeit bis zu dem Punkt, an dem es einfach anfängt zu reißen und zu brechen.

Aber das ist nicht der einzige Prozess, der jeden verdirbt, auch wenn das Auto selten benutzt wird.

Die Liste der Ursachen für die Alterung von Reifen umfasst auch einen Prozess, der zur Oxidation von Gummi führt. Die Kombination von Sauerstoff und Ozon verschlechtert die Festigkeit und Elastizität von Reifen.

Insbesondere die Verbindung von Sauerstoff und Ozon zerstört die Bindung zwischen der Metallschicht von Reifen und Gummi.

Da der Kautschuk ständig erhitzt wird, verändert die Kombination von Wärme und Sauerstoff außerdem die im Kautschuk enthaltenen Polymere. Infolgedessen beginnt der Gummi aus diesem Prozess zu härten, bis er spröde wird. Als Ergebnis treten Risse auf der Oberfläche der Reifen auf.

Die letzte natürliche Ursache für die Reifenalterung ist Wasser. Gummi gilt als wasserdicht. Aber nach Jahren der Reifennutzung kann Wasser in den Gummi eindringen und sich mit den Metallkomponenten im Inneren der Reifenstruktur verbinden. Dies führt dementsprechend zu einer Verschlechterung der Bindungseigenschaften der Metallkarkasse und des Gummis in den Reifen.

Früher oder später führt dies zu einer Abnahme der Hitzebeständigkeit und Festigkeit im Inneren des Reifens. Infolgedessen beginnen die inneren Verbindungen der Reifenstruktur zu kollabieren, was unweigerlich zu Reifenschäden führt.

Häufige Fehler von Autobesitzern, die schnell zu Reifenschäden führen

Einer der häufigsten Fehler, den Autofahrer machen, wenn sie neue Reifen verwenden, ist das unsachgemäße Parken des Autos. Dies gilt insbesondere für Fahranfänger, die nicht auf Gummi achten.

Zum Beispiel fahren viele von uns beim Parken eines Autos gegen einen Bordstein, eine Bodenwelle oder eine Grube. Dadurch bleibt das Rad des Autos beim Einparken durch Volumenabnahme durch Gummiquetschung unter erhöhtem Druck. Diese Verringerung des Reifenvolumens führt zu einer Erhöhung des Luftdrucks gegen die Reifenflanken.

Infolgedessen beschleunigt das ständige Abstellen des Autos auf unebenen Oberflächen die Oxidation des Gummis und führt dazu, dass die Druckluft schädliche Auswirkungen auf die innere Struktur der Reifenstruktur hat. Dadurch wird der Gesamtprozess der Reifenalterung beschleunigt und ihre Verschleißrate erhöht sich natürlich.

Ein weiterer häufiger Fehler von Autobesitzern, der zu schnellem Verschleiß und Schäden an den Reifen führt, besteht darin, das Auto mit Rädern zu fahren, die nicht den richtigen Reifendruck haben.

Wenn die Reifen beispielsweise wie vom Hersteller empfohlen zu wenig aufgepumpt sind, wird während des Fahrzeugbetriebs aufgrund erhöhter Reibung eine große Wärmemenge erzeugt. Dies liegt daran, dass Reifen mit zu geringem Luftdruck eine größere Kontaktfläche zwischen Reifen und Fahrbahn haben, was letztendlich den Prozess des Gummiverschleißes beschleunigt.

Zu stark aufgepumpte Reifen werden steifer und weniger elastisch. Dadurch entsteht im Inneren der Reifen ein Überdruck, der auf die Metallschicht der Reifen ausgeübt wird. Dadurch kann bei einem Aufprall die Innenschicht der Reifen in kurzer Zeit herauskriechen. Einfach ausgedrückt, es erscheint ein "Hernie" des Rades. Infolgedessen müssen Sie den Reifen durch einen neuen ersetzen. Besonders aufgepumpte Reifen mögen keine Löcher und andere Unebenheiten.

Wie lange sind Autoreifen haltbar?

Wie wir bereits gesagt haben, auch wenn Sie das Auto nicht mit neuen Reifen betreiben, werden die Reifen früher oder später unbrauchbar. Und die aggressive natürliche Umgebung, die uns umgibt, wird sie verderben.

Wie hoch ist die Lebenserwartung von Reifen in der Zeit, unabhängig von der Laufleistung? Laut Experten und Reifenherstellern beträgt dieser Zeitraum 6 bis 9 Jahre ab dem Datum ihrer Herstellung.

Außerdem raten viele Reifenhersteller den Fahrern, die Reifen gegen neue auszutauschen, sobald Anzeichen von Alterung, Verschleiß usw. festgestellt wurden. Zum Beispiel, wenn Risse in den Seitenwänden von Reifen gefunden werden, wenn die Lauffläche beschädigt ist, wenn sich sogar kleine Hernien bilden usw.

Daher sollte sich jeder Fahrer bei der Entscheidung, ob er auf neue Reifen wechseln möchte, nicht nur auf die Laufleistung des Autos verlassen.

Moskauer Luftfahrtinstitut

(Technische Universität)

Institut für Materialwissenschaften

Kursarbeit

in der Materialwissenschaft

zum Thema:

„Alterungsbeständiger Gummi“

Geprüft von: Vishnevsky G.E.

Abgeschlossen von: Pavlyuk D.V.

Einführung

Atmosphärische Alterung von Gummi

Schützt Gummi vor atmosphärischer Alterung

Änderungen der mechanischen Eigenschaften von Gummi während der thermischen Alterung

Thermische Alterung von Gummi unter Druck

Gummi vor Strahlenalterung schützen

Literaturverzeichnis

EINLEITUNG

Gummi ist ein Produkt der speziellen Verarbeitung (Vulkanisation) von Gummi und Schwefel mit verschiedenen Zusätzen.

Gummi unterscheidet sich von anderen Materialien durch hohe elastische Eigenschaften, die Gummi - dem Hauptrohstoff von Gummi - eigen sind. Gummimaterialien zeichnen sich durch hohe Abriebfestigkeit, Gas- und Wasserbeständigkeit, Chemikalienbeständigkeit, elektrische Isoliereigenschaften und geringe Dichte aus.

Hinsichtlich der Einsatzbedingungen werden an Gummi unterschiedliche Anforderungen gestellt. Die Gummierung von Erz- oder Kohleförderbändern muss bei niedrigen Temperaturen frostsicher und abriebfest sein;

die Gummikammer in Hülsen für Ölprodukte muss quellfest sein; Gummierung von Eisenbahntanks für den Transport von Salzsäure, beständig gegen ihre chemische Einwirkung usw.

An Gummiprodukte, die in Flugzeugen zum Einsatz kommen, werden besondere Anforderungen gestellt, da sie Hunderte verschiedener Gummiteile enthalten. Solche Produkte müssen neben Kompaktheit und geringem Gewicht elastisch und langlebig sein. Es ist sehr wichtig, dass die Teile ihre Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich und teilweise unter Einwirkung verschiedener flüssiger und gasförmiger Medien behalten. Beim Fliegen mit einer Geschwindigkeit von 3600 km / h erreicht die Erwärmungstemperatur der Haut selbst in einer Höhe von 5000 m +400 ° C; Die in den Motorbaugruppen befindlichen Teile müssen ihre Eigenschaften bei Temperaturen bis +500 ˚С behalten. Gleichzeitig werden einige Teile Temperaturen in der Größenordnung von minus 60 °C und darunter ausgesetzt. Da die Abmessungen von Flugzeugteilen über die gesamte Lebensdauer praktisch konstant bleiben, sind geringe bleibende Druckverformungen eine notwendige Eigenschaft solcher Kautschuke. An Kautschuke für die Raketenwissenschaft werden noch höhere Anforderungen gestellt.

Neben den in der Gummiherstellung weit verbreiteten Allzweckkautschuken - Naturkautschuk (NK) und Butadien-Styrol (SKS-ZOA, SKS-30, SKMS-30 usw.) werden auch Spezialkautschuke verwendet:

Chloroprenkautschuke (A, B, C, NT), Nitrilbutadien (SKN-18, SKN-26, SKN-40, SKN-40T), Butylkautschuk, chemisch beständige Fluorkautschuke (SKF-32-12, SKF-62-13 ), hitzebeständige Organosiliciumpolymere (SKT). Stereoreguläre Kautschuke werden beherrscht: Polybutadien (SKD) und Isopren (SKI). Es wird nach neuen Kautschuken gesucht, die auf Verbindungen basieren, die Bor, Phosphor, Stickstoff und andere Elemente enthalten.

Gummi als Konstruktionswerkstoff unterscheidet sich in einer Reihe seiner Eigenschaften deutlich von Metallen und anderen Werkstoffen. Sein wichtigstes Merkmal ist die Fähigkeit, erhebliche Verformungen unter Einwirkung einer äußeren Belastung zerstörungsfrei zu übertragen. Zu den Hauptmerkmalen von Kautschuk gehören auch: kleine Schub-, Zug- und Druckmoduln; der große Einfluss der Belastungsdauer und des Temperaturfaktors auf die Spannungs-Dehnungs-Abhängigkeit; nahezu konstantes Volumen während der Verformung; nahezu vollständige Reversibilität der Verformung; erhebliche mechanische Verluste bei zyklischen Verformungen.

Weichgummivulkanisate verändern unter dem Einfluss einer Reihe von Lagerungs- oder Betriebsfaktoren, die isoliert oder häufiger in Kombination wirken, ihre technisch wertvollen Eigenschaften. Die Veränderung wird auf eine Abnahme der Elastizität und Festigkeit, auf das Auftreten von Verhärtungen, Sprödigkeit, Rissen, Verfärbungen, eine Erhöhung der Gasdurchlässigkeit, d. h. auf einen mehr oder weniger großen Verlust ihres technischen Werts durch Produkte reduziert. Der Einfluss von Luftsauerstoff und insbesondere Ozon führt zu Alterung und Ermüdung von Gummi. Begünstigt wird dies durch: Hitze und Licht, Belastungen durch dynamische oder statische Belastung, einschließlich irrationaler Lagerung, der Einfluss aggressiver Umgebungen oder die katalytische Wirkung von Metallsalzen.

Niedrige Temperaturen führen zu einer Abnahme der Elastizität von Gummi und zu einer Zunahme seiner Zerbrechlichkeit. Diese Veränderungen vertiefen sich mit der Dauer der Abkühlung. Bei einer Rückkehr zu normalen Temperaturen werden jedoch die ursprünglichen Eigenschaften wiederhergestellt. Der Einfluss der Abmessungen und Merkmale der Form des Produkts bei Gummi ist viel größer als bei anderen Strukturmaterialien. Die Stabilisierung seiner technisch wertvollen Eigenschaften im Kautschuk, die Bekämpfung der Phänomene Alterung, Ermüdung und Gefrieren gehören heute zu den wichtigen Aufgaben der modernen Kautschuktechnologie.

ATMOSPHÄRISCHE ALTERUNG UND GUMMISCHUTZ

Das Problem der Erhöhung der Haltbarkeit von Gummiprodukten steht in direktem Zusammenhang mit der Erhöhung der Beständigkeit gegen Beschädigungen gegenüber verschiedenen Alterungsarten. Eine der häufigsten und zerstörerischsten Arten der Alterung ist die atmosphärische Alterung von Gummi, die fast alle Produkte betrifft, die während des Betriebs oder der Lagerung mit Luft in Kontakt kommen.

Atmosphärische Alterung ist ein Komplex aus physikalischen und chemischen Umwandlungen von Gemetzeln, die unter dem Einfluss von atmosphärischem Ozon und Sauerstoff, Sonneneinstrahlung und Hitze stattfinden.

Änderungen der physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Gummi

Unter atmosphärischen Bedingungen sowie während der thermischen Alterung verlieren Kautschuke nach und nach ihre elastischen Eigenschaften, unabhängig davon, ob sie sich in belastetem oder unbelastetem Zustand befinden. Kautschuke auf NK-Basis mit hellen Füllstoffen altern besonders intensiv. Bei Kautschuken aus Butadnen-Nitril-, Butadien-Styrol-Kautschuk und aus Nairit tritt schnell (nach 1-2 Jahren) eine merkliche Veränderung der Eigenschaften auf. Am widerstandsfähigsten sind Kautschuke auf Basis von SKF-26, SKEP, SKTV und Butylkautschuk.

Sonnenstrahlung beeinflusst die Änderungsrate der Eigenschaften von Gummi unter atmosphärischen Bedingungen erheblich und beschleunigt den Prozess in einigen Fällen um das Fünffache oder mehr.

Bei mit Ruß gefüllten Kautschuken ist dieser Unterschied in der Alterungsgeschwindigkeit hauptsächlich das Ergebnis einer starken Erwärmung der Kautschukoberfläche unter direkter Sonneneinstrahlung. Da sich die Temperatur als wichtigster Parameter aller ablaufenden Prozesse herausstellte, schien es notwendig, eine verlässliche Methode zu ihrer experimentellen Bestimmung zu schaffen.

Eine Untersuchung der Temperatur von Gummi im Freien zeigte, dass seine tägliche Änderung sowie die Änderung der Lufttemperatur (ohne Wolken) ungefähr durch sinusförmige Kurven beschrieben werden. Überhitzung im Vergleich zu Luft (bei einer Lufttemperatur von 26 ° C) erreicht 22 ° C für Schwarz und 13 ° Mit weißem Gummi.

Der Verlauf der Temperaturänderung von Gummi im Laufe des Tages folgt dem Verlauf der Änderung der Größe der Sonnenstrahlung, und die Überhitzung des Gummis ist eine Funktion der letzteren. Außerdem hängt die Überhitzung vom Wärmeaustausch zwischen Gummi und Luft ab. Damit lässt sich anhand des solaren Strahlungsflusses und unter Verwendung der Wärmeübergangsgleichung für das Flachplatten-Gas-System die Temperatur der Gummioberfläche rechnerisch bestimmen. Insbesondere kann durch Kenntnis der absoluten Temperaturmaxima an verschiedenen geografischen Punkten die maximale Temperatur berechnet werden, auf die sich die Gummioberfläche an diesen Orten aufheizt. Für Moskau beträgt diese Temperatur 60 °C (absolutes Maximum 37 °C), für Taschkent 81 °C (absolutes Maximum 45 °C).

Eine Erhöhung der Oberflächentemperatur von Gummi sogar um 20-25°C kann eine starke Änderung der Alterungsrate bewirken. Daher muss dieser Parameter bei der Beurteilung der Alterungszeit von Gummi unter atmosphärischen Bedingungen berücksichtigt werden.

Die Bestimmung der Temperatur von Kautschuken an Luft unter verschiedenen Lichtfiltern zeigte, dass die Erwärmung von Kautschuk fast ausschließlich auf den Infrarotanteil der Sonnenstrahlung zurückzuführen ist, der einen entscheidenden Einfluss auf die Alterungsgeschwindigkeit von rußgefüllten Kautschuken hat. Wenn also 140 Tage Gummi von NK in Batumi ausgesetzt sind, sinkt die Reißfestigkeit im Durchschnitt (in %): im Freien - um 34, unter einem Filter, der 70% Infrarot durchlässt und keine UV-Strahlen durchlässt 32, unter einem Filter, der 40% der Infrarotstrahlen sowie eine kleine Menge Ultraviolett durchlässt, - um 24, unter der Folie - um 20.

Aus dem Vorstehenden lässt sich schließen, dass die Veränderung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Kautschuk unter atmosphärischen Alterungsbedingungen hauptsächlich auf den Prozess der thermischen Alterung zurückzuführen ist, die unter Einwirkung von Wärme und Luftsauerstoff auftritt. Dementsprechend kann eine wirksame Reduzierung der Änderungsgeschwindigkeit der physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Kautschuk während der atmosphärischen Alterung sowie während der thermischen Alterung unter Verwendung von Antioxidantien erreicht werden, hauptsächlich für Kautschuke auf NR-Basis.

Änderungen der physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Kautschuk unter atmosphärischen Bedingungen können die Dauerhaftigkeit von Kautschukprodukten beeinträchtigen, wenn sie in unbeanspruchtem Zustand oder bei ausreichend geringer Beanspruchung lange der Luft ausgesetzt sind. Dieser Prozess ist auch für verformte Gummis, die gut vor Ozoneinwirkung geschützt sind, oder aus ozonbeständigen Gummis hergestellt, die lange Zeit der Luft ausgesetzt sind, unerlässlich.

Ändern der Oberfläche von Gummi

Unter atmosphärischen Bedingungen verändert sich die Oberfläche von Kautschuken stark, allen voran die Oberfläche von hellen Kautschuken aus NC. Neben dem relativ schnellen Farbwechsel wird die Oberflächenschicht zunächst weich und dann allmählich hart und nimmt das Aussehen von geprägtem Leder an. Gleichzeitig ist die Oberfläche mit einem Netzwerk von Rissen bedeckt.

Der Prozess der Oberflächenzerstörung verläuft hauptsächlich unter dem Einfluss photochemischer Reaktionen, die durch die Einwirkung von UV-Strahlen verursacht werden. Dies wird insbesondere durch den Vergleich der Veränderung der Gummioberfläche unter atmosphärischen Bedingungen unter verschiedenen Lichtfiltern belegt: in Abwesenheit von UV-Strahlen (Strahlen mit λ< < 0,39 mk) Oberflächenveränderung ist unvergleichlich kleiner als unter Einwirkung von Strahlen mit Wellenlängen bis 0,32 mk.

Dieses Phänomen ist typisch für Kautschuke mit hellen Füllstoffen, da letztere (Zink, Titan, Magnesiumoxide, Lithopon etc.) im Gegensatz zu Rußen UV-Strahlen absorbieren können und somit Sensibilisatoren für chemische Reaktionen sind im Gummi.

Rissbildung und Abbau von Gummi

Das Reißen von Gummi unter atmosphärischen Bedingungen schreitet mit relativ hoher Geschwindigkeit fort und ist daher die gefährlichste Art der Alterung.

Die Hauptbedingung für die Bildung von Rissen in Gummi ist die gleichzeitige Einwirkung von Ozon und Zugkräften. In der Praxis werden solche Bedingungen in gewissem Umfang während des Betriebs fast aller Gummiprodukte geschaffen. Nach modernen Vorstellungen ist die Bildung von keimbildenden Ozonrissen auf der Gummioberfläche entweder mit dem gleichzeitigen Zerreißen mehrerer gleichgerichteter Makromoleküle unter Ozoneinwirkung oder mit dem Zerreißen eines strukturierten spröden Ozonidfilms unter Einwirkung von Ozon verbunden betont. Das Eindringen von Ozon in die Tiefe von Mikrorissen führt zu deren weiterem Wachstum und Bruch des Gummis.

Eine Untersuchung der Kinetik der Gummirissbildung im Freien bei konstanter Zugbelastung (die Rissintensität wurde in willkürlichen Einheiten unter Verwendung eines Neun-Punkte-Systems abgeschätzt) zeigt, dass sich verschiedene Kautschuke nicht nur im Zeitpunkt des Auftretens sichtbarer Risse τ y und unterscheiden der Bruchzeit τ p, sondern auch im Verhältnis der Geschwindigkeiten von Rissbildungs- und Risswachstumsprozessen.

Die wichtigsten Faktoren, die die Witterungsbeständigkeit von Gummi sowie den gesamten Verlauf des Rissbildungsprozesses bestimmen, sind:

 Reaktivität von Gummi gegenüber Ozon;

 Größe der Zugspannungen;

 Exposition gegenüber Sonneneinstrahlung.

Schützt Gummi vor Rissbildung

Um Gummi vor Rissbildung zu schützen, werden zwei Arten von Schutzmitteln verwendet: Ozonschutzmittel und Wachse.

Im Gegensatz zu Antioxidantien, die eine mäßige Schutzwirkung auf die thermische Alterung von Gummi haben, ist die Wirksamkeit der Wirkung von Ozonschutzmitteln und Wachsen auf die Ozonalterung sehr hoch.

Antiozonantien.

Zu den typischen und wirksamsten Ozonschutzmitteln gehören Verbindungen der Klasse N,N"-substituiertes-n-Phenylendiamin und Dihydrochinolin-Derivate. Ein Schutz vor Ozoneinwirkung erfolgt auch durch einige Dithiocarbamate, Harnstoff- und Thioharnstoff-Derivate, n-Alkoxy-N -Alkylanilin usw.

Der Wirkungsmechanismus von Ozonschutzmitteln hat in den letzten Jahren die Aufmerksamkeit vieler Wissenschaftler auf sich gezogen. Als Ergebnis der Untersuchung der Wirkung von Ozonschutzmitteln auf die kinetischen Muster der Ozonisierung und Rissbildung von Gummi und Gummi. Zu dieser Frage gibt es verschiedene Ansichten.

Die Bildung einer durchgehenden Schutzschicht auf der Gummioberfläche durch ein migrierendes Ozonschutzmittel, dessen Reaktionsprodukte mit Ozon und Reaktionsprodukte von Ozon mit Gummi, an denen das Ozonschutzmittel beteiligt ist, wird vielfach diskutiert.

Es wird angenommen, dass der letztere Reaktionstyp entweder zur Aufhebung des Bruchs von Makromolekülen oder zur Vernetzung ihrer Fragmente führt.

Die Bildung einer Oberflächenschicht aus einem Ozonschutzmittel oder Produkten seiner Wechselwirkung mit Ozon, die Gummi wirksam schützen, ist nur zu erwarten, wenn sie sich in einem harzartigen Zustand befinden und während der Migration eine durchgehende, gleichmäßige Schicht bilden können. Tatsächlich fällt die Ozonbeständigkeit von NR-Kautschuk, der kristallines Ozonschutzmittel N-Phenyl-N"-isopropyl-p-phenylendiamin (FPPD) enthält, laut Experimenten in einigen Fällen sogar etwas höher aus, bevor das Ozonschutzmittel an die Oberfläche zu wandern beginnt als nach der Bildung einer verblichenen FPPD-Schicht. Dies ist offensichtlich darauf zurückzuführen, dass, obwohl einzelne kristalline Bildungen von Ozonschutzmitteln eine gewisse Schutzwirkung auf Gummi haben können, in den Intervallen zwischen solchen Bildungen "schwache" Stellen auf dem Gummi erscheinen sollten, bedingt durch auf die Verarmung der Oberflächenschicht des Gummis an Ozonschutzmittel aufgrund seines Ausbleichens und das Fehlen eines rein mechanischen Schutzes aufgrund von Ozonschutzmittelkristallen.

Die entscheidende Bedeutung der Migration von Ozonschutzmitteln der Kristallstruktur an die Oberfläche für die Wirksamkeit ihrer Schutzwirkung kann bezweifelt werden, da sich die Schutzwirkung von Ozonschutzmitteln in der Regel bereits bei Dosierungen zeigt, die die Grenze ihrer Löslichkeit in Kautschuk nicht überschreiten. So ist N-Phenyl-.N"-isopropyl-n-phenylendiamin in Kautschuken von NK und anderen unpolaren Kautschuken bei einer Konzentration von 1–2 Gewichtsteilen pro Kautschuk wirksam. Wahrscheinlich ist das Ozonschutzmittel in der Oberflächenkautschukschicht gelöst .

Der Mechanismus der Schutzwirkung, der auf der Vernetzung von Fragmenten von Makromolekülen oder auf der Beseitigung ihres Zerfalls beruht, erscheint wahrscheinlich, bedarf jedoch weiterer experimenteller Bestätigung.

Ein weit verbreitetes Konzept ist, dass Ozonschutzmittel auf der Gummioberfläche Ozon binden und es daran hindern, mit dem Gummi in Wechselwirkung zu treten.

Unsere Studien zur Wirkung von Ozonschutzmitteln auf die Reaktion von Kautschuk mit Ozon (in CCl4-Lösung) zeigten, dass Ozonschutzmittel die Natur der kinetischen Kurve der Ozonisierung von Kautschuk nicht beeinflussen und die Aktivierungsenergie des Prozesses praktisch nicht verändern. In Gegenwart eines Ozonschutzmittels nimmt nur die Gesamtmenge an absorbiertem Ozon zu. Wie sich jedoch aus den Daten zur Akkumulation von sauerstoffhaltigen Gruppen ergibt, nimmt in diesem Fall die Reaktionsgeschwindigkeit des Kautschuks selbst mit Ozon ab. Gleichzeitig nimmt auch die Zerstörungsrate von Makromolekülen ab. Unter diesen Bedingungen erfolgt eine gleichzeitige Ozonisierung von Kautschuk und Ozonschutzmittel.

Studien zur Ozonisierungskinetik des Ozonschutzmittels selbst (in Lösung) zeigten, dass die Aktivierungsenergie dieser Reaktion für FPPD etwas höher ist als für Kautschuk (1.4 kcal/mol), und die Wechselwirkungsrate dieses Ozonschutzmittels mit Ozon im gesamten interessierenden Temperaturbereich übersteigt die Ozonisierungsrate von Kautschuk (wenn das Gewichtsverhältnis von Kautschuk und Ozonschutzmittel 100:5 beträgt).

All dies deutet darauf hin, dass die Reaktion des Ozonschutzmittels mit Ozon auf der Gummioberfläche eine gewisse Rolle beim Schutz von Gummi vor Ozonalterung spielt. Die Reaktionsgeschwindigkeit verschiedener Ozonschutzmittel korreliert jedoch nicht mit ihrer Wirksamkeit beim Kautschukcracken, sodass der Prozess für die Schutzwirkung verschiedener Verbindungen nicht entscheidend ist.

Das Vorstehende lässt den Schluss zu, dass es derzeit keine allgemein akzeptierte und ausreichend begründete Sichtweise zum Wirkungsmechanismus von Ozonschutzmitteln gibt. Dieses Problem erfordert eine ernsthafte Untersuchung. Dieser Mechanismus ist jedoch vermutlich für verschiedene Arten von Verbindungen unterschiedlich, und wahrscheinlich wirkt eine Art von Ozonschutzmitteln nicht nach einem, sondern nach unterschiedlichen Mechanismen.

Die Schutzwirkung von Ozonschutzmitteln nimmt mit steigender Konzentration zu. In der Praxis ist jedoch die Verwendung von Ozonschutzmitteln in Konzentrationen, die ihre Löslichkeitsgrenze deutlich überschreiten, nicht möglich, daher Kombinationen bestehend aus zwei Ozonschutzmittel mit überwiegend unterschiedlichen chemischen Strukturen. Die wirksamsten Systeme von Ozonschutzmitteln, bestehend aus FPPD, Paraoxyneozon (PON), Acetonanil und einer Reihe anderer Produkte, erhöhen τ u unter atmosphärischen Bedingungen um ein Vielfaches.

Wachse.

Einige Mischungen von Kohlenwasserstoffen der Paraffin-, Isoparaffin- und Naphthenreihe, die Produkte mit ähnlichen Eigenschaften wie Wachse sind, bieten einen physikalischen Schutz von Kautschuk vor atmosphärischer Alterung. Wachse mit einer Molekülkettenlänge von 20-50 Kohlenstoffatomen haben optimale Schutzeigenschaften. Wachse wirken hauptsächlich nur in statisch beanspruchten Gummis. Die Schutzwirkung von Wachsen beruht auf ihrer Fähigkeit, auf der Gummioberfläche einen kontinuierlichen Film zu bilden, der die Wechselwirkung von Gummi mit Ozon verhindert. Die Essenz des Phänomens der Filmbildung ist folgende: Beim Abkühlen des Kautschuks nach dem Vulkanisationsprozess bildet das in die Kautschukmischung eingebrachte Wachs eine übersättigte Lösung im Kautschuk, aus der es anschließend auskristallisiert. Die Kristallisation eines Stoffes aus einer übersättigten Lösung in einem Polymer kann sowohl in der Masse als auch an seiner Oberfläche erfolgen („Fading“). Letzteres führt zur Bildung eines Schutzfilms.

Die Wirksamkeit der Schutzwirkung von Wachsen hängt in erster Linie von der Ozondurchlässigkeit dieses Films ab, die durch die Filmdicke und die grundlegenden physikalisch-chemischen Eigenschaften des Wachses bestimmt wird. Daneben hängt die Wirksamkeit des Wachses stark von der Einsatztemperatur des Gummis ab; meist lässt mit steigender Betriebstemperatur die Schutzwirkung des Wachses nach. Je höher der Schmelzpunkt des Wachses (innerhalb bestimmter Grenzen), desto größer der Temperaturbereich, unter sonst gleichen Bedingungen kann es funktionieren. Bei einer Erhöhung der Betriebstemperatur von Gummi müssen Wachse mit höherem Schmelzpunkt verwendet werden. Es ist erwiesen, dass ein wirksamer Schutz gegeben ist, wenn die Betriebstemperatur des Gummis 15-20 °C unter dem Schmelzpunkt des Wachses liegt. Dieser Wert sinkt mit zunehmender Wachsdosierung und dem Einsatz von Mischwachsen.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Schmelztemperatur nicht als eindeutiges Merkmal eines bestimmten wachsartigen Zustands einer Substanz mit einem breiten Erweichungstemperaturbereich dienen kann, wurden neue Eigenschaften von Wachsen vorgeschlagen - die Onset-Temperatur und die vollständige Erweichungstemperatur, die bestimmt werden durch Untersuchung der thermomechanischen Eigenschaften von Wachsen. Durch die Verwendung dieser Parameter konnte festgestellt werden, dass im Gegensatz zu den oben genannten nach den Daten beschleunigter Labortests die Schutzwirkung einer Reihe von Wachsen mit zunehmender Temperatur (von 25 auf 57 ° C) zunimmt.

Die Abhängigkeit der Wirksamkeit der Schutzwirkung einer Reihe von Wachsen von ihrer Dosierung während der atmosphärischen Alterung von statisch beanspruchtem Gummi wird entweder durch eine Sättigungskurve oder eine extreme Kurve beschrieben.

Die Grenze der effektiven Wachskonzentration ist offenbar mit einer hohen Übersättigung der Wachslösung im Gummi verbunden, was zu einer intensiven Kristallisation des Wachses im Volumen beiträgt, was sich nur negativ auf die Gleichmäßigkeit auswirken kann und folglich , über die Beständigkeit von Gummi gegen atmosphärische Rissbildung. Unter Berücksichtigung der Daten über die Wirksamkeit von Schutzwachsen sowie deren negativen Einfluss auf eine Reihe von technologischen Eigenschaften von Kautschuk wird empfohlen, Wachse in Mengen von nicht mehr als drei Gewichtsteilen zu verwenden. Die größte Wirkung des Gummischutzes wird durch die kombinierte Verwendung von Ozonschutzmitteln und Wachsen erzielt, und die Wirkung solcher Zusammensetzungen ist größer als die additive Wirkung beider Komponenten. Dies lässt sich dadurch erklären, dass bei Vorhandensein eines Wachsfilms auf der Gummioberfläche das Ozonschutzmittel bei jedem Gehalt davon im Gummi hineindiffundiert. Die Menge des in den Film übertragenen Ozonschutzmittels wird durch das Vertriebsgesetz bestimmt. Die Berechnung zeigt, dass beim Einbringen in den Kautschuk 2 Gew. h. FPPD (weniger als die Löslichkeitsgrenze), sein Gehalt in der monomolekularen Oberflächenschicht des Kautschuks ist zwei Größenordnungen geringer als in dem auf dem Kautschuk gebildeten Wachsfilm mit einer Dicke von 10 mk(die Löslichkeit dieses Ozonschutzmittels in Paraffin beträgt etwa 0,1 %). Somit trägt Wachs zu einem starken Anstieg des Ozonschutzmittelgehalts auf der Gummioberfläche bei, der gleichmäßig in einem kontinuierlichen Film verteilt ist.

Besonderheiten der Kautschukalterung in den Tropen

Die Hauptmerkmale des tropischen Klimas, das für niedrige geografische Breiten (von 0 bis 30 °) charakteristisch ist, sind:

hohes Gesamtniveau der Sonneneinstrahlung, das sich im Laufe des Jahres nur wenig ändert. Eine große Menge direkter Sonneneinstrahlung und ein hoher Anteil an ultravioletten Strahlen im Sonnenspektrum; höhere durchschnittliche Jahrestemperatur im Vergleich zu anderen Klimazonen. Besonders charakteristisch ist die große Schwankung der Tagestemperaturen. In dieser Hinsicht gibt es in den trockenen Tropen auch eine höhere durchschnittliche maximale Jahrestemperatur (der Durchschnitt der maximalen Temperaturen in jedem Monat); hoher Wert der relativen Luftfeuchte (in den feuchten Tropen), der vor allem bei Kautschuken aus polaren Kautschuken eine Rolle spielt. Die Folge hoher Luftfeuchtigkeit ist das Vorhandensein verschiedener Mikroorganismen, die in einigen Fällen zum Auftreten von Schimmel auf Gummi führen.

Obwohl die Ozonkonzentration in den Tropen geringer ist als in anderen Klimazonen, schreitet die Alterung von Gummi in den Tropen durch die Kombination mit intensiver Sonneneinstrahlung und hoher Lufttemperatur viel schneller voran als in gemäßigten Klimazonen. Kautschuke aus instabilen Kautschuken, die keine speziellen Schutzmittel enthalten, brechen in tropischem Klima innerhalb von 2-3 Monaten, manchmal nach mehreren Tagen.Gleiche Kautschuke, die mit wirksamen Ozonschutzmitteln und Wachsen geschützt sind, werden mehrere Jahre lang nicht verändert. Ein Vergleich der Alterungsraten von Gummi in einigen Klimazonen zeigt, dass die Alterungsrate stetig ansteigt, wenn sie den folgenden Punkten ausgesetzt wird: Moskau, Batumi, Taschkent, Indonesien. Die Beschleunigung des Prozesses hängt von der Art des Kautschuks ab und ist sehr unterschiedlich, zum Beispiel in Indonesien beschleunigt sich die Alterung im Vergleich zu Batumi um das 2,7- bis 8-fache und im Vergleich zu Moskau um das 25-fache.

VERÄNDERUNGEN DER MECHANISCHEN EIGENSCHAFTEN VON GUMMI WÄHREND DER THERMISCHEN ALTERUNG

Hitzebeständigkeit - die Fähigkeit von Gummi, seine Eigenschaften beizubehalten, wenn es erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird. Üblicherweise bezieht sich dieser Begriff auf die Beständigkeit gegen thermische Alterung, bei der sich die chemische Struktur des Elastomers verändert. Die Veränderung der Eigenschaften von Gummi während der thermischen Alterung ist irreversibel.

Die Temperaturabhängigkeit der Alterungsrate gehorcht oft formal der Arrhenius-Gleichung, die es ermöglicht, den Grad der Veränderung von Eigenschaftsindikatoren vorherzusagen. Die maximal zulässige Temperatur für Dauer- (mehr als 1000 h) und Kurzzeit- (168 h) Einsatz von Kautschuken auf Basis verschiedener Kautschuke an Luft (Reduzierung der Zugfestigkeit bis 3,5 MPa bzw. relative Bruchdehnung bis 70 %) ist (°C): AC – mehr als 149 und 177, FC (Aminvulkanisation) –177 und mehr als 177, BNK (Peroxidvulkanisation) – mehr als 107 und 149, BNK („Cadmat“-Vulkanisation) –135 und 149, EHGK-121 und 149, BBK-121 und 149, BK (Harzvulkanisation) –135 und 149, EPT (Peroxidvulkanisation) –149 bzw. mehr als 149.

Im Folgenden werden die Merkmale der thermischen Alterung und der Einfluss der Zusammensetzung der Kautschukmischung auf die Veränderung der mechanischen Eigenschaften von Kautschuken auf Basis verschiedener Kautschuke unter statischer Belastung betrachtet. Um die Beständigkeit gegen thermische Alterung zu charakterisieren, können Sie die Verhältnisse (in %) verwenden:

,
,

wo F 0 ε und F ε  bedingte Spannung bei einer gegebenen Dehnung beim Dehnen der Probe mit einer gegebenen Geschwindigkeit; F 0 P und F P – Zugfestigkeit; ε 0 r und ε r  relative Bruchdehnung vor und nach Alterung.

Kautschuk auf Basis von Isoprenkautschuk. (PI)

Bei gleichem Vulkanisationssystem haben Kautschuke auf PI-Basis die minimale Beständigkeit gegen thermische Alterung. Bei 80–140°C laufen gewöhnlich die Reaktionen der Zerstörung des räumlichen Netzwerks des Vulkanisats ab und bei 160°C die Reaktionen der Vernetzung von Kautschuk-Makromolekülen. Die Änderung der mechanischen Eigenschaften ist größtenteils auf die Zerstörung von Makromolekülen zurückzuführen, deren Intensität in Luft zunimmt. Gleichzeitig der Wert F P und v sinkt mehr als ε P. Aus der Sinkgeschwindigkeit berechnete Aktivierungsenergie F P , ε P und v Thiuramvulkanisat NC mit Ruß beträgt 98-103 kJ/mol.

Inhalt

Anmerkung.

Einführung.

1. Literarische Rezension.
1.1. Einführung.

1.2. Gummialterung.

1.2.1. Arten des Alterns.

1.2.2. Thermische Alterung.

1.2.3. Ozonalterung.

1.3. Antioxidantien und Antiozonantien.

Die wirksamsten Antioxidantien und Ozonschutzmittel sind sekundäre aromatische Amine.
Sie werden weder in trockener Form noch in Lösungen durch molekularen Sauerstoff oxidiert, jedoch bei thermischer Alterung und im dynamischen Betrieb durch Kautschukperoxide oxidiert, was zu Kettentrennungen führt. Also Diphenylamin; N,N^-Diphenyl-n-phenylendiamin wird zu fast 90 % während der dynamischen Ermüdung oder thermischen Alterung von Gummi verbraucht. Dabei ändert sich lediglich der Gehalt an NH-Gruppen, während der Stickstoffgehalt im Kautschuk unverändert bleibt, was auf die Zugabe eines Antioxidans zum Kautschukkohlenwasserstoff hindeutet.
Antioxidantien dieser Klasse haben eine sehr hohe Schutzwirkung gegen thermische und Ozonalterung.
Einer der weit verbreiteten Vertreter dieser Gruppe von Antioxidantien ist N,N^-Diphenyl-n-phenylenedialin (Diafen FF).

Es ist ein wirksames Antioxidans, das die Beständigkeit von Kautschuken auf Basis von SDK, SKI-3 und Naturkautschuk gegenüber der Einwirkung wiederholter Verformungen erhöht. Diafen FF färbt Gummi.
Das beste Antioxidans zum Schutz von Gummi vor thermischer und Ozonalterung sowie vor Ermüdung ist Diafen FP, jedoch ist es relativ leicht flüchtig und lässt sich leicht mit Wasser aus Gummi extrahieren.
N-Phenyl-N^-isopropyl-n-phenylendiamin (Diaphen FP, 4010 NA, Santoflex IP) hat die folgende Formel:

1.4. Polyvinylchlorid.

1.4.1. PVC-Plastisole.

1.4.2. Der Mechanismus der Verkleisterung von Plastisolen.

2. Wahl der Forschungsrichtung.

3. Spezifikationen für das Produkt.

3.1. Technische Anforderungen.

3.1.1. Dispersion PD-9 muss gemäß den Anforderungen dieser Technischen Spezifikation nach den Regeln der Technik in der vorgeschriebenen Weise hergestellt werden.

3.2. Sicherheitsanforderungen.

3.2.2. Dispersion PD-9 ist eine wenig toxische Substanz. Bei Kontakt mit den Augen diese mit Wasser spülen. Produkt auf der Haut durch Waschen mit Wasser und Seife entfernen.

3.3. Testmethoden.

3.3.1. Mindestens drei Punktproben werden genommen, dann werden sie vereinigt, gründlich gemischt und eine Durchschnittsprobe wird durch Vierteln gezogen.

3.3.2. Erscheinungsdefinition. Das Aussehen wird während der Probenahme visuell bestimmt.

3.3.3. Bestimmung der Krümelgröße. Um die Größe der PD-9-Dispersionskrümel zu bestimmen, wird ein metrisches Lineal verwendet.

3.3.4. Bestimmung der Masse der PD-9-Dispersion in einem Plastikbeutel. Zur Bestimmung der Masse der PD-9-Dispersion in einem Plastikbeutel wird eine Waage vom Typ RN-10Ts 13M verwendet.

3.3.5. Bestimmung der Mooney-Viskosität. Die Bestimmung der Mooney-Viskosität basiert auf dem Vorhandensein einer bestimmten Menge der Polymerkomponente in der PD-9-Dispersion.

3.4. Herstellergarantie.

4. Experimenteller Teil.

Zubereitung einer Anti-Aging-Paste.

Die Reihenfolge des Ladens der Zutaten.

Bestimmung der rheologischen Eigenschaften von Anti-Aging-Pasten.

5. Erzielte Ergebnisse und deren Diskussion.

Dies verringert die Reaktivität des Wasserstoffatoms.

Tabelle 4
Viskositätsindikatoren nach Mooney-Paste (P-9)
Erste Indikatoren Indikatoren nach Lagerung der Paste für 2 Monate
10 8
13 14
14 18
14 15
17 25

Tabelle 5

1-9 2-9 3-9 4-9
1 2 3 4 5
Bedingte Zugfestigkeit, MPa 19,8 19,7 18,7 19,6
Nennspannung bei 300 %, MPa 2,8 2,8 2,3 2,7

Liste der Symbole.

PVC - Polyvinylchlorid
Diaphen FF – N,N^ – Diphenyl – n – Phenylendiamin
Diaphen FP - N - Phenyl - N ^ - Isopropyl - n - Phenylendiamin
DBP - Dibutylphthalat
SKI-3 - Isoprenkautschuk
P-9 - Anti-Aging-Paste

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