Problem zwiększenia trwałości wyrobów gumowych jest bezpośrednio związany ze wzrostem odporności na ubój różnego rodzaju starzenia. Jednym z najbardziej rozpowszechnionych i destrukcyjnych rodzajów starzenia jest starzenie atmosferyczne gum, które dotyczy prawie wszystkich produktów, które mają kontakt z powietrzem podczas pracy lub przechowywania.

Starzenie atmosferyczne to kompleks fizycznych i chemicznych przemian rzezi, zachodzących pod wpływem atmosferycznego ozonu i tlenu, promieniowania słonecznego i ciepła.

W warunkach atmosferycznych, a także podczas starzenia cieplnego, gumy stopniowo tracą swoje właściwości sprężyste, niezależnie od tego, czy znajdują się w stanie naprężonym czy nienaprężonym.

Szczególnie intensywnie starzeją się kauczuki na bazie NK z lekkimi wypełniaczami. Zauważalna zmiana właściwości kauczuków wykonanych z kauczuków butadienowo-nitrylowych, kauczuków butadienowo-styrenowych oraz kauczuków nairytowych następuje szybko (po 1-2 latach). Oprócz stosunkowo szybkiej zmiany koloru warstwa wierzchnia najpierw mięknie, a następnie stopniowo staje się twarda i nabiera wyglądu skóry tłoczonej. Jednocześnie powierzchnia pokryta jest siecią pęknięć w wyniku jednoczesnego działania na nią ozonu i sił rozciągających. Pękanie gum w warunkach atmosferycznych następuje ze stosunkowo dużą szybkością i dlatego jest najniebezpieczniejszym rodzajem starzenia.

Do ochrony gum przed pękaniem stosuje się dwa rodzaje sprzętu ochronnego:

· Antyozonanty;

Skuteczne zmniejszenie szybkości zmian właściwości fizykomechanicznych kauczuków podczas starzenia atmosferycznego, a także termicznego, można osiągnąć za pomocą przeciwutleniaczy, głównie w kauczukach opartych na NC.

Wytrzymałość cieplna- zdolność gum do zachowania właściwości pod wpływem podwyższonych temperatur. Zwykle termin ten oznacza odporność na starzenie termiczne, podczas którego następuje zmiana struktury chemicznej elastomeru. Zmiana właściwości gum podczas starzenia termicznego jest nieodwracalna.

Przy tym samym systemie wulkanizacji gumy mają minimalną odporność na starzenie termiczne na bazie kauczuku izoprenowego. W temperaturze 80-140°C zwykle zachodzą reakcje niszczenia sieci przestrzennej wulkanizatu, a w temperaturze 160°C zachodzą reakcje sieciowania makrocząsteczek kauczuku. Zmiana właściwości mechanicznych jest w dużej mierze spowodowana zniszczeniem makrocząsteczek, których intensywność wzrasta w powietrzu.

Guma na bazie kauczuku butadienowo-styrenowego (SBR) są bardziej odporne na ciepło (ponadto żaroodporność znacznie wzrasta wraz ze wzrostem czasu trwania wulkanizacji) i jest mniej podatny na utlenianie niż kauczuki na bazie kauczuku izoprenowego. Stopień usieciowania wzrasta wraz ze wzrostem temperatury i czasem starzenia.

Zazwyczaj wypełniacze mineralne zapewniają wyższą odporność na starzenie termiczne kauczuków na bazie SBR w porównaniu do sadzy. Stopień wpływu wypełniaczy zależy od składu mieszanki gumowej i warunków starzenia.

Guma na bazie kauczuku butadienowo-nitrylowego (NBR) odporność na starzenie termiczne wzrasta wraz ze wzrostem zawartości akrylonitrylu (AN) w gumie. Kauczuki wulkanizowane siarką mają minimalną odporność na starzenie termiczne.

Termiczne starzenie gum na bazie kauczuku chloroprenowego zachodzi sieciowanie makrocząsteczek. Jako wypełniacze zastosowano sadzę, dwutlenek krzemu, wypełniacze mineralne. Jako zmiękczacze stosuje się poliestry, sulfoestry, rubrax, kumaron-inden i żywicę naftową.

Odporność termiczną można zwiększyć dodając do mieszanki gumowej olej parafinowy, difenyloaminę, alkilowane diaminy i przeciwutleniacze fenolowe oraz mieszaniny różnych przeciwutleniaczy.

Starzenie termokompresyjne jest najważniejsze dla gum stosowanych jako materiały uszczelniające. W tym przypadku odporność na starzenie szacowana jest na podstawie wyników pomiaru relaksacji naprężeń ściskających i odkształcenie szczątkowe przy ściskaniu (ODS). Odporność termiczną gum pod ściskaniem charakteryzują również następujące wskaźniki: τ (T; 50%) i τ (T; 80%) - czas starzenia w temperaturze T do osiągnięcia wartości ODS, odpowiednio 50 i 80%; T ( τ , 50%) i T ( τ , 80%) - temperatura starzenia w czasie τ , przy której wartość ODS osiąga odpowiednio 50 i 80%.

Wartość ODS gwałtownie wzrasta, a naprężenie kontaktowe maleje w pierwszym okresie starzenia, wówczas wartości te zmieniają się znacznie wolniej. Wzrost temperatury prowadzi również do znacznego przyspieszenia relaksacji naprężeń i wzrostu NDS. Dlatego małe odchylenia temperatury lub czasu starzenia mogą znacząco zmienić te wskaźniki w początkowym okresie starzenia.

Odporność gum na starzenie termiczne podczas ściskania zależy głównie od rodzaju gumy, struktury i gęstości siatki przestrzennej oraz warunków badania.

Wydłużenie czasu trwania wulkanizacji zawsze prowadzi do zmniejszenia ODS, ponieważ zwykle zwiększa to gęstość sieci, a w wulkanizatach siarkowych zmniejsza się stopień siarczkowania wiązań poprzecznych.

Obecność wilgoci i śladów zasad w mieszance gumowej zmniejsza odporność na ściskanie termiczne. Szybkość relaksacji naprężeń wzrasta wraz ze wzrostem wilgotności w środowisku obojętnym lub w powietrzu.

Aby stworzyć kauczuki o nowych właściwościach, bardzo obiecujące jest zastosowanie w mieszankach gumowych nowych wielofunkcyjnych dodatków chemicznych. Po zmieszaniu kauczuków z takimi dodatkami powstają kompozycje, których zastosowanie umożliwia znaczną zmianę właściwości zarówno mieszanek kauczukowych, jak i kauczuków z nich otrzymywanych.

Możliwość zastosowania dodatków wielofunkcyjnych związana jest z ich budową chemiczną, stanem skupienia oraz wpływem na strukturę kompozycji elastomerowych. Właściwy dobór i wprowadzenie dodatków do mieszanki gumowej może ułatwić jej przetwarzanie (efekt uplastyczniający), zmienić lepkość, wytrzymałość kohezyjną, parametry wulkanizacji i wiele innych cech.

W zależności od budowy chemicznej i ilości dodatków wielofunkcyjnych właściwości gum otrzymanych z takich kompozycji (sprężystość, mrozoodporność i żaroodporność, wytrzymałość, charakterystyka dynamiczna i zmęczeniowa, twardość i odporność na ścieranie itp.) ulegają znacznym zmianom.

Zaletą dodatków wielofunkcyjnych jest ich dostępność. W związku z tym obecnie stosuje się lub testuje w mieszankach gumowych szeroką gamę produktów pochodzenia naturalnego i syntetycznego. Na przykład akrylany olioeterowe są plastyfikatorami przetwarzającymi i wypełniaczami wzmacniającymi w kompozycji wulkanizacyjnej; parafiny (oleoetyleny) ułatwiają przetwarzanie mieszanek i chronią gumy przed pękaniem ozonowym; kwasy tłuszczowe (kwasy oleoetylenokarboksylowe) nie tylko obniżają lepkość mieszanek gumowych, ale również wpływają na sieciowanie gumy, zwiększając wydajność systemów wulkanizacyjnych.

Dodatki technologiczne - dodatki docelowe, które dodawane do mieszanek gumowych w niewielkich ilościach poprawiają ich właściwości technologiczne.

Składniki poprawiające przetwarzalność mieszanek gumowych i stosowane od dawna w przemyśle gumowym to głównie płynne i termoplastyczne plastyfikatory. Jednak wpływając pozytywnie na właściwości technologiczne mieszanek, wpływają negatywnie na właściwości użytkowe gum.

Ze względu na swój chemiczny charakter dodatki technologiczne dzieli się na:

1.Kwasy tłuszczowe i ich pochodne (sole i estry).

2. Plastyfikatory emulsyjne.

3. Wysokowrzące poliglikole.

4. Żywice (kwasy żywiczne i ich pochodne).

11.Właściwości i rodzaje okularów

Szkło nazywany jest stałym, amorficznym materiałem termoplastycznym otrzymywanym przez przechłodzenie stopionego materiału z różnych tlenków. W skład szkła wchodzą tlenki kwasotwórcze (SiO 2, A 12 O 3, B 2 O 3 itd.), a także tlenki zasadowe (K 2 O, CaO, Na 2 O itd.), które go nadają specjalne właściwości i kolor ... Tlenek krzemu SiO 2 jest podstawą prawie wszystkich szkieł i jest zawarty w ich składzie w ilości 50...100%. W zależności od przeznaczenia szkło dzieli się na: konstrukcyjne (okna, ekspozytory itp.), gospodarcze (pojemniki szklane, naczynia, lustra itp.) oraz techniczne (optyczne, świetlne i elektryczne, laboratoryjne chemiczne, przyrządowe itp.).

Właściwości optyczne są ważnymi właściwościami szkła. Zwykłe szkło przepuszcza około 90%, odbija - 8% i pochłania - 1% światła widzialnego. Właściwości mechaniczne szkła charakteryzują się wysoką odpornością na ściskanie oraz niską wytrzymałością na rozciąganie.

Odporność szkła na ciepło zależy od różnicy temperatur, jaką może wytrzymać bez pękania przy szybkim schłodzeniu w wodzie. Dla większości szkieł odporność temperaturowa waha się od 90 do 170°C, a dla szkła kwarcowego, składającego się z czystego SiO 2 jest to 1000 °C. Główną wadą szkła jest jego wysoka kruchość.

1. PRZEGLĄD LITERACKI.
1.1. WPROWADZANIE
1.2. STARZENIE GUMY.
1.2.1. Rodzaje starzenia.
1.2.2. Starzenie cieplne.
1.2.3. Starzenie się ozonu.
1.3. ŚRODKI PRZECIWSTARZENIA I ANTYZONANTY.
1.4. CHLOREK WINYLU.
1.4.1. Plastizole PCV.

2. WYBÓR KIERUNKU BADAŃ.
3. WARUNKI TECHNICZNE PRODUKTU.
3.1. WYMAGANIA TECHNICZNE.
3.2. WYMAGANIA BEZPIECZEŃSTWA.
3.3. METODY TESTOWE.
3.4. GWARANCJA PRODUCENTA.
4. EKSPERYMENTALNY.
5. UZYSKANE WYNIKI I ICH DYSKUSJA.
WNIOSKI.
WYKAZ UŻYWANEJ LITERATURY:

Adnotacja.

Stosowane w postaci past o dużej masie cząsteczkowej przeciwutleniacze znajdują szerokie zastosowanie w krajowym i zagranicznym przemyśle do produkcji opon i wyrobów gumowych.
W niniejszej pracy badamy możliwość uzyskania pasty przeciwstarzeniowej opartej na połączeniu dwóch przeciwutleniaczy diafenu FP i diafenu FF z polichlorkiem winylu jako medium dyspersyjnym.
Zmiany zawartości PCW i przeciwutleniaczy umożliwiają uzyskanie past odpowiednich do ochrony gum przed termicznym utlenianiem i starzeniem ozonowym.
Praca wykonana na stronach.
Wykorzystano 20 źródeł literackich.
Jest 6 stołów i.

Wstęp.

Najbardziej rozpowszechnionymi w ojczyźnie przemysłu były dwa antyoksydanty diafen FP i acetanyl R.
Niewielki asortyment reprezentowany przez dwa przeciwutleniacze wynika z wielu powodów. Produkcja niektórych przeciwutleniaczy przestała istnieć, np. neozone D, podczas gdy inne nie spełniają dla nich współczesnych wymagań, np. diafen FF, blaknie na powierzchni mieszanek gumowych.
Ze względu na brak krajowych przeciwutleniaczy oraz wysoki koszt analogów zagranicznych, w pracy zbadano możliwość zastosowania kompozycji przeciwutleniaczy diaphen FP i diaphene PF w postaci silnie skoncentrowanej pasty, ośrodka dyspersyjnego, w którym znajduje się PVC.

1. Przegląd literacki.
1.1. Wstęp.

Głównym celem tej pracy jest ochrona gum przed starzeniem cieplnym i ozonowym. Kompozycja diafenu FP z diafenem FF i poliwinyloliporydem (medium rozproszone) jest stosowana jako składniki chroniące gumę przed starzeniem. Proces produkcji pasty przeciwstarzeniowej opisano w części eksperymentalnej.
Pasta przeciwstarzeniowa stosowana jest w gumach na bazie kauczuku izoprenowego SKI-3. Kauczuki na bazie tej gumy są odporne na działanie wody, acetonu, alkoholu etylowego oraz nie są odporne na działanie benzyny, olejów mineralnych, zwierzęcych itp.
Podczas przechowywania gum i eksploatacji wyrobów gumowych zachodzi nieunikniony proces starzenia, prowadzący do pogorszenia ich właściwości. Dla polepszenia właściwości kauczuków stosuje się diafen FF w kompozycji z diafenem FP i polichlorkiem winylu, co również pozwala w pewnym stopniu rozwiązać problem blaknięcia kauczuków.

1.2. Starzenie się gum.

Podczas przechowywania gum, a także podczas przechowywania i eksploatacji wyrobów gumowych zachodzi nieunikniony proces starzenia, prowadzący do pogorszenia ich właściwości. W wyniku starzenia zmniejsza się wytrzymałość na rozciąganie, elastyczność i wydłużenie, zwiększa się utrata histerezy i twardość, zmniejsza się odporność na ścieranie, zmienia się plastyczność, wiązkość i rozpuszczalność niewulkanizowanej gumy. Ponadto w wyniku starzenia znacznie skraca się żywotność wyrobów gumowych. Dlatego zwiększenie odporności gumy na starzenie ma ogromne znaczenie dla zwiększenia niezawodności i wydajności wyrobów gumowych.
Starzenie jest wynikiem wystawienia gumy na działanie tlenu, ciepła, światła, a zwłaszcza ozonu.
Ponadto w obecności wielowartościowych związków metali i przy wielokrotnych odkształceniach przyspiesza się starzenie gum i gum.
Odporność wulkanizatów na starzenie zależy od wielu czynników, z których najważniejsze to:
- charakter gumy;
- właściwości przeciwutleniaczy, wypełniaczy i plastyfikatorów (olejów) zawartych w gumie;
- charakter substancji wulkanizujących i przyspieszaczy wulkanizacji (od nich zależy struktura i stabilność wiązań siarczkowych powstających podczas wulkanizacji);
- stopień wulkanizacji;
- rozpuszczalność i szybkość dyfuzji tlenu w gumie;
- stosunek objętości do powierzchni wyrobu gumowego (ze wzrostem powierzchni wzrasta ilość tlenu wnikającego w gumę).
Największą odpornością na starzenie i utlenianie charakteryzują się kauczuki polarne – butadien-nitryl, chloropren itp. Kauczuki niepolarne są mniej odporne na starzenie. O ich odporności na starzenie decydują przede wszystkim osobliwości budowy cząsteczki, położenie wiązań podwójnych oraz ich liczba w łańcuchu głównym. W celu zwiększenia odporności gum i gum na starzenie wprowadza się do nich przeciwutleniacze, które spowalniają utlenianie i starzenie.

1.2.1. Rodzaje starzenia.

Ze względu na to, że rola czynników aktywujących utlenianie jest różna w zależności od rodzaju i składu materiału polimerowego, rozróżnia się następujące typy starzenia zgodnie z dominującym wpływem jednego z czynników:
1) starzenie termiczne (termiczne, termooksydacyjne) w wyniku utleniania aktywowanego ciepłem;
2) zmęczenie - starzenie się w wyniku zmęczenia wywołanego działaniem naprężeń mechanicznych i procesów oksydacyjnych aktywowanych działaniem mechanicznym;
3) utlenianie aktywowane metalami o zmiennej wartościowości;
4) starzenie świetlne – w wyniku utleniania aktywowanego promieniowaniem ultrafioletowym;
5) starzenie się ozonu;
6) starzenie radiacyjne pod wpływem promieniowania jonizującego.
W pracy zbadano wpływ przeciwstarzeniowej dyspersji PVC na odporność termiczno-oksydacyjną i ozonową kauczuków na bazie kauczuków niepolarnych. Dlatego poniżej omówiono bardziej szczegółowo starzenie termiczno-oksydacyjne i ozonowe.

1.2.2. Starzenie cieplne.

Starzenie cieplne jest wynikiem jednoczesnej ekspozycji na ciepło i tlen. Procesy oksydacyjne są główną przyczyną starzenia cieplnego powietrza.
Większość składników wpływa na te procesy w takim czy innym stopniu. Sadza i inne wypełniacze adsorbują na swojej powierzchni antyoksydanty, zmniejszają ich stężenie w gumie, a tym samym przyspieszają starzenie. Silnie utlenione sadza może katalizować utlenianie gumy. Sadza niskoutleniona (piecowa, termiczna) z reguły spowalnia utlenianie gum.
Wraz ze starzeniem cieplnym gum, które zachodzi w podwyższonych temperaturach, prawie wszystkie podstawowe właściwości fizyczne i mechaniczne ulegają nieodwracalnym zmianom. Zmiana tych właściwości zależy od stosunku procesów strukturowania i niszczenia. Podczas starzenia cieplnego większości kauczuków na bazie kauczuków syntetycznych dominuje struktura, której towarzyszy spadek elastyczności i wzrost sztywności. Podczas starzenia termicznego gum wykonanych z naturalnego i syntetycznego kauczuku izopropenowego i kauczuku butylowego w większym stopniu rozwijają się procesy destrukcyjne, prowadzące do zmniejszenia naprężeń konwencjonalnych przy danym wydłużeniu i wzrostu odkształceń resztkowych.
Stosunek wypełniacza do utleniania będzie zależał od jego charakteru, rodzaju inhibitorów wprowadzonych do gumy oraz charakteru wiązań wulkanizacyjnych.
Przyspieszacze wulkanizacji, podobnie jak produkty i ich przemiany pozostające w kauczukach (merkaptany, węglany itp.), mogą uczestniczyć w procesach utleniania. Mogą powodować rozkład molekularny wodoronadtlenków, a tym samym pomagają chronić gumy przed starzeniem.
Charakter sieci utwardzania ma istotny wpływ na starzenie termiczne. W umiarkowanych temperaturach (do 70 °) wolna siarka i wiązania wielosiarczkowe spowalniają utlenianie. Jednak wraz ze wzrostem temperatury przegrupowanie wiązań wielosiarczkowych, w którym może uczestniczyć również wolna siarka, prowadzi do przyspieszonego utleniania wulkanizatów, które w tych warunkach są niestabilne. Dlatego konieczne jest dobranie grupy wulkanizacyjnej, która zapewni powstawanie wiązań poprzecznych odpornych na przegrupowanie i utlenianie.
W celu ochrony gum przed starzeniem cieplnym stosuje się przeciwutleniacze zwiększające odporność gum i gum na działanie tlenu, tj. substancje o właściwościach przeciwutleniających – przede wszystkim drugorzędowe aminy aromatyczne, fenole, bisfinole itp.

1.2.3. Starzenie się ozonu.

Ozon ma silny wpływ na starzenie się gum, nawet w niskich stężeniach. Czasami ujawnia się to już w procesie przechowywania i transportu wyrobów gumowych. Jeśli guma jest w stanie rozciągniętym, na jej powierzchni pojawiają się pęknięcia, których rozrost może prowadzić do pęknięcia materiału.
Ozon jest najwyraźniej związany z gumą poprzez podwójne wiązania z tworzeniem ozonków, których rozkład prowadzi do pęknięcia makrocząsteczek i towarzyszy mu powstawanie pęknięć na powierzchni rozciągniętych gum. Ponadto podczas ozonowania jednocześnie rozwijają się procesy oksydacyjne, przyczyniając się do wzrostu pęknięć. Szybkość starzenia się ozonu wzrasta wraz ze wzrostem stężenia ozonu, wielkością odkształcenia, wzrostem temperatury i pod wpływem światła.
Spadek temperatury prowadzi do gwałtownego spowolnienia tego starzenia. W warunkach testowych przy stałej wartości odkształceń; w temperaturach o 15-20 stopni Celsjusza wyższych niż temperatura zeszklenia polimeru starzenie się prawie całkowicie ustaje.
Odporność gum na ozon zależy głównie od chemicznej natury gumy.
Kauczuki na bazie różnych kauczuków można podzielić na 4 grupy ze względu na ich odporność na ozon:
1) szczególnie odporne kauczuki (fluoroelastomery, EPDM, KhSPE);
2) kauczuki odporne (kauczuk butylowy, peryt);
3) kauczuki umiarkowanie odporne, nie pękające pod wpływem stężenia ozonu atmosferycznego przez kilka miesięcy i odporne powyżej 1 godziny na stężenie ozonu około 0,001%, na bazie kauczuków chloroprenowych bez dodatków ochronnych oraz kauczuki na bazie kauczuków nienasyconych (NK, SKS , SKN, SKI -3) z dodatkami ochronnymi;
4) niestabilne gumy.
Najskuteczniejszą ochroną przed starzeniem się ozonu jest łączne stosowanie antyozontów i substancji woskowych.
Antyozonanty chemiczne obejmują N-podstawione aminy aromatyczne i pochodne dihydrochinoliny. Antyozonanty reagują na powierzchniach gumowych z ozonem z dużą szybkością, która jest znacznie wyższa niż szybkość interakcji między ozonem a gumą. W wyniku tego procesu starzenie się ozonu zostaje spowolnione.
Wtórne diaminy aromatyczne są najskuteczniejszymi środkami przeciwstarzeniowymi i antyozonowymi do ochrony gum przed wysoką temperaturą i starzeniem się ozonu.

1.3. Przeciwutleniacze i antyozonanty.

Najskuteczniejszymi przeciwutleniaczami i antyozonantami są drugorzędowe aminy aromatyczne.
Nie są one utleniane tlenem cząsteczkowym ani w postaci suchej, ani w roztworach, ale są utleniane przez nadtlenki gumy podczas starzenia cieplnego i podczas pracy dynamicznej, powodując rozdzielenie łańcuchów. Więc difenyloamina; N,N'-difenylo-nfenylenodiamina podczas zmęczenia dynamicznego lub starzenia cieplnego gum jest zużywana w prawie 90%. W tym przypadku zmienia się tylko zawartość grup NH, podczas gdy zawartość azotu w gumie pozostaje niezmieniona, co wskazuje na dodatek przeciwutleniacza do węglowodoru gumy.
Przeciwutleniacze tej klasy mają bardzo silne działanie ochronne przed starzeniem cieplnym i ozonowym.
Jednym z rozpowszechnionych przedstawicieli tej grupy przeciwutleniaczy jest N,N'-difenylo-n-fenylenodilina (diafen FF).

Jest skutecznym przeciwutleniaczem, który zwiększa odporność gum na bazie SDK, SKI-3 i kauczuku naturalnego na działanie wielokrotnych odkształceń. Diafen FF maluje gumę.
Diafen FP jest najlepszym przeciwutleniaczem chroniącym gumy przed starzeniem cieplnym i ozonowym oraz zmęczeniem, jednak charakteryzuje się stosunkowo dużą lotnością i jest łatwo ekstrahowany z gumy wodą.
N-Fenylo-N'-izopropylo-n-fenylenodiamina (Diafen FP, 4010 NA, Santoflex IP) ma następujący wzór:

Wraz ze wzrostem wartości grupy alkilowej podstawnika wzrasta rozpuszczalność drugorzędowych diamin aromatycznych w polimerach; zwiększona odporność na wymywanie wodą, zmniejszona lotność i toksyczność.
Podano charakterystykę porównawczą diafen FF i diafen FP, ponieważ w niniejszej pracy prowadzone są badania, które spowodowane są faktem, iż stosowanie diafenu FF jako samodzielnego produktu prowadzi do jego „blaknięcia” na powierzchni mieszanek gumowych i wulkanizatów . Ponadto pod względem działania ochronnego jest nieco gorszy od diafen FP; ma w porównaniu z tym ostatnim wyższą temperaturę topnienia, co niekorzystnie wpływa na jego rozkład w gumach.
PVC jest stosowany jako spoiwo (medium rozproszone) w celu uzyskania pasty opartej na kombinacjach przeciwutleniaczy diafen FF i diafen FP.

1.4. Chlorek winylu.

Polichlorek winylu jest produktem polimeryzacji chlorku winylu (CH2 = CHCl).
PVC jest dostępny w postaci proszku o wielkości cząstek 100-200 mikronów. PVC to polimer amorficzny o gęstości 1380-1400 kg/m3 i temperaturze zeszklenia 70-80 °C. Jest to jeden z najbardziej polarnych polimerów o silnych oddziaływaniach międzycząsteczkowych. Dobrze współpracuje z większością dostępnych na rynku plastyfikatorów.
Wysoka zawartość chloru w PVC sprawia, że ​​jest to materiał samogasnący. PVC to polimer ogólnego przeznaczenia technicznego. W praktyce mamy do czynienia z plastizolami.

1.4.1. Plastizole PCV.

Plastizole to dyspersje PVC w ciekłych plastyfikatorach. Ilość plastyfikatorów (ftalany dibutylu, ftalany dialkilu itp.) waha się od 30 do 80%.
W zwykłych temperaturach cząstki PCW praktycznie nie pęcznieją w tych plastyfikatorach, co sprawia, że ​​plastizole są stabilne. Po podgrzaniu do 35-40 ° C w wyniku przyspieszenia procesu pęcznienia (żelatynizacji) plastizole zamieniają się w silnie związane masy, które po schłodzeniu zamieniają się w materiały elastyczne.

1.4.2. Mechanizm żelatynizacji plastizoli.

Mechanizm żelowania jest następujący. Wraz ze wzrostem temperatury plastyfikator powoli wnika w cząsteczki polimeru, które zwiększają swój rozmiar. Aglomeraty rozpadają się na cząstki pierwotne. W zależności od wytrzymałości aglomeratów rozkład może rozpocząć się w temperaturze pokojowej. Wraz ze wzrostem temperatury do 80-100°C lepkość plastizolu silnie wzrasta, wolny plastyfikator zanika, a spęcznione ziarna polimeru wchodzą w kontakt. Na tym etapie, zwanym preżelatynizacją, materiał wygląda na całkowicie jednorodny, ale produkty z niego wykonane nie mają wystarczających właściwości fizycznych i mechanicznych. Żelatynizacja jest zakończona dopiero wtedy, gdy plastyfikatory są równomiernie rozprowadzone w polichlorku winylu, a plastizol zamienia się w jednorodną masę. W tym przypadku powierzchnia spęczniałych cząstek polimeru pierwotnego topi się i tworzy się plastyfikowany polichlorek winylu.

2. Wybór kierunku badań.

Obecnie w przemyśle krajowym głównymi składnikami chroniącymi gumę przed starzeniem się są diafen FP i acetyl R.
Zbyt mały asortyment reprezentowany przez dwa przeciwutleniacze tłumaczy się tym, że po pierwsze przestała istnieć część produkcji przeciwutleniaczy (neozon D), a po drugie inne przeciwutleniacze nie spełniają współczesnych wymagań (diafen FF).
Większość przeciwutleniaczy zniknie na gumowych powierzchniach. W celu zmniejszenia przebarwienia przeciwutleniaczy można stosować mieszaniny przeciwutleniaczy o właściwościach synergicznych lub addytywnych. To z kolei pozwala zaoszczędzić skąpe przeciwutleniacze. Proponuje się, aby zastosowanie kombinacji przeciwutleniaczy prowadziło się przez indywidualne dawkowanie każdego przeciwutleniacza, ale najbardziej celowe jest stosowanie przeciwutleniaczy w postaci mieszaniny lub w postaci kompozycji tworzących pastę.
Medium dyspersyjne w pastach to substancje niskocząsteczkowe, takie jak oleje ropopochodne, a także polimery – gumy, żywice, tworzywa termoplastyczne.
W pracy zbadano możliwość zastosowania polichlorku winylu jako spoiwa (środka dyspersyjnego) do uzyskania pasty opartej na kombinacjach przeciwutleniaczy diafen FF i diafen FP.
Badania wynikają z faktu, że zastosowanie diafenu FF jako samodzielnego produktu prowadzi do jego „blaknięcia” na powierzchni mieszanek gumowych i wulkanizatów. Ponadto pod względem działania ochronnego Diafen FF jest nieco gorszy od Diafen FP; ma w porównaniu z tym ostatnim wyższą temperaturę topnienia, co niekorzystnie wpływa na rozkład diafenu FF w gumach.

3. Specyfikacje produktu.

Ten warunek techniczny dotyczy dyspersji PD-9, która jest kompozycją polichlorku winylu z przeciwutleniaczem typu aminowego.
Dyspersja PD-9 przeznaczona jest do stosowania jako składnik mieszanek gumowych w celu zwiększenia odporności wulkanizatów na ozon.

3.1. Wymagania techniczne.

3.1.1. Dyspersja PD-9 musi być wyprodukowana zgodnie z wymaganiami niniejszych warunków technicznych przepisów technologicznych w określony sposób.

3.1.2. Pod względem wskaźników fizycznych dyspersja PD-9 musi być zgodna z normami określonymi w tabeli.
Tabela.
Nazwa wskaźnika Norma * Metoda badania
1. Wygląd. Rozproszenie okruchów od szarego do ciemnoszarego Zgodnie z pkt. 3.3.2.
2. Liniowy rozmiar miękiszu, mm, nie więcej. 40 Zgodnie z punktem 3.3.3.
3. Masa dyspersyjna w worku polietylenowym, kg, nie więcej. 20 Zgodnie z punktem 3.3.4.
4. Lepkość Mooneya, jednostka. Mooney 9-25 Zgodnie z klauzulą ​​3.3.5.
*) normy są określone po wydaniu partii pilotażowej i statystycznej obróbce wyników.

3.2. Wymagania bezpieczeństwa.

3.2.1. Dyspersja PD-9 jest substancją palną. Temperatura zapłonu nie niższa niż 150°C. Temperatura samozapłonu 500 ° C.
Środkiem gaśniczym do pożaru jest mgła wodna i piana chemiczna.
Środki ochrony osobistej - maska ​​przeciwgazowa makowa "M".

3.2.2. Dyspersja PD-9 jest substancją niskotoksyczną. W przypadku kontaktu z oczami przemyć wodą. Produkt, który dostał się na skórę, należy zmyć wodą z mydłem.

3.2.3. Wszystkie pomieszczenia robocze, w których prowadzone są prace z dyspersją PD-9 muszą być wyposażone w wentylację nawiewno-wywiewną.
Dyspersja PD-9 nie wymaga ustanowienia dla niego przepisów higienicznych (MPC i OBUV).

3.3. Metody testowe.

3.3.1. Pobrać co najmniej trzy próbki punktowe, następnie połączyć, dokładnie wymieszać i pobrać średnią próbkę przez ćwiartowanie.

3.3.2. Określenie wyglądu. Wygląd określa się wizualnie podczas pobierania próbek.

3.3.3. Oznaczanie wielkości miękiszu. Aby określić wielkość dyspersji okruchów PD-9, użyj linijki metrycznej.

3.3.4. Oznaczanie masy dyspersji PD-9 w worku polietylenowym. Do wyznaczenia masy dyspersji PD-9 w worku polietylenowym stosuje się wagę typu RN-10Ts 13M.

3.3.5. Oznaczanie lepkości Mooneya. Oznaczanie lepkości Mooneya opiera się na obecności pewnej ilości składnika polimerowego w dyspersji PD-9.

3.4. Gwarancja producenta.

3.4.1. Producent gwarantuje zgodność dyspersji PD-9 z wymaganiami niniejszej specyfikacji.
3.4.2. Gwarantowana trwałość dyspersji PD-9 wynosi 6 miesięcy od daty produkcji.

4. Część eksperymentalna.

W niniejszej pracy badamy możliwość zastosowania polichlorku winylu (PVC) jako spoiwa (środka dyspersyjnego) w celu uzyskania pasty opartej na kombinacjach przeciwutleniaczy diafen FF i diafen FP. Badany jest również wpływ tej dyspersji przeciwstarzeniowej na odporność termiczno-oksydacyjną i ozonową gum na bazie kauczuku SKI-3.

Przygotowanie pasty przeciwstarzeniowej.

Na ryc. 1. Pokazano instalację do przygotowania pasty przeciwstarzeniowej.
Preparat prowadzono w szklanej kolbie (6) o objętości 500 cm3. Kolbę ze składnikami ogrzewano na kuchence elektrycznej (1). Kolbę umieszcza się w wannie (2). Temperaturę w kolbie kontrolowano za pomocą termometru kontaktowego (13). Mieszanie odbywa się w temperaturze 70 ± 5 ° C przy użyciu mieszadła łopatkowego (5).

Rys. 1. Instalacja do przygotowania pasty przeciwstarzeniowej.
1 - kuchenka elektryczna z zamkniętą spiralą (220 V);
2 - kąpiel;
3 - termometr kontaktowy;
4 - stykowy przekaźnik termometru;
5 - mikser łopatkowy;
6 - szklana kolba.

Kolejność załadunku składników.

Kolbę załadowano obliczoną ilością diafenu FF, diafenu FP, stearyny i części (10% wag.) dibutyloftalanu (DBP). Następnie mieszanie prowadzono przez 10-15 minut, aż do uzyskania jednorodnej masy.
Następnie mieszaninę schłodzono do temperatury pokojowej.
Następnie mieszaninę załadowano polichlorkiem winylu i resztą DBP (9% wag.). Otrzymany produkt przeniesiono do porcelanowej zlewki. Ponadto produkt był termostatowany w temperaturach 100, 110, 120, 130, 140 ° C.
Skład powstałej kompozycji przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1
Skład pasty przeciwstarzeniowej P-9.
Składniki % wag. Ładowanie do reaktora, g
PCV 50,00 500,00
Diafen FF 15,00 150,00
Diafen FP (4010 NA) 15,00 150,00
DBF 19,00 190,00
Stearyna 1,00 10,00
Razem 100,00 1000,00

Do zbadania wpływu pasty przeciwstarzeniowej na właściwości wulkanizatów zastosowano mieszankę gumową na bazie SKI-3.
Powstała pasta przeciwstarzeniowa została wprowadzona do mieszanki gumowej na bazie SKI-3.
Składy mieszanek gumowych z pastą przeciwstarzeniową przedstawiono w tabeli 2.
Właściwości fizyczne i mechaniczne wulkanizatów określono zgodnie z GOST i TU podanymi w tabeli 3.
Tabela 2
Mieszanki gumowe.
Składniki Numery zakładek
I II
Kody mieszanek
1-9 2-9 3-9 4-9 1-25 2-25 3-25 4-25
Guma SKI-3 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
Siarka 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
Guanidy F 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00
Biały cynkowy 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00
Stearyna 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
Sadza P-324 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00
Diafen FP 1,00 - - - 1,00 - - -
Pasta przeciwstarzeniowa (P-9) - 2,3 3,3 4,3 - - - -
Pasta przeciwstarzeniowa P-9 (100оС *) - - - - - 2,00 - -
P-9 (120оС *) - - - - - - 2,00 -
P-9 (140оС *) - - - - - - - 2,00
Uwaga: (оС *) - temperatura wstępnego żelowania pasty jest podana w nawiasach (P-9).

Tabela 3
Przedmiot nr. Nazwa wskaźnika GOST
1 Siła warunkowa przy zerwaniu,% GOST 270-75
2 Napięcie warunkowe przy 300%,% GOST 270-75
3 Wydłużenie przy zerwaniu,% GOST 270-75
4 Wydłużenie resztkowe,% GOST 270-75
5 Zmiana powyższych wskaźników po starzeniu, powietrze, 100оС * 72 h,% GOST 9,024-75
6 Dynamiczna wytrzymałość na rozciąganie, tysiąc cykli, E? = 100% GOST 10952-64
7 Twardość Shore'a, standard GOST 263-75

Oznaczanie właściwości reologicznych pasty przeciwstarzeniowej.

1. Oznaczanie lepkości Mooneya.
Lepkość Mooneya określano za pomocą lepkościomierza Mooneya (GDR).
Produkcję próbek do testów oraz samo testowanie wykonujemy według metodyki opisanej w specyfikacji technicznej.
2. Wyznaczanie wytrzymałości kohezyjnej kompozycji pastowatych.
Po żelatynizacji i schłodzeniu do temperatury pokojowej próbki pasty przepuszczono przez szczelinę 2,5 mm rolek. Następnie z tych blach w prasie wulkanizacyjnej wykonano płyty o wymiarach 13,6*11,6 mm o grubości 2 ± 0,3 mm.
Po utwardzeniu płytek przez jeden dzień szpatułki wycięto nożem wykrawającym zgodnie z GOST 265-72, a następnie na maszynie wytrzymałościowej RMI-60 przy prędkości 500 mm / min. Obciążenie zrywające było określony.
Za wytrzymałość kohezyjną przyjęto obciążenie właściwe.

5. Uzyskane wyniki i ich dyskusja.

W badaniu możliwości zastosowania PVC, a także składu polarnych plastyfikatorów jako spoiw (ośrodków dyspersyjnych) do otrzymywania past na bazie kombinacji antyoksydantów diaphene FF i diaphene FP stwierdzono, że stop diaphene FF z diafenem FP w stosunku masowym 1:1 charakteryzuje się niską szybkością krystalizacji i temperaturą topnienia około 90 °C.
Niska szybkość krystalizacji odgrywa pozytywną rolę w produkcji plastizolu PVC wypełnionego mieszaniną przeciwutleniaczy. W tym przypadku zużycie energii na uzyskanie jednorodnej kompozycji, która nie złuszcza się w czasie, jest znacznie zmniejszone.
Lepkość stopu diafen FF i diafen FP jest zbliżona do lepkości plastizolu PVC. Pozwala to na mieszanie stopu i plastizolu w reaktorach z mieszadłami typu kotwicowego. Na ryc. 1 przedstawia schemat instalacji do produkcji past. Pasty są w zadowalający sposób odprowadzane z reaktora przed ich wstępną żelatynizacją.
Wiadomo, że proces żelatynizacji zachodzi w temperaturze 150°C i wyższej. Jednak w tych warunkach możliwa jest eliminacja chlorowodoru, który z kolei jest zdolny do blokowania ruchomego atomu wodoru w cząsteczkach amin drugorzędowych, które w tym przypadku są przeciwutleniaczami. Proces ten przebiega według następującego schematu.
1. Powstawanie polimerycznego wodoronadtlenku podczas utleniania kauczuku izoprenowego.
RH + O2 ROOH,
2. Jeden z kierunków rozkładu polimerycznego wodoronadtlenku.
ROOH RO ° + O ° H
3. Usuwając etap utleniania spowodowany cząsteczką przeciwutleniacza.
AnH + RO° ROH + An°,
gdzie An jest rodnikiem przeciwutleniającym, na przykład
4.
5. Właściwości amin, w tym drugorzędowych (diafen FF), tworzą aminy podstawione alkilem z kwasami mineralnymi według następującego schematu:
h
R- ° N ° -R + HCl + Cl-
h

Zmniejsza to reaktywność atomu wodoru.

Prowadząc proces żelatynizacji (wstępnej żelowania) w stosunkowo niskich temperaturach (100-140 °C) można uniknąć wyżej wymienionych zjawisk tj. zmniejszyć prawdopodobieństwo odszczepienia się chlorowodoru.
Końcowy proces żelowania daje pasty o lepkości Mooneya niższej niż wypełniana mieszanka gumowa i niskiej wytrzymałości kohezyjnej (patrz Rysunek 2.3).
Pasty o niskiej lepkości Mooneya, po pierwsze, są dobrze rozprowadzane w mieszance, a po drugie, drobne części składników tworzących pastę są w stanie łatwo migrować do warstw powierzchniowych wulkanizatów, chroniąc gumę przed starzeniem.
W szczególności w kwestii „rozdrabniania” kompozycji pastotwórczych dużą wagę przywiązuje się do wyjaśniania przyczyn pogorszenia właściwości niektórych kompozycji pod wpływem działania ozonu.
W tym przypadku początkowa niska lepkość past, a ponadto nie zmienia się podczas przechowywania (tabela 4), pozwala na bardziej równomierne rozprowadzenie pasty i umożliwia migrację jej składników na powierzchnię wulkanizatu.

Tabela 4
Wartości lepkości Mooneya pasty (P-9)
Wskaźniki początkowe Wskaźniki po przechowywaniu pasty przez 2 miesiące
10 8
13 14
14 18
14 15
17 25

Zmieniając zawartość PVC i przeciwutleniaczy można uzyskać pasty odpowiednie do ochrony gum przed starzeniem termicznym i ozonowym, zarówno na bazie kauczuków niepolarnych, jak i polarnych. W pierwszym przypadku zawartość PVC wynosi 40-50% wag. (pasta P-9), w drugim 80-90% wag.
W niniejszej pracy badane są wulkanizaty na bazie kauczuku izoprenowego SKI-3. Właściwości fizyczne i mechaniczne wulkanizatów z użyciem pasty (P-9) przedstawiono w tabelach 5 i 6.
Odporność badanych wulkanizatów na starzenie termiczno-oksydacyjne wzrasta wraz ze wzrostem zawartości pasty przeciwstarzeniowej w mieszance, co wynika z tabeli 5.
Wskaźniki zmian siły względnej, skład standardowy (1-9) to (-22%), natomiast dla składu (4-9) - (-18%).
Należy również zauważyć, że wraz z wprowadzeniem pasty, która pomaga zwiększyć odporność wulkanizatów na starzenie termiczne oksydacyjne, nadawana jest większa wytrzymałość dynamiczna. Co więcej, tłumacząc wzrost wytrzymałości dynamicznej, nie sposób, jak się wydaje, ograniczyć jedynie do czynnika zwiększenia dawki antyoksydanta w matrycy gumowej. PVC prawdopodobnie odegra w tym ważną rolę. W tym przypadku można przypuszczać, że obecność PVC może powodować efekt tworzenia przez niego ciągłych struktur łańcuchowych, które są równomiernie rozłożone w gumie i zapobiegają powstawaniu mikropęknięć powstających w wyniku pękania.
Zmniejszając zawartość pasty przeciwstarzeniowej, a tym samym udział PVC (tabela 6), efekt zwiększenia wytrzymałości dynamicznej jest praktycznie zniwelowany. W tym przypadku pozytywne działanie pasty przejawia się tylko w warunkach starzenia termooksydacyjnego i ozonowego.
Należy zauważyć, że najlepsze właściwości fizyczne i mechaniczne obserwuje się przy stosowaniu pasty przeciwstarzeniowej uzyskanej w łagodniejszych warunkach (temperatura wstępnego żelowania 100°C).
Takie warunki uzyskania pasty zapewniają wyższy poziom stabilności w porównaniu z pastą uzyskaną przez termostatowanie przez godzinę w temperaturze 140°C.
Do zachowania wytrzymałości dynamicznej wulkanizatów nie przyczynia się również wzrost lepkości PVC w paście uzyskanej w danej temperaturze. Jak wynika z Tabeli 6, wytrzymałość dynamiczna jest znacznie zmniejszona w pastach termostatowanych w temperaturze 140 ° C.
Zastosowanie diafenu FF w kompozycji z diafenem FP i PVC pozwala w pewnym stopniu rozwiązać problem blaknięcia.

Tabela 5


1-9 2-9 3-9 4-9
1 2 3 4 5
Wytrzymałość warunkowa przy zerwaniu, MPa 19,8 19,7 18,7 19,6
Naprężenie warunkowe przy 300%, MPa 2,8 2,8 2,3 2,7

1 2 3 4 5
Wydłużenie przy zerwaniu,% 660 670 680 650
Wydłużenie trwałe,% 12 12 16 16
Twardość, Shore A, jednostki konwencjonalne 40 43 40 40
Wytrzymałość warunkowa na zerwanie, MPa -22 -26 -41 -18
Naprężenie warunkowe przy 300%, MPa 6 -5 8 28
Wydłużenie przy zerwaniu,% -2 -4 -8 -4
Wydłużenie trwałe,% 13 33 -15 25

Wytrzymałość dynamiczna, np. = 100%, tysiąc cykli. 121 132 137 145

Tabela 6
Właściwości fizyczne i mechaniczne wulkanizatów zawierających pastę przeciwstarzeniową (P-9).
Nazwa wskaźnika Kod mieszania
1-25 2-25 3-25 4-25
1 2 3 4 5
Wytrzymałość warunkowa na zerwanie, MPa 22 23 23 23
Naprężenie warunkowe przy 300%, MPa 3,5 3,5 3,3 3,5

1 2 3 4 5
Wydłużenie przy zerwaniu,% 650 654 640 670
Wydłużenie trwałe,% 12 16 18 17
Twardość, Shore A, jednostki konwencjonalne 37 36 37 38
Zmiana wskaźnika po starzeniu, powietrze, 100°С * 72 godz
Wytrzymałość warunkowa przy zerwaniu, MPa -10,5 -7 -13 -23
Naprężenie warunkowe przy 300%, MPa 30 -2 21 14
Wydłużenie przy zerwaniu,% -8 -5 -7 -8
Wydłużenie resztkowe,% -25 -6 -22 -4
Odporność na ozon, E = 10%, godzina 8 8 8 8
Wytrzymałość dynamiczna, np. = 100%, tysiąc cykli. 140 116 130 110

Lista symboli.

PVC - polichlorek winylu
Diafen FF - N, N '- Difenylo - n - fenylenodiamina
Diafen FP - N - Fenylo - N '- izopropylo - n - fenylenodiamina
DBP - ftalan dibutylu
SKI-3 - kauczuk izoprenowy
P-9 - pasta przeciwstarzeniowa

1. Badania składu plastizolu diafen FP i diafen FF na bazie PVC pozwalają na otrzymanie past nie złuszczających się w czasie, o stabilnych właściwościach reologicznych i lepkości Mooneya, wyższej niż lepkość zastosowanej mieszanki gumowej.
2. Gdy zawartość kombinacji diafen FP i diafen FF w paście wynosi 30%, a plastizolu PVC 50%, optymalną dawką chroniącą gumy przed termicznym utlenianiem i starzeniem ozonowym może być dawka równa 2,00 części wagowych , 100 części wagowych mieszanek gumowo-gumowych.
3. Zwiększenie dawki przeciwutleniaczy powyżej 100 części wagowych gumy prowadzi do wzrostu wytrzymałości dynamicznej gum.
4. W przypadku kauczuków na bazie kauczuku izoprenowego pracujących w trybie statycznym istnieje możliwość zastąpienia diafenu FP pastą przeciwstarzeniową P-9 w ilości 2,00 mas. na 100 mas. gumy.
5. W przypadku gum pracujących w warunkach dynamicznych zastąpienie diafenu FP jest możliwe, gdy zawartość przeciwutleniaczy wynosi 8-9 wag.H na 100 wag.H gumy.
6.
Lista wykorzystanej literatury:

- Tarasow Z.N. Starzenie i stabilizacja kauczuków syntetycznych. - M .: Chemia, 1980 .-- 264 s.
- Garmonow I.V. Kauczuk syntetyczny. - L .: Chemia, 1976 .-- 450 s.
- Starzenie i stabilizacja polimerów. / Wyd. Koźminsky A.S. - M .: Chemia, 1966 .-- 212 s.
- Sobolew W.M., Borodina I.V. Przemysłowe kauczuki syntetyczne. - M .: Chemia, 1977 .-- 520 s.
- Belozerov N.V. Technologia gumy: wydanie 3. Rev. i dodaj. - M .: Chemia, 1979 .-- 472 s.
- Koshelev F.F., Kornev A.E., Klimov N.S. Ogólna technologia gumy: wyd. 3 Rev. i dodaj. - M .: Chemia, 1968 .-- 560 s.
- Technologia tworzyw sztucznych. / Wyd. WW Korszak Wyd. 2, ks. i dodaj. - M .: Chemia, 1976 .-- 608 s.
- Kirpichnikov P.A., Averko-Antonovich L.A. Chemia i technologia kauczuku syntetycznego. - L .: Chemia, 1970 .-- 527 s.
- Dogadkin B.A., Dontsov A.A., Shertnov V.A. Chemia elastomerów. - M .: Chemia, 1981 .-- 372 s.
- Zujew Yu.S. Zniszczenie polimerów pod wpływem agresywnych mediów: wyd. II, ks. i dodaj. - M .: Chemia, 1972 .-- 232 s.
- Zuev Yu.S., Degtyareva T.G. Trwałość elastomerów w warunkach eksploatacyjnych. - M .: Chemia, 1980 .-- 264 s.
- Ognevskaya T.E., Boguslavskaya K.V. Poprawa odporności gumy na warunki atmosferyczne dzięki wprowadzeniu polimerów odpornych na działanie ozonu. - M .: Chemia, 1969 .-- 72 s.
- Kudinova G.D., Prokopchuk NR, Prokopovich V.P., Klimovtsova I.A. // Surowce i materiały dla przemysłu gumowego: teraźniejszość i przyszłość: Streszczenia z piątej rocznicy rosyjskiej konferencji naukowo-praktycznej pracowników przemysłu gumowego. - M .: Chemia, 1998 .-- 482 s.
- Chrulew M.V. Chlorek winylu. - M .: Chemia, 1964 .-- 325 s.
- Produkcja i właściwości PVC / Ed. Zilberman E.N. - M .: Chemia, 1968 .-- 440 s.
- Rakhman M.Z., Izkovsky N.N., Antonova M.A. // Guma i guma. - M., 1967, nr 6. - z. 17-19
- Abram S.W. // Pocierać. Wiek. 1962. V. 91. nr 2. str. 255-262
- Encyklopedia polimerów / wyd. Kabanova V.A. i inne: W 3 tomach, T. 2. - M .: Encyklopedia radziecka, 1972 .-- 1032 s.
- Informator pracownika gumy. Materiały do ​​produkcji gumy / Ed. Zakharchenko P.I. i inne - M .: Chemia, 1971. - 430 s.
- Tager AA Fizykochemia polimerów. Wyd. 3, ks. i dodaj. - M .: Chemia, 1978 .-- 544 s.

To, jak długo wytrzyma opona samochodowa, zależy od eksploatacji, stanu technicznego auta i Twojego stylu jazdy. Profesjonalna konserwacja i stałe kontrole zapewnią bezpieczną jazdę.

Opony mają bezpośredni kontakt z drogą, dlatego bardzo ważne jest utrzymanie jakości opon w dobrym stanie, ponieważ od ich jakości zależy bezpieczeństwo, oszczędność paliwa i komfort. Konieczny jest nie tylko dobór odpowiednich opon, ale także monitorowanie ich stanu, aby zapobiec ich przedwczesnemu starzeniu się i zużyciu.

Główne przyczyny uszkodzeń i zużycia opon samochodowych

Na drodze zawsze jest mnóstwo nieprzyjemnych niespodzianek, które ostatecznie prowadzą do uszkodzenia i zużycia opon: kamienie, dziury, szkło. Nie możemy ich przewidzieć ani im zapobiec. Ale problemy wynikające z dużej prędkości, ciśnienia powietrza i przeciążenia są całkowicie zależne od właściciela samochodu i można je całkowicie rozwiązać.

1. Jazda z dużą prędkością

Uważnie obserwuj ograniczenie prędkości! Podczas jazdy z dużą prędkością najprawdopodobniej istnieje ryzyko uszkodzenia i zużycia opon, ponieważ opony nagrzewają się i traci się w nich większe ciśnienie.

2. Ciśnienie w oponach

Nadciśnienie i podciśnienie w oponach skraca żywotność opon i prowadzi do ich przedwczesnego zużycia (przegrzewanie się opony, obniżony poziom przyczepności do nawierzchni drogi), dlatego konieczne jest kontrolowanie odpowiedniego ciśnienia w oponach.

3. Przeciążenie

Postępuj zgodnie z zaleceniami producenta dotyczącymi załadunku! Aby uniknąć przeciążenia opon, dokładnie sprawdź indeks nośności na ścianie bocznej opony. Jest to maksymalna wartość, której nie należy przekraczać. W przypadku przeciążenia opona również się przegrzewa, a tym samym jej przedwczesne starzenie i zużycie.

Jak chronić opony przed przedwczesnym starzeniem się i zużyciem

Nawet najwyższej jakości i najdroższe opony są krótkotrwałe. Zużycie opon to tylko kwestia czasu, ale w naszej mocy jest maksymalizacja żywotności opon. Co możesz zrobić, aby przedłużyć żywotność swoich opon i ochronić je przed zużyciem? Oto kilka prostych wskazówek:

Kiedy należy zmienić opony?

Cotygodniowa kontrola opon (kontrola głębokości bieżnika, ciśnienie powietrza w oponach, istniejące uszkodzenia ścian bocznych opony, pojawienie się śladów nierównomiernego zużycia) pozwala naprawdę ocenić stopień zużycia i starzenia się opon. Jeśli do głowy wkradły się wątpliwości co do bezpieczeństwa użytkowania opon, skontaktuj się z doświadczonym specjalistą w celu uzyskania porady dotyczącej dalszej eksploatacji.

Opona musi zostać wymieniona, jeśli:

Żywotność opony

Żywotność opon jest bardzo zróżnicowana, więc prawie niemożliwe jest przewidzenie, jak długo potrwa dana opona. Opona składa się z różnych składników i materiałów gumowych, które wpływają na trwałość. Warunki pogodowe, warunki użytkowania i przechowywania również mogą wydłużyć lub skrócić żywotność opon. Dlatego w celu wydłużenia żywotności opon należy chronić je przed zużyciem, zwracać uwagę na ich wygląd, utrzymywać ciśnienie w oponach, występowanie następujących skutków: hałas, drgania lub znoszenie w kierunku samochodu podczas jazdy oraz oczywiście przechowuj je poprawnie.

Zasady przechowywania opon samochodowych

Nawet jeśli opony leżą i nie są używane lub są używane rzadko, starzeją się. Wskazane jest, aby nie przechowywać nienapompowanych lub zdemontowanych opon w stosach przez długi czas. Nie należy również przechowywać na oponach żadnych ciał obcych, zwłaszcza ciężkich. Unikaj gorących przedmiotów, płomieni, iskier i generatorów w pobliżu opon. Podczas pracy z oponami zaleca się noszenie rękawic ochronnych.

Opony są przechowywane w suchym, dobrze wentylowanym pomieszczeniu o stałej temperaturze, które jest chronione przed opadami atmosferycznymi i bezpośrednim działaniem promieni słonecznych. Aby uniknąć zmiany struktury gumy, nie przechowuj chemikaliów ani rozpuszczalników w pobliżu opon. Unikaj przechowywania ostrych metali, drewna lub innych przedmiotów w pobliżu opon, które mogą je uszkodzić. Czarna guma boi się nadmiaru ciepła i mrozu, a nadmierna wilgoć prowadzi do jej starzenia. Opony nie mogą być myte silnym strumieniem wody, wystarczy mydło lub specjalny detergent.

Ze wszystkiego, co zostało powiedziane, nasuwa się wniosek, że właściwe przechowywanie, eksploatacja i kompleksowa kontrola ich stanu pomoże uchronić opony przed zużyciem.

Od zawsze istniały kontrowersje i spory wokół wieku lub „starzenia się” opon. W niektórych krajach producenci nakładali nawet wymóg nadruku terminu użycia na gumie, podobnie jak na żywności. W niektórych stanach Ameryki przy zakupie otrzymuje się broszurę opisującą możliwe problemy, jeśli opony nie będą wymieniane przez dłuższy czas.

Proces chemiczny, który powoduje starzenie się gumy, nazywa się utlenianiem. Przy stałym kontakcie z tlenem guma zaczyna wysychać i staje się sztywniejsza, co wyraża się w pęknięciach na powierzchni. Co najciekawsze, opona zaczyna się starzeć od wewnętrznych warstw osnowy, a nie od zewnątrz. Ze względu na utwardzenie elementów kompozycji proces rozwarstwiania rozpoczyna się, gdy fragmenty gumy odklejają się od warstw kordu.

O tempie starzenia decydują cztery główne czynniki.

Jakość warstwy izolacyjnej. Cienka warstwa z wnętrza opony wykonana jest z kauczuku butylowego i ma za zadanie zapobiegać ucieczce powietrza wtłaczanego do kół. Jednak pewien procent tlenu przeniknie przez tę warstwę, powodując reakcję chemiczną z warstwami wewnętrznymi.

Ciśnienie powietrza. Efekt utleniania wzrasta proporcjonalnie do ciśnienia powietrza, im więcej tym szybciej. Oznacza to, że napompowana guma starzeje się znacznie szybciej niż spuszczona.

Temperatura. Wysokie temperatury zwiększają reaktywność tlenu, ułatwiając mu przesiąkanie przez gumową warstwę uszczelniającą i łatwiejszą interakcję z wewnętrznymi warstwami bieżnika.

Częstotliwość użycia. Podczas jazdy pod naciskiem siły odśrodkowej środek smarny wewnątrz opony krąży przez system mikroporów, czyli zaczyna się poruszać. W ten sposób „natłuszcza” gumę. Kiedy koła są bezczynne, tak się nie dzieje i zaczynają szybciej schnąć.

Niemiecki ADAC zaleca wymianę opon co 6 lat, niezależnie od wyglądu. W 1990 roku grupa producentów BMW, Volkswagen, Mercedes-Benz, General Motors wydała wspólne oświadczenie, że opony starsze niż 6 lat nie są zalecane do użytku. W 2005 roku Daimler / Chrysler stwierdził, że zaleca dokładne sprawdzenie opon po 5 latach i wymianę po 10. Później zalecenie zostało poparte przez Michelin i Continental.

Amerykanie przyjrzeli się roszczeniom z tytułu ubezpieczenia samochodu w związku z problemami z kołami i wymyślili interesujący wzór. 77% wszystkich roszczeń ubezpieczeniowych zostało zgłoszonych w pięciu najbardziej wysuniętych na południe stanach, a w 87% tych przypadków opony miały ponad 6 lat. Pośrednio potwierdza to negatywne skutki wysokich temperatur w czasie.

Monitorowano również trend, że opony z wysokim indeksem prędkości wolniej tracą swój stan. Warto również wspomnieć, że stare opony są bardziej podatne na nierównomierne zużycie, zwłaszcza opony letnie do samochodów osobowych.

Jeśli opony w Twoim samochodzie są starsze niż 6 lat, nie oznacza to, że należy je wymienić. Wystarczy dokładnie je zbadać pod kątem ewentualnych pęknięć na ścianach bocznych, to sygnał, że czas poszukać nowych lub używanych opon. Jak podaje serwis Shinkomplekt, w ostatnim czasie rośnie sprzedaż używanych kół na świecie, ze względu na słabą sytuację ekonomiczną.

Koła zapasowe do jeepów, które po napompowaniu i latem wystawione na bezpośrednie działanie promieni słonecznych wiszą na klapie bagażnika, bardzo szybko się starzeją i wysychają. Jeśli opony są przechowywane na płasko i chronione przed słońcem w pomieszczeniu, dłużej zachowają swój stan.

Starzenie się ozonu, pękanie ozonowe (pękanie ozonowe, Ozonriβbildung, vieillissement aja, ozon) to gumy rozciągane pod wpływem ozonu. Starzenie ozonowe to rodzaj tzw pękanie korozyjne naprężeniowe, co obserwuje się, gdy media aktywne chemicznie lub fizycznie działają na materiały obciążone (np. amoniak na mosiądz, detergenty na, kwasy lub zasady na gumy z gumy polisiarczkowej, HF na gumach wykonanych z kauczuków krzemoorganicznych). Naprężenia rozciągające powstają w gumach pod wpływem statycznego lub dynamicznego jednowymiarowego lub dwuwymiarowego odkształcenia rozciągającego lub ścinającego.

Do starzenia się ozonu wystarczą nawet śladowe ilości ozonu, który zawsze jest obecny w atmosferze. (2-6) 10 -6%; (dalej wskazano stężenie objętościowe ozonu), a ponadto może powstawać w określonych warunkach w zamkniętych pomieszczeniach. Głównym powodem obecności ozonu w atmosferze jest wpływ krótkofalowej części promieniowania słonecznego na tlen atmosferyczny.

Ozon powstaje również w wyniku fotochemicznego utleniania zanieczyszczeń organicznych w powietrzu przy udziale dwutlenku azotu. Proces ten jest szczególnie intensywny w dużych miastach, gdzie zanieczyszczenie powietrza spalinami z silników powoduje wysokie stężenie ozonu. [do (50-100) · 10 -6%].

W przestrzeniach zamkniętych ozon może być wytwarzany przez: Uv-Sveta, γ - promienie rentgenowskie, podczas wyładowań elektrycznych, a także podczas utleniania związków organicznych.

Mechanizm starzenia się ozonu

Mechanizm starzenia się ozonu polega na gwałtownym przyspieszeniu niszczenia naprężonych gum na skutek dodania ozonu wzdłuż wielokrotnych wiązań makrocząsteczek gumy: Naprężenie występujące w gumie przy niewielkich odkształceniach, przyczyniające się do zniszczenia makrocząsteczki i uniemożliwiające rekombinację makrorodników przyspiesza pojawianie się i wzrost mikropęknięć, początkowo skierowanych wzdłuż osi napięcia. Zerwanie słabych mostków pomiędzy tymi mikropęknięciami prowadzi do pojawienia się poprzecznych pęknięć widocznych dla oka. Przy dużych odkształceniach (setki procent) pęknięcia pozostają wzdłużne w miarę wzrostu, ponieważ ze względu na efekt orientacji mosty między pęknięciami nabierają większej wytrzymałości.

Kinetyka starzenia ozonowego materiałów polimerowych

Napięcie statyczne σ (lub deformacja ε ) w procesie starzenia się ozonu, Istnieją 2 główne etapy starzenia się ozonu:

1. okres indukcji τ i, którego koniec praktycznie pokrywa się z momentem pojawienia się pęknięć;
2. okres rozwoju widocznych pęknięć τ w, który występuje głównie na etapie ich stacjonarnego tempa wzrostu τ st(obrazek 1).

Wraz ze wzrostem stresu jego destrukcyjne działanie wzrasta, ale orientacja rozwijających się jednocześnie makrocząsteczek prowadzi do wzmocnienia polimeru, co komplikuje jego dalsze niszczenie. O ile w pierwszej fazie starzenia się ozonu występujące na powierzchni gumy, wzrasta destrukcyjna rola naprężeń na skutek wzrostu udziału świeżej, nowo powstałej powierzchni, a następnie τ i zwykle maleje monotonicznie wraz ze wzrostem ε (obrazek 1). W rozwoju pęknięć na głębokości próbki stan jej powierzchni nie odgrywa roli; na tym etapie starzenia się ozonu, utwardzanie orientacyjne, w związku z czym tempo wzrostu pęknięć przechodzi przez maksimum w rejonie tzw odkształcenie krytyczne ε cr (zdjęcie 2).

Czas na przerwę τ p =τ i +τ w zależy od σ (lub ε ) jak również τ i(obrazek 1) lub przechodzi przez minimum w regionie ε Cr(przy dużych odkształceniach - do maksimum z powodu wyczerpania) efekt utwardzania orientacji (zdjęcie 2). Pierwszą zależność, typową dla gum odpornych na działanie ozonu, obserwuje się, gdy τ p określony przez czas trwania τ i (τ i / τ p ≈1), drugi - jeśli τ p zależy od długości okresu τ w (τ i /τ p<<1).

Oznaczający ε Cr zależy od dwóch czynników: stopień spadku τ p ze wzrostem σ oraz stopień wzrostu τ p wraz z rozwojem efektu orientacji.

Czynniki wpływające na szybkość starzenia się ozonu

Oddziaływanie międzycząsteczkowe

Zwiększenie, utrudniające orientację makrocząsteczek po odkształceniu i przyczyniające się do zwiększenia trwałości gum, może prowadzić do ścinania ε Cr w kierunku jej większych wartości. Zależność tę obserwuje się w szczególności w serii niewypełnionych wulkanizatów następujących polimerów:

kauczuk naturalny< гуттаперча < хлоропреновый каучук.

Oznaczający ε Cr wzrasta również wraz z wprowadzeniem aktywnych wypełniaczy do kauczuków o stosunkowo słabo wyrażonej interakcji międzycząsteczkowej. Tak więc wraz ze wzrostem ilości sadzy w kanale gazowym w kauczuku naturalnym od 0 do 90 części masowych ε Cr wzrasta od 15 przed 50% ... W przypadku znacznego spadku oddziaływań międzycząsteczkowych (np. wprowadzenie ftalanu dibutylu do kauczuku chloroprenowego) wartość ε Cr gwałtownie spada. Zmiana oddziaływania międzycząsteczkowego wyjaśnia również wpływ na wartość ε Cr temperatura i inne czynniki.

Charakter i częstotliwość deformacji

W porównaniu do szybkość ozonu przy odkształceniach statycznych, w wielokrotne odkształcenia o stałej częstotliwości można zaobserwować jako przyśpieszenie starzenie ozonowe (w kauczukach z kauczuków butadienowo-nitrylowych) i jego zmniejszenie prędkości(w gumach naturalnych).

W niektórych gumach ze wzrostem częstotliwość odkształcenia manifestuje się hartowanie relaksacyjne prowadzący do zmniejszenie starzenia się ozonu. W zakresie niskich częstotliwości (do 100 drgań na minutę) największe tempo starzenia ozonowego większości gum obserwuje się przy częstotliwość 10 drgań na minutę. Gumy zawierające substancje woskowe, których warstwa na powierzchni gumy łatwo zapada się przy powtarzających się odkształceniach, znacznie są bardziej podatne na starzenie się ozonu w tych warunkach niż w przypadku odkształceń statycznych.

Stężenie ozonu

Spadek stężenia ozonu Z gwałtownie spowalnia starzenie się ozonu, a do jego stężenia w atmosferze zależność τ = kС -n, gdzie k oraz n- stała, oraz τ może być jak τ i oraz τ p... W przypadku dużych τ (lata) zastosowanie tej zależności komplikuje zmiana warunków ekspozycji gumy (relaksacja naprężeń, migracja do powierzchni gumy antyozonanty i inne), które wpływają na wartości k oraz n.

Stężenie ozonu nie wpływa na pozycję ε Cr oraz wartość energii aktywacji starzenia się ozonu. Ta ostatnia jest bardzo mała (dziesiątki kJ / mol lub kilka kcal / mol) i dlatego zmiana szybkości starzenia się ozonu wraz z temperaturą głównie ze względu na zmianę ruchliwości makrocząsteczek. Potwierdza to fakt, że tempo wzrostu pęknięć jest zgodne z równaniem Williams – Landela – Prom(patrz. Stan przepływu lepkiego), który opisuje procesy relaksacji.

Wpływ temperatury, wilgoci i promieniowania słonecznego na szybkość starzenia się ozonu

Spadek temperatury prowadzi do gwałtownego spowolnienia starzenia się ozonu; w warunkach testowych przy stałej wartości ε Starzenie ozonowe praktycznie zatrzymuje się w temperaturach o 15-20 °C wyższych niż temperatura zeszklenia polimeru.

Promieniowania słonecznego silnie przyspiesza starzenie się ozonu dzięki fotoutlenianie gumy towarzyszy niszczenie makrocząsteczek, wzrost ruchliwości makrorodników, a także w wyniku ogólnego wzrostu temperatury gumy. Wilgoć wchłaniane przez stosunkowo hydrofilowe kauczuki (na przykład z kauczuku naturalnego lub chloroprenowego) i sprzyjające bardziej równomiernemu rozkładowi naprężeń na ich powierzchni, nieco spowalnia starzenie się tych kauczuków przez ozon.

Odporność gum na ozon (klasyfikacja gum według odporności na ozon)

Odporność gum na starzenie ozonowe zależy w dużej mierze od rodzaju gumy.

Odporność na starzenie się ozonu(w warunkach odkształcenia statycznego do 50%) kauczuki na bazie różnych kauczuków można warunkowo podzielić na cztery grupy:

• Bardzo odporne gumy nie ulegają degradacji przez długi czas (lata) w stężeniach ozonu w atmosferze i są stabilne przez ponad 1 godzinę w stężeniach O 3 zamówienie 0,1 - 1%. Te właściwości posiada kauczuki na bazie kauczuków nasyconych- zawierający fluor, etylen-propylen, poliizobutylen, chlorosulfonowany polietylen oraz, w mniejszym stopniu, kauczuk silikonowy; te ostatnie są niszczone przez substancje kwaśne, które łatwo tworzą się w obecności ozonu.
• Odporne gumy nie ulegają degradacji przez kilka lat w warunkach atmosferycznych i są stabilne przez ponad 1 godzinę w stężeniach O 3 o 0,01% ... Do tej grupy należą kauczuki na bazie kauczuków, które słabo oddziałują z ozonem ze względu na: mała zawartość wielu linków w nich(na przykład kauczuki wykonane z kauczuku butylowego) lub ze względu na obecność wiązań mało aktywnych wobec ozonu (na przykład kauczuki z kauczuków uretanowych i polisiarczkowych), a także kauczuki z kauczuków chloroprenowych stabilizowanych antyozonanty.
• Umiarkowanie odporne gumy stabilny w warunkach atmosferycznych od kilku miesięcy do 1-2 lat i w stężeniach O 3 o 0,001% - ponad 1 godz. Do tej grupy należą gumy z niestabilizowany kauczuk chloroprenowy i od innych kauczuki nienasycone(naturalny, syntetyczny izopren, styren butadien, nitryl butadien) zawierający antyozonanty... Duża trwałość kauczuku chloroprenowego ozon tłumaczy się osobliwościami jego budowy fizycznej (łatwa krystalizacja, silne międzycząsteczkowe oddziaływania polarne), powodując powstawanie rozwartych, zaokrąglonych, wolno rosnących pęknięć.
• Niestabilne gumy stabilny w warunkach atmosferycznych od kilku dni do 1 miesiąca i w stężeniach O 3 - 0,0001% - ponad 1 godz. Kauczuki niestabilne obejmują kauczuki pochodzące z kauczuków niestabilizowanych z poprzedniej grupy, z wyjątkiem kauczuków chloroprenowych. Zwiększenie odporności kauczuków z tej grupy na starzenie ozonowe uzyskuje się poprzez wprowadzenie do nich antyozonanty oraz woski nakładany na gumę powłoki odporne na ozon z kauczuku chloroprenowego, chlorosulfonowanego polietylenu itp., obróbka chemiczna(na przykład przez uwodornienie) powierzchni gumy w celu zmniejszenia zawartości wiązań nienasyconych w makrocząsteczkach, a także poprzez zmianę konstrukcji produktów w celu zmniejszenia naprężeń rozciągających w warunkach ich działania.

Sposoby ochrony gumy przed starzeniem się ozonu, patrz także Antyozonanty.

Oprócz rodzaju gumy skład mieszanek gumowych wpływa na odporność gum na starzenie ozonowe. Tak więc w warunkach testowych z tą samą deformacją ε oznaczający τ i oraz τ p do gum zawierających wypełniacze oraz plastyfikatory, będzie mniejszy niż w przypadku niewypełnionych.

Pogorszenie odporności na ozon wynika z następujących przyczyn:

• wzrost stresu związanego z wprowadzeniem wypełniaczy,
• spadek właściwości wytrzymałościowych gum na skutek wprowadzenia plastyfikatorów.

Odporność gum na starzenie ozonowe oceniane przez zmianę następujących cech rozciągniętych okazów:

1)stopień pękania (w tym celu ze zdjęć próbek zestawia się warunkową 4-, 6- lub 10-punktową skalę);

2)czas przed pęknięciemτ i;

3)czas na przerwę τ p.

Wygodnie jest śledzić kinetykę propagacji pęknięć na podstawie zaniku siły. r w rozciągniętej ozonowanej próbce. W której τ p odpowiada chwili, gdy P = 0.

Testowanie w środowisku ozonowym to skuteczna metoda badania trwałości gum przy niewielkich odkształceniach (kilkadziesiąt procent), typowych dla warunków pracy większości wyrobów gumowych. Wyniki badań przy wysokich stężeniach ozonu pozwalają również przewidzieć kauczuki, które nie są odporne na ozon, gdyż w tym przypadku o trwałości decyduje odporność kauczuków na starzenie ozonowe.

Bibliografia: Zuev Yu.S., Zniszczenie polimerów pod wpływem agresywnych mediów, wyd. 2, M., 1972. Yu S. Zuev,