Problema creșterii durabilității produselor din cauciuc este direct legată de o creștere a rezistenței la sacrificare a diferitelor tipuri de îmbătrânire. Unul dintre cele mai răspândite și distructive tipuri de îmbătrânire este îmbătrânirea atmosferică a cauciucurilor, care afectează aproape toate produsele care vin în contact cu aerul în timpul funcționării sau depozitării.

Îmbătrânirea atmosferică este un complex de transformări fizice și chimice ale măcelului, care au loc sub influența ozonului și oxigenului atmosferic, a radiației solare și a căldurii.

În condiții atmosferice, precum și în timpul îmbătrânirii termice, cauciucurile își pierd treptat proprietățile elastice, indiferent dacă se află în stare solicitată sau nestresată.

Cauciucurile pe bază de NK cu umpluturi ușoare îmbătrânesc foarte intens. O schimbare notabilă a proprietăților cauciucurilor din nitril butadienă, cauciucuri stiren butadienă și din nairit are loc rapid (după 1-2 ani). Pe lângă schimbarea relativ rapidă a culorii, stratul de suprafață se înmoaie mai întâi și apoi devine treptat dur și capătă aspectul de piele în relief. În același timp, suprafața este acoperită cu o rețea de fisuri datorită acțiunii simultane a ozonului și a forțelor de tracțiune asupra acesteia. Crăparea cauciucurilor în condiții atmosferice are loc într-un ritm relativ ridicat și, prin urmare, este cel mai periculos tip de îmbătrânire.

Pentru a proteja cauciucurile de fisurare, se folosesc două tipuri de echipamente de protecție:

· Antiozonanti;

O scădere efectivă a ratei de modificare a proprietăților fizice și mecanice ale cauciucurilor în timpul îmbătrânirii atmosferice, precum și în timpul îmbătrânirii termice, se poate realiza cu ajutorul antioxidanților, în principal în cauciucurile pe bază de NC.

Rezistență la căldură- capacitatea cauciucurilor de a-și păstra proprietățile atunci când sunt expuse la temperaturi ridicate. De obicei, acest termen denotă rezistența la îmbătrânirea termică, în timpul căreia are loc o modificare a structurii chimice a elastomerului. Modificarea proprietăților cauciucurilor în timpul îmbătrânirii termice este ireversibilă.

Cu același sistem de vulcanizare, cauciucurile au o rezistență minimă la îmbătrânire termică pe baza de cauciuc izopren. La 80-140 ° C au loc de obicei reacțiile de distrugere a rețelei spațiale a vulcanizatului, iar la 160 ° C au loc reacții de reticulare a macromoleculelor de cauciuc. Modificarea proprietăților mecanice se datorează în mare măsură distrugerii macromoleculelor, a căror intensitate crește în aer.

Cauciuc pe bază de cauciuc stiren-butadien (SBR) sunt mai rezistente la căldură (mai mult, rezistența la căldură crește semnificativ odată cu creșterea duratei de vulcanizare) și sunt mai puțin susceptibile la oxidare decât cauciucurile pe bază de cauciuc izopren. Gradul de reticulare crește odată cu creșterea temperaturii și a duratei de îmbătrânire.

De obicei, materialele de umplutură minerale oferă o rezistență mai mare la îmbătrânire termică pentru cauciucurile pe bază de SBR, comparativ cu negrul de fum. Gradul de influență al materialelor de umplutură depinde de compoziția compusului de cauciuc și de condițiile de îmbătrânire.

Cauciuc pe bază de cauciuc nitril butadien (NBR) rezistența la îmbătrânirea termică crește odată cu creșterea conținutului de acrilonitril (AN) din cauciuc. Cauciucurile vulcanizate cu sulf au o rezistență minimă la îmbătrânire termică.

Îmbătrânirea termică a cauciucurilor pe baza de cauciuc cloropren are loc reticulare a macromoleculelor. Ca materiale de umplutură au folosit negru de fum, dioxid de siliciu, materiale de umplutură minerale. Poliesterii, sulfoesterii, rubraxul, cumarona-indena și rășina petrolieră sunt utilizate ca dedurizatori.

Rezistența la căldură poate fi crescută prin adăugarea de ulei de parafină, difenilamină, diamine alchilate și antioxidanți fenolici la amestecul de cauciuc, precum și amestecuri de diverși antioxidanți.

Îmbătrânirea prin compresie termică este cea mai importantă pentru cauciucurile utilizate ca materiale de etanșare. În acest caz, rezistența la îmbătrânire este estimată din rezultatele măsurării relaxării efortului de compresiune și deformare reziduală în compresie (ODS). Rezistența la căldură a cauciucurilor sub compresie este, de asemenea, caracterizată de următorii indicatori: τ (T; 50%) și τ (T; 80%) - durata de îmbătrânire la temperatura T până la atingerea valorii ODS, egală cu 50, respectiv 80%; T ( τ , 50%) și T ( τ , 80%) - temperatura de imbatranire in timp τ , la care valoarea ODS ajunge la 50, respectiv 80%.

Valoarea ODS crește brusc, iar stresul de contact scade în prima perioadă de îmbătrânire, apoi aceste valori se schimbă într-un ritm mult mai lent. O creștere a temperaturii duce, de asemenea, la o accelerare semnificativă a relaxării stresului și la o creștere a NDS. Prin urmare, mici abateri ale temperaturii sau duratei de îmbătrânire pot schimba semnificativ acești indicatori în perioada inițială de îmbătrânire.

Rezistența cauciucurilor la îmbătrânirea termică în timpul compresiei depinde în principal de tipul de cauciuc, de structura și densitatea rețelei spațiale și de condițiile de testare.

O creștere a duratei de vulcanizare duce întotdeauna la o scădere a ODS, deoarece aceasta crește, de obicei, densitatea rețelei, iar în vulcanizatele cu sulf, gradul de sulfiditate al legăturilor încrucișate scade.

Prezența umidității și a urmelor de alcali în compusul de cauciuc reduce rezistența la compresiune termică. Rata de relaxare a stresului crește odată cu creșterea umidității într-un mediu inert sau în aer.

Pentru a crea cauciucuri cu proprietăți noi, este foarte promițător să folosiți noi aditivi chimici polifuncționali în amestecurile de cauciuc. Atunci când cauciucurile sunt amestecate cu astfel de aditivi, se formează compoziții, a căror utilizare face posibilă modificarea semnificativă atât a compușilor de cauciuc, cât și a cauciucurilor obținute din acestea.

Posibilitatea utilizării aditivilor polifuncționali este asociată cu structura lor chimică, starea de agregare și efectul asupra structurii compozițiilor elastomerice. Selectarea corectă și introducerea aditivilor în compusul de cauciuc poate facilita prelucrarea acestuia (efectul de plastificare), poate modifica lipiciitatea, rezistența de coeziune, parametrii de vulcanizare și multe alte caracteristici.

În funcție de structura chimică și cantitatea de aditivi polifuncționali, proprietățile cauciucurilor obținute din astfel de compoziții (elasticitate, rezistență la îngheț și rezistență la căldură, rezistență, caracteristici dinamice și la oboseală, duritate și rezistență la abraziune etc.) se modifică semnificativ.

Avantajul aditivilor multifuncționali este disponibilitatea acestora. În acest sens, în compuși de cauciuc sunt utilizate sau testate în prezent o mare varietate de produse de origine naturală și sintetică. De exemplu, acrilatii de olioeter sunt plastifianți de prelucrare și materiale de umplutură de întărire în compoziția de vulcanizare; parafinele (oleoetilene) facilitează prelucrarea amestecurilor și protejează cauciucurile de crăparea ozonului; acizii grași (acizi oleoetilen carboxilici) nu numai că reduc vâscozitatea compușilor de cauciuc, dar afectează și reticularea cauciucului, crescând eficiența sistemelor de vulcanizare.

aditivi tehnologici - aditivi țintă, care, atunci când sunt adăugați la compușii de cauciuc în cantități mici, își îmbunătățesc proprietățile tehnologice.

Ingredientele care îmbunătățesc procesabilitatea compușilor de cauciuc și care au fost folosite de mult timp în industria cauciucului includ în principal plastifianți lichizi și termoplastici. Cu toate acestea, având un efect pozitiv asupra proprietăților tehnologice ale amestecurilor, ele afectează negativ performanța cauciucurilor.

După natura lor chimică, aditivii tehnologici sunt clasificați în:

1.Acizii grași și derivații acestora (săruri și esteri).

2. Plastifianți în emulsie.

3. Poliglicoli cu punct de fierbere ridicat.

4. Rășini (acizi rășini și derivații acestora).

11.Proprietăți și tipuri de ochelari

Sticlă se numește material termoplastic amorf solid, obținut prin suprarăcirea unei topituri a diferiților oxizi. Compoziția sticlei include oxizi acizi formatori de sticlă (SiO 2, A 12 O 3, B 2 O 3 etc.), precum și oxizi bazici (K 2 O, CaO, Na 2 O etc.), care dau are proprietăți și culoare speciale... Oxidul de siliciu SiO 2 stă la baza aproape tuturor paharelor și este inclus în compoziția lor în cantitate de 50 ... 100%. După scop, sticla se împarte în construcții (fereastră, afișaj etc.), gospodărească (recipiente de sticlă, vase, oglinzi etc.) și tehnică (optică, luminoasă și electrică, laborator de chimie, instrumentar etc.).

Proprietățile optice sunt proprietăți importante ale sticlei. Sticla obișnuită transmite aproximativ 90%, reflectă - 8% și absoarbe - 1% din lumina vizibilă. Proprietățile mecanice ale sticlei se caracterizează prin rezistență ridicată la compresiune și rezistență scăzută la tracțiune.

Rezistența la căldură a sticlei este determinată de diferența de temperatură pe care o poate rezista fără a se rupe atunci când este răcită rapid în apă. Pentru majoritatea paharelor, rezistența la temperatură variază de la 90 la 170 ° C, iar pentru sticla de cuarț, constând din SiO 2 pur, este de 1000 ° C. Principalul dezavantaj al sticlei este fragilitatea sa ridicată.

1. RECENZIE LITERARĂ.
1.1. INTRODUCERE
1.2. ÎMBĂTRÂNIREA CAUCIUCURILOR.
1.2.1. Tipuri de îmbătrânire.
1.2.2. Îmbătrânirea la căldură.
1.2.3. Îmbătrânirea cu ozon.
1.3. AGENȚI ANTI-ÎMBĂTRÂNIREA ȘI ANTIZONANTE.
1.4. CLORURA DE POLIVINIL.
1.4.1. Plastisoluri din PVC.

2. ALEGEREA DIRECŢIEI CERCETĂRII.
3. CONDIȚII TEHNICE PENTRU PRODUS.
3.1. CERINTE TEHNICE.
3.2. CERINȚE DE SIGURANȚĂ.
3.3. METODE DE TESTARE.
3.4. GARANȚIA PRODUCĂTORULUI.
4. EXPERIMENTAL.
5. REZULTATE OBȚINUTE ȘI DISCUȚIA LOR.
CONCLUZII.
LISTA LITERATURII UTILIZATE:

Adnotare.

Antioxidanții utilizați sub formă de paste cu greutate moleculară mare sunt utilizați pe scară largă în industria internă și străină pentru producția de anvelope și produse din cauciuc.
În această lucrare, investigăm posibilitatea obținerii unei paste antiîmbătrânire bazată pe combinații a doi antioxidanți diafen FP și diafen FF cu clorură de polivinil ca mediu de dispersie.
Modificări ale conținutului de PVC și antioxidanți, este posibil să se obțină paste potrivite pentru protejarea cauciucurilor de oxidarea termică și îmbătrânirea cu ozon.
Lucrare realizată în pagini.
Au fost folosite 20 de surse literare.
Sunt 6 mese și.

Introducere.

Cei mai răspândiți în patria industriei au fost doi antioxidanți diafen FP și acetanil R.
Sortimentul mic reprezentat de doi antioxidanți se datorează mai multor motive. Producția unor antioxidanți a încetat să mai existe, de exemplu, neozona D, în timp ce altele nu îndeplinesc cerințele moderne pentru ei, de exemplu, diafen FF, se estompează pe suprafața compușilor de cauciuc.
Din cauza lipsei de antioxidanți autohtoni și a costului ridicat al analogilor străini, această lucrare investighează posibilitatea utilizării compoziției de antioxidanți diaphen FP și diaphen PF sub formă de pastă foarte concentrată, mediu de dispersie în care este PVC.

1. Recenzie literară.
1.1. Introducere.

Protecția cauciucurilor împotriva îmbătrânirii termice și a ozonului este scopul principal al acestei lucrări. Ca ingrediente care protejează cauciucul de îmbătrânire, se utilizează compoziția diafen FP cu diafen FF și poliviniliporidă (mediu dispersat). Procesul de fabricație a pastei anti-îmbătrânire este descris în secțiunea experimentală.
Pasta anti-îmbătrânire este utilizată în cauciucuri pe bază de cauciuc izopren SKI-3. Cauciucurile pe baza de acest cauciuc sunt rezistente la actiunea apei, acetonei, alcoolului etilic si nu sunt rezistente la actiunea benzinei, uleiurilor minerale si animale etc.
În timpul depozitării cauciucurilor și exploatării produselor din cauciuc, are loc un proces inevitabil de îmbătrânire, care duce la o deteriorare a proprietăților acestora. Pentru a îmbunătăți proprietățile cauciucurilor, diafen FF este utilizat într-o compoziție cu diafen FP și clorură de polivinil, care fac, de asemenea, posibilă, într-o oarecare măsură, rezolvarea problemei decolorării cauciucului.

1.2. Îmbătrânirea cauciucurilor.

În timpul depozitării cauciucurilor, precum și în timpul depozitării și exploatării produselor din cauciuc, are loc un proces inevitabil de îmbătrânire, care duce la o deteriorare a proprietăților acestora. Ca urmare a îmbătrânirii, rezistența la tracțiune, elasticitatea și alungirea sunt reduse, pierderile de histerezis și duritatea cresc, rezistența la abraziune scade, plasticitatea, tenacitatea și solubilitatea cauciucului nevulcanizat se modifică. În plus, ca urmare a îmbătrânirii, durata de viață a produselor din cauciuc este redusă semnificativ. Prin urmare, creșterea rezistenței cauciucului la îmbătrânire este de mare importanță pentru creșterea fiabilității și performanței produselor din cauciuc.
Îmbătrânirea este rezultatul expunerii cauciucului la oxigen, căldură, lumină și în special ozon.
În plus, îmbătrânirea cauciucurilor și cauciucurilor este accelerată în prezența compușilor metalici polivalenti și cu deformări multiple.
Rezistența la îmbătrânire a vulcanizatelor depinde de o serie de factori, dintre care cei mai importanți sunt:
- natura cauciucului;
- proprietăți ale antioxidanților, materialelor de umplutură și plastifianților (uleiuri) conținute în cauciuc;
- natura substanțelor vulcanizante și a acceleratorilor de vulcanizare (de acestea depind structura și stabilitatea legăturilor sulfuroase care apar în timpul vulcanizării);
- gradul de vulcanizare;
- solubilitatea și viteza de difuzie a oxigenului în cauciuc;
- raportul dintre volumul și suprafața unui produs din cauciuc (cu creșterea suprafeței crește cantitatea de oxigen care pătrunde în cauciuc).
Cea mai mare rezistență la îmbătrânire și oxidare este caracteristică cauciucurilor polare - butadienă-nitril, cloropren, etc. Cauciucurile nepolare sunt mai puțin rezistente la îmbătrânire. Rezistența lor la îmbătrânire este determinată în principal de particularitățile structurii moleculare, poziția legăturilor duble și numărul lor în lanțul principal. Pentru a crește rezistența cauciucurilor și a cauciucurilor la îmbătrânire, în acestea se introduc antioxidanți, care încetinesc oxidarea și îmbătrânirea.

1.2.1. Tipuri de îmbătrânire.

Datorită faptului că rolul factorilor care activează oxidarea variază în funcție de natura și compoziția materialului polimeric, următoarele tipuri de îmbătrânire se disting în funcție de influența predominantă a unuia dintre factori:
1) îmbătrânirea termică (termă, termooxidativă) ca urmare a oxidării activate de căldură;
2) oboseala - imbatranire ca urmare a oboselii cauzate de actiunea stresului mecanic si a proceselor oxidative activate prin actiunea mecanica;
3) oxidare activată de metale cu valență variabilă;
4) îmbătrânirea ușoară – ca urmare a oxidării activate de radiațiile ultraviolete;
5) îmbătrânirea cu ozon;
6) îmbătrânirea radiațiilor sub influența radiațiilor ionizante.
Această lucrare investighează efectul dispersiei PVC anti-îmbătrânire asupra rezistenței la oxidare termică și la ozon a cauciucurilor pe bază de cauciucuri nepolare. Prin urmare, mai jos, se ia în considerare mai detaliat îmbătrânirea termică-oxidativă și cu ozon.

1.2.2. Îmbătrânirea la căldură.

Îmbătrânirea termică este rezultatul expunerii simultane la căldură și oxigen. Procesele oxidative sunt cauza principală a îmbătrânirii termice în aer.
Majoritatea ingredientelor afectează aceste procese într-o măsură sau alta. Negrul de fum și alte materiale de umplutură adsorb antioxidanții pe suprafața lor, reduc concentrația acestora în cauciuc și, prin urmare, accelerează îmbătrânirea. Funinginea puternic oxidată poate cataliza oxidarea cauciucului. Funinginele slab oxidate (cuptor, termice) încetinesc, de regulă, oxidarea cauciucurilor.
Odată cu îmbătrânirea termică a cauciucurilor, care are loc la temperaturi ridicate, aproape toate proprietățile fizice și mecanice de bază sunt modificate ireversibil. Modificarea acestor proprietăți depinde de raportul dintre procesele de structurare și distrugere. În timpul îmbătrânirii termice a majorității cauciucurilor pe bază de cauciuc sintetic, are loc predominant structurarea, care este însoțită de o scădere a elasticității și o creștere a rigidității. În timpul îmbătrânirii termice a cauciucurilor din cauciuc izopropen natural și sintetic și cauciuc butilic se dezvoltă într-o măsură mai mare procese distructive, ducând la scăderea tensiunilor convenționale la o alungire dată și la creșterea deformațiilor reziduale.
Raportul dintre umplutură și oxidare va depinde de natura acestuia, de tipul de inhibitori introduși în cauciuc și de natura legăturilor de vulcanizare.
Acceleratorii de vulcanizare, precum produsele și transformările lor rămase în cauciucuri (mercaptani, carbonați etc.), pot participa la procesele oxidative. Ele pot provoca descompunerea moleculară a hidroperoxizilor și astfel ajută la protejarea cauciucurilor de îmbătrânire.
Natura rețelei de cură are o influență semnificativă asupra îmbătrânirii termice. La temperaturi moderate (până la 70 °), legăturile încrucișate cu sulf liber și polisulfură încetinesc oxidarea. Cu toate acestea, pe măsură ce temperatura crește, rearanjarea legăturilor polisulfurice, în care poate fi implicat și sulful liber, duce la oxidarea accelerată a vulcanizatelor, care sunt instabile în aceste condiții. Prin urmare, este necesar să se selecteze un grup de vulcanizare care să asigure formarea de legături încrucișate rezistente la rearanjare și oxidare.
Pentru a proteja cauciucurile de îmbătrânirea termică, antioxidanții sunt utilizați pentru a crește rezistența cauciucurilor și a cauciucurilor la oxigen, adică. substanțe cu proprietăți antioxidante - în primul rând amine aromatice secundare, fenoli, bisfinoli etc.

1.2.3. Îmbătrânirea cu ozon.

Ozonul are un efect puternic asupra îmbătrânirii cauciucurilor, chiar și în concentrații scăzute. Acest lucru este uneori relevat deja în procesul de depozitare și transport al produselor din cauciuc. Dacă cauciucul este întins, atunci apar fisuri pe suprafața sa, a căror creștere poate duce la ruperea materialului.
Ozonul, aparent, este atașat de cauciuc prin duble legături cu formarea de ozonide, a căror descompunere duce la ruperea macromoleculelor și este însoțită de formarea de fisuri pe suprafața cauciucurilor întinse. În plus, în timpul ozonării, procesele oxidative se dezvoltă simultan, contribuind la creșterea fisurilor. Rata de îmbătrânire a ozonului crește odată cu creșterea concentrației de ozon, amplitudinea deformării, creșterea temperaturii și la expunerea la lumină.
O scădere a temperaturii duce la o încetinire bruscă a acestei îmbătrâniri. În condiții de încercare la o valoare constantă a deformațiilor; la temperaturi cu 15-20 de grade Celsius mai mari decât temperatura de tranziție sticloasă a polimerului, îmbătrânirea se oprește aproape complet.
Rezistența la ozon a cauciucurilor depinde în principal de natura chimică a cauciucului.
Cauciucurile pe bază de diferite cauciucuri pot fi împărțite în 4 grupe în funcție de rezistența la ozon:
1) cauciucuri deosebit de rezistente (fluoroelastomeri, EPDM, KhSPE);
2) cauciucuri rezistente (cauciuc butilic, perit);
3) cauciucuri moderat rezistente, care nu crapă sub influența concentrațiilor atmosferice de ozon timp de câteva luni și rezistente mai mult de 1 oră la concentrații de ozon de aproximativ 0,001%, pe bază de cauciuc cloropren fără aditivi de protecție și cauciucuri pe bază de cauciucuri nesaturate (NK, SKS). , SKN, SKI -3) cu aditivi de protecție;
4) cauciucuri instabile.
Cea mai eficientă în protejarea împotriva îmbătrânirii cu ozon este utilizarea combinată a antiozonților și a substanțelor ceroase.
Antiozonanții chimici includ amine aromatice N-substituite și derivați de dihidrochinolină. Antiozonanții reacționează pe suprafețele de cauciuc cu ozonul într-o rată mare, care este mult mai mare decât rata de interacțiune a ozonului cu cauciucul. Ca urmare a acestui proces, îmbătrânirea ozonului este încetinită.
Diaminele aromatice secundare sunt cele mai eficiente anti-îmbătrânire și anti-ozone pentru protejarea cauciucurilor de căldură și îmbătrânirea ozonului.

1.3. Antioxidanti si antiozonanti.

Cei mai eficienți antioxidanți și antiozonanți sunt aminele aromatice secundare.
Ele nu sunt oxidate de oxigen molecular nici sub formă uscată, nici în soluție, ci sunt oxidate de peroxizii de cauciuc în timpul îmbătrânirii termice și în timpul funcționării dinamice, determinând separarea lanțului. Deci difenilamină; N,N'-difenil-nfenilendiamină în timpul oboselii dinamice sau îmbătrânirii termice a cauciucurilor este consumată cu aproape 90%. În acest caz, se modifică doar conținutul de grupe NH, în timp ce conținutul de azot din cauciuc rămâne neschimbat, ceea ce indică adăugarea unui antioxidant la hidrocarbura cauciucului.
Antioxidanții din această clasă au un efect protector foarte ridicat împotriva îmbătrânirii termice și a ozonului.
Unul dintre reprezentanții pe scară largă ai acestui grup de antioxidanți este N,N'-difenil-n-fenilendialina (diafen FF).

Este un antioxidant eficient care crește rezistența cauciucurilor pe bază de SDK, SKI-3 și cauciuc natural la acțiunea deformărilor multiple. Diafen FF vopsește cauciuc.
Diafen FP este cel mai bun antioxidant pentru a proteja cauciucurile de caldura si imbatranirea ozonului, precum si de oboseala; cu toate acestea, are o volatilitate relativ mare si se extrage usor din cauciucuri cu apa.
N-Fenil-N'-izopropil-n-fenilendiamina (Diafen FP, 4010 NA, Santoflex IP) are următoarea formulă:

Odată cu creșterea valorii grupării alchil a substituentului, solubilitatea diaminelor aromatice secundare în polimeri crește; rezistență crescută la spălarea apei, volatilitate și toxicitate reduse.
Caracteristicile comparative ale diafen FF și diafen FP sunt date deoarece în această lucrare sunt efectuate studii, care sunt cauzate de faptul că utilizarea diafen FF ca produs individual duce la „decolorarea” acestuia pe suprafața compușilor de cauciuc și a vulcanizaților. În plus, din punct de vedere al acțiunii protectoare, este oarecum inferior diafenului FP; are, în comparație cu acesta din urmă, un punct de topire mai mare, ceea ce afectează negativ distribuția sa în cauciucuri.
PVC este folosit ca liant (mediu dispersat) pentru a obține o pastă bazată pe combinații de antioxidanți diafen FF și diafen FP.

1.4. Clorura de polivinil.

Clorura de polivinil este un produs de polimerizare al clorurii de vinil (CH2 = CHCl).
PVC-ul este disponibil sub formă de pulbere cu o dimensiune a particulelor de 100-200 microni. PVC este un polimer amorf cu o densitate de 1380-1400 kg / m3 și o temperatură de tranziție sticloasă de 70-80 ° C. Este unul dintre cei mai polari polimeri cu interacțiuni intermoleculare ridicate. Funcționează bine cu majoritatea plastifianților disponibili comercial.
Conținutul ridicat de clor al PVC-ului îl face un material cu auto-stingere. PVC-ul este un polimer pentru scopuri tehnice generale. În practică, avem de-a face cu plastisoluri.

1.4.1. Plastisoluri din PVC.

Plastisolurile sunt dispersii de PVC în plastifianți lichizi. Cantitatea de plastifianți (ftalați de dibutil, ftalați de dialchil etc.) variază de la 30 la 80%.
La temperaturi obișnuite, particulele de PVC practic nu se umflă în acești plastifianți, ceea ce face ca plastisolurile să fie stabile. Când sunt încălzite la 35-40 ° C, ca urmare a accelerării procesului de umflare (gelatinizare), plastisolurile se transformă în mase puternic legate, care, după răcire, se transformă în materiale elastice.

1.4.2. Mecanismul de gelatinizare a plastisolurilor.

Mecanismul de gelificare este următorul. Pe măsură ce temperatura crește, plastifiantul pătrunde încet în particulele de polimer, care cresc în dimensiune. Aglomeratele se descompun în particule primare. În funcție de rezistența aglomeratelor, descompunerea poate începe la temperatura camerei. Pe măsură ce temperatura crește la 80-100 ° C, vâscozitatea plastosolului crește puternic, plastifiantul liber dispare, iar boabele de polimer umflate intră în contact. În această etapă, numită pregelatinizare, materialul arată complet omogen, dar produsele realizate din acesta nu au suficiente caracteristici fizice și mecanice. Gelatinizarea se finalizează numai atunci când plastifianții sunt distribuiti uniform în clorură de polivinil, iar plastizolul se transformă într-un corp omogen. În acest caz, suprafața particulelor de polimer primar umflate se topește și se formează clorură de polivinil plastifiată.

2. Alegerea unei direcții de cercetare.

În prezent, în industria autohtonă, principalele ingrediente care protejează cauciucul de îmbătrânire sunt diafen FP și acetil R.
Sortimentul prea mic reprezentat de doi antioxidanți se explică prin faptul că, în primul rând, o anumită producție de antioxidanți a încetat să mai existe (neozona D), iar în al doilea rând, alți antioxidanți nu îndeplinesc cerințele moderne (diafen FF).
Majoritatea antioxidanților se vor estompa pe suprafețele de cauciuc. Pentru a reduce decolorarea antioxidanților, pot fi folosite amestecuri de antioxidanți cu proprietăți fie sinergice, fie aditive. Acest lucru, la rândul său, face posibilă salvarea unui antioxidant limitat. Se propune ca utilizarea unei combinații de antioxidanți să fie efectuată prin dozarea individuală a fiecărui antioxidant, dar cel mai convenabil este să se utilizeze antioxidanți sub formă de amestec sau sub formă de compoziții care formează pastă.
Mediul de dispersie în paste este substanțe cu molecularitate scăzută, cum ar fi uleiurile de origine petrolieră, precum și polimeri - cauciucuri, rășini, termoplastice.
În această lucrare, investigăm posibilitatea utilizării clorurii de polivinil ca liant (mediu de dispersie) pentru a obține o pastă bazată pe combinații de antioxidanți diafen FF și diafen FP.
Cercetarea se datorează faptului că utilizarea diafen FF ca produs individual duce la „decolorarea” acestuia pe suprafața compușilor de cauciuc și a vulcanizaților. În plus, în ceea ce privește efectul protector, Diafen FF este oarecum inferior Diafen FP; are, în comparație cu acesta din urmă, un punct de topire mai mare, ceea ce afectează negativ distribuția diafenului FF în cauciucuri.

3. Specificații pentru produs.

Această condiție tehnică se aplică dispersiei PD-9, care este o compoziție de clorură de polivinil cu un antioxidant de tip amină.
Dispersia PD-9 este destinată utilizării ca ingredient în compușii de cauciuc pentru a crește rezistența la ozon a vulcanizatelor.

3.1. Cerinte tehnice.

3.1.1. Dispersia PD-9 trebuie să fie fabricată în conformitate cu cerințele acestor condiții tehnice pentru reglementările tehnologice în modul prescris.

3.1.2. În ceea ce privește indicatorii fizici, dispersia PD-9 trebuie să respecte standardele specificate în tabel.
Masa.
Denumirea indicatorului Normă * Metoda de testare
1. Aspectul. Dispersia firimiturii de la gri la gri închis Conform punctului 3.3.2.
2. Dimensiunea liniară a firimiturii, mm, nu mai mult. 40 Conform clauzei 3.3.3.
3. Greutate de dispersie într-un sac de polietilenă, kg, nu mai mult. 20 Conform clauzei 3.3.4.
4. Vâscozitate Mooney, unitate. Mooney 9-25 Conform clauzei 3.3.5.
*) normele se precizează după eliberarea lotului pilot și prelucrarea statistică a rezultatelor.

3.2. Cerințe de siguranță.

3.2.1. Dispersia PD-9 este o substanță combustibilă. Punctul de aprindere nu este mai mic de 150 ° C. Temperatura de autoaprindere 500 ° C.
Agentul de stingere a incendiului este ceața de apă și spuma chimică.
Echipament individual de protectie - masca de gaz "M" cu maci.

3.2.2. Dispersia PD-9 este o substanță cu toxicitate scăzută. În caz de contact cu ochii, clătiți cu apă. Produsul care a intrat pe piele este îndepărtat prin spălare cu apă și săpun.

3.2.3. Toate încăperile de lucru în care se lucrează cu dispersie PD-9 trebuie să fie echipate cu ventilație de alimentare și evacuare.
Dispersia PD-9 nu necesită stabilirea unor reglementări igienice pentru acesta (MPC și OBUV).

3.3. Metode de testare.

3.3.1. Luați probe de cel puțin trei puncte, apoi combinați, amestecați bine și luați o probă medie prin sferturi.

3.3.2. Determinarea aspectului. Aspectul este determinat vizual în timpul prelevării.

3.3.3. Determinarea mărimii firimiturii. Pentru a determina dimensiunea dispersiei de firimituri PD-9 utilizați o riglă metrică.

3.3.4. Determinarea masei dispersiei PD-9 într-o pungă de polietilenă. Pentru a determina masa dispersiei PD-9 într-o pungă de polietilenă, se utilizează o scară de tip RN-10Ts 13M.

3.3.5. Determinarea vâscozității Mooney. Determinarea vâscozității Mooney se bazează pe prezența unei anumite cantități de component polimeric într-o dispersie PD-9.

3.4. Garantia producatorului.

3.4.1. Producătorul garantează conformitatea dispersiei PD-9 cu cerințele acestor specificații.
3.4.2. Perioada de valabilitate garantată a dispersiei PD-9 este de 6 luni de la data fabricării.

4. Partea experimentală.

În această lucrare, investigăm posibilitatea utilizării clorurii de polivinil (PVC) ca liant (mediu de dispersie) pentru a obține o pastă bazată pe combinații de antioxidanți diafen FF și diafen FP. Este investigat și efectul acestei dispersii anti-îmbătrânire asupra rezistenței la oxidare termică și la ozon a cauciucurilor pe bază de cauciuc SKI-3.

Prepararea pastei anti-îmbătrânire.

În fig. 1. Este prezentată o instalație pentru prepararea pastei anti-îmbătrânire.
Prepararea a fost efectuată într-un balon de sticlă (6) cu un volum de 500 cm3. Balonul cu ingredientele a fost încălzit pe o sobă electrică (1). Balonul se pune într-o baie (2). Temperatura din balon a fost controlată folosind un termometru de contact (13). Agitarea se efectuează la o temperatură de 70 ± 5 ° C și folosind un mixer cu palete (5).

Fig. 1. Instalatie pentru prepararea pastei anti-imbatranire.
1 - aragaz electric cu spirala inchisa (220 V);
2 - baie;
3 - termometru de contact;
4 - releu termometru de contact;
5 - mixer cu lame;
6 - balon de sticlă.

Ordinea de încărcare a ingredientelor.

Balonul a fost încărcat cu cantitatea calculată de diafen FF, diafen FP, stearina și o parte (10% în greutate) de dibutil ftalan (DBP). După aceea, s-a agitat timp de 10-15 minute până s-a obținut o masă omogenă.
Apoi amestecul a fost răcit la temperatura camerei.
Apoi amestecul a fost încărcat cu clorură de polivinil și restul de DBP (9% în greutate). Produsul rezultat a fost descărcat într-un pahar de porțelan. Apoi produsul a fost termostatat la temperaturi de 100, 110, 120, 130, 140 ° C.
Compoziția compoziției rezultate este prezentată în tabelul 1.
tabelul 1
Compoziția pastei anti-îmbătrânire P-9.
Ingrediente% gr. Încărcarea în reactor, 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
Stearină 1,00 10,00
Total 100,00 1000,00

Pentru a studia efectul pastei anti-îmbătrânire asupra proprietăților vulcanizatelor, a fost utilizat un compus de cauciuc pe bază de SKI-3.
Pasta anti-îmbătrânire rezultată a fost introdusă într-un compus de cauciuc pe bază de SKI-3.
Compozițiile compușilor de cauciuc cu pastă anti-îmbătrânire sunt prezentate în Tabelul 2.
Proprietățile fizice și mecanice ale vulcanizatelor au fost determinate în conformitate cu GOST și TU, prezentate în tabelul 3.
masa 2
Compuși de cauciuc.
Ingrediente Marcați numere
I II
Codurile de amestec
1-9 2-9 3-9 4-9 1-25 2-25 3-25 4-25
Cauciuc SKI-3 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
Sulf 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
Guanide F 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00
Alb zinc 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00
Stearină 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
Negru de fum P-324 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00
Diafen FP 1,00 - - - 1,00 - - -
Pastă anti-îmbătrânire (P-9) - 2,3 3,3 4,3 - - - -
Pastă anti-îmbătrânire P-9 (100оС *) - - - - - 2,00 - -
P-9 (120оС *) - - - - - - 2.00 -
P-9 (140оС *) - - - - - - - 2.00
Notă: (оС *) - temperatura de gelatinizare preliminară a pastei este indicată între paranteze (P-9).

Tabelul 3
Articol nr. Numele indicatorului GOST
1 Rezistență condiționată la rupere,% GOST 270-75
2 Tensiune condiționată la 300%,% GOST 270-75
3 Alungire la rupere,% GOST 270-75
4 Alungire reziduală,% GOST 270-75
5 Schimbarea indicatorilor de mai sus după îmbătrânire, aer, 100оС * 72 h,% GOST 9.024-75
6 Rezistenta dinamica la tractiune, mii de cicluri, E? = 100% GOST 10952-64
7 Duritate Shore, standard GOST 263-75

Determinarea proprietăților reologice ale pastei anti-îmbătrânire.

1. Determinarea vâscozității Mooney.
Vâscozitatea Mooney a fost determinată folosind un viscozimetru Mooney (GDR).
Producerea probelor pentru testare și testarea în sine se realizează conform metodologiei descrise în specificațiile tehnice.
2. Determinarea rezistenței de coeziune a compozițiilor paste.
După gelatinizare și răcire la temperatura camerei, probele de pastă au fost trecute printr-un gol de 2,5 mm grosime. Apoi, din aceste foi într-o presă de vulcanizare s-au realizat plăci cu dimensiunea de 13,6 * 11,6 mm cu grosimea de 2 ± 0,3 mm.
După întărirea plăcilor timp de o zi, spatulele au fost tăiate cu un cuțit de perforat în conformitate cu GOST 265-72 și, în continuare, pe o mașină de întindere RMI-60 la o viteză de 500 mm / min., a fost determinată sarcina de rupere. .
Sarcina specifică a fost luată ca forță de coeziune.

5. Rezultatele obţinute şi discutarea acestora.

În studiul posibilității de utilizare a PVC-ului, precum și a compoziției plastifianților polari ca lianți (mediu de dispersie) pentru a obține paste pe bază de combinații de antioxidanți diafen FF și diafen FP, s-a constatat că aliajul de diafen FF cu diafen FP într-un raport de masă de 1: 1 se caracterizează printr-o viteză scăzută de cristalizare și un punct de topire de aproximativ 90 ° C.
Rata scăzută de cristalizare joacă un rol pozitiv în producția de plastizol PVC umplut cu un amestec de antioxidanți. În acest caz, se reduce semnificativ consumul de energie pentru obținerea unei compoziții omogene care să nu se exfolieze în timp.
Vâscozitatea topiturii diafen FF și diafen FP este apropiată de vâscozitatea plastisolului PVC. Acest lucru permite amestecarea topiturii și plastisolului în reactoare cu agitatoare de tip ancoră. În fig. 1 prezintă o diagramă a unei instalaţii pentru producerea de paste. Pastele sunt scurse în mod satisfăcător din reactor înainte de gelatinizarea lor preliminară.
Se știe că procesul de gelatinizare are loc la 150 ° C și mai mult. Cu toate acestea, în aceste condiții, este posibilă eliminarea clorurii de hidrogen, care, la rândul său, este capabilă să blocheze atomul mobil de hidrogen din moleculele aminelor secundare, care în acest caz sunt antioxidanți. Acest proces se desfășoară conform următoarei scheme.
1. Formarea hidroperoxidului polimeric în timpul oxidării cauciucului izopren.
RH + O2 ROOH,
2. Una dintre direcțiile de descompunere a hidroperoxidului polimeric.
ROOH RO ° + O ° H
3. Prin eliminarea stadiului de oxidare datorat moleculei antioxidante.
AnH + RO ° ROH + An °,
Unde An este un radical antioxidant, de exemplu,
4.
5. Proprietățile aminelor, inclusiv cele secundare (diafen FF), formează amine substituite cu alchil cu acizi minerali conform următoarei scheme:
H
R- ° N ° -R + HCI + Cl-
H

Acest lucru reduce reactivitatea atomului de hidrogen.

Prin efectuarea procesului de gelatinizare (gelatinizare preliminară) la temperaturi relativ scăzute (100-140°C), se pot evita fenomenele menționate mai sus, adică. reduce probabilitatea de descompunere a clorurii de hidrogen.
Procesul final de gelificare are ca rezultat paste cu o vâscozitate Mooney mai mică decât compusul de cauciuc umplut și rezistență scăzută la coeziune (vezi Figura 2.3).
Pastele cu vâscozitate Mooney scăzută, în primul rând, sunt bine distribuite în amestec și, în al doilea rând, părțile minore ale componentelor care alcătuiesc pasta sunt capabile să migreze cu ușurință în straturile de suprafață ale vulcanizatelor, protejând astfel cauciucul de îmbătrânire.
În special, în problema „zdrobirii” compozițiilor care formează pastă, se acordă o mare importanță atunci când se explică motivele deteriorării proprietăților unor compoziții sub acțiunea ozonului.
În acest caz, vâscozitatea inițială scăzută a pastelor și, în plus, nu se modifică în timpul depozitării (tabelul 4), permite o distribuție mai uniformă a pastei și face posibilă migrarea componentelor acesteia pe suprafața vulcanizatului.

Tabelul 4
Indicatori de vâscozitate conform pastei Mooney (P-9)
Indicatori inițiali Indicatori după păstrarea pastei timp de 2 luni
10 8
13 14
14 18
14 15
17 25

Variind conținutul de PVC și antioxidanți, este posibil să se obțină paste adecvate pentru protejarea cauciucurilor împotriva termoabsorbției și îmbătrânirii cu ozon pe bază atât de cauciuc nepolar, cât și de cauciuc polar. În primul caz, conținutul de PVC este de 40-50% în greutate. (pastă P-9), în al doilea - 80-90% în greutate.
În această lucrare sunt investigate vulcanizate pe bază de cauciuc izopren SKI-3. Proprietățile fizice și mecanice ale vulcanizatelor folosind pastă (P-9) sunt prezentate în tabelele 5 și 6.
Rezistența vulcanizatelor studiate la îmbătrânirea termic-oxidativă crește odată cu creșterea conținutului de pastă anti-îmbătrânire din amestec, așa cum se poate observa din Tabelul 5.
Indicatori ai modificării rezistenței relative, compoziția standard (1-9) este (-22%), în timp ce pentru compoziție (4-9) - (-18%).
De asemenea, trebuie remarcat faptul că odată cu introducerea unei paste care ajută la creșterea rezistenței vulcanizatelor la îmbătrânirea oxidativă termică, se conferă o rezistență dinamică mai mare. Mai mult, explicând creșterea rezistenței dinamice, este imposibil, aparent, să ne limităm doar la factorul de creștere a dozei de antioxidant din matricea cauciucului. PVC-ul va juca probabil un rol important în acest sens. În acest caz, se poate presupune că prezența PVC-ului poate provoca efectul formării de către acesta a structurilor de lanț continuu, care sunt distribuite uniform în cauciuc și împiedică creșterea microfisurilor rezultate din fisurare.
Prin reducerea conținutului de pastă anti-îmbătrânire și, prin urmare, a proporției de PVC (Tabelul 6), efectul de creștere a rezistenței dinamice este practic anulat. În acest caz, efectul pozitiv al pastei se manifestă numai în condiții de îmbătrânire termo-oxidativă și cu ozon.
Trebuie remarcat faptul că cele mai bune proprietăți fizice și mecanice sunt respectate atunci când se utilizează o pastă anti-îmbătrânire obținută în condiții mai blânde (temperatura de pregelatinizare 100 ° C).
Astfel de condiții pentru obținerea unei paste asigură un nivel mai ridicat de stabilitate în comparație cu o pastă obținută prin termostatare timp de o oră la 140°C.
O creștere a vâscozității PVC-ului într-o pastă obținută la o temperatură dată, de asemenea, nu contribuie la păstrarea rezistenței dinamice a vulcanizatelor. Și după cum urmează din Tabelul 6, rezistența dinamică este mult redusă în pastele termostatate la 140 ° C.
Utilizarea diafen FF într-o compoziție cu diafen FP și PVC permite într-o oarecare măsură rezolvarea problemei decolorării.

Tabelul 5


1-9 2-9 3-9 4-9
1 2 3 4 5
Rezistență condiționată la rupere, MPa 19,8 19,7 18,7 19,6
Stres condiționat la 300%, MPa 2,8 2,8 2,3 2,7

1 2 3 4 5
Alungire la rupere,% 660 670 680 650
Alungire permanentă,% 12 12 16 16
Duritate, Shore A, unități convenționale 40 43 40 40
Rezistență condiționată la rupere, MPa -22 -26 -41 -18
Stres condiționat la 300%, MPa 6 -5 8 28
Alungire la rupere,% -2 -4 -8 -4
Alungire permanentă,% 13 33 -15 25

Rezistență dinamică, De exemplu = 100%, mii de cicluri. 121 132 137 145

Tabelul 6
Proprietățile fizice și mecanice ale vulcanizatelor care conțin pastă anti-îmbătrânire (P-9).
Nume indicator Cod mix
1-25 2-25 3-25 4-25
1 2 3 4 5
Rezistență condiționată la rupere, MPa 22 23 23 23
Stres condiționat la 300%, MPa 3,5 3,5 3,3 3,5

1 2 3 4 5
Alungire la rupere,% 650 654 640 670
Alungire permanentă,% 12 16 18 17
Duritate, Shore A, unități convenționale 37 36 37 38
Schimbarea indicatorului după îmbătrânire, aer, 100оС * 72 h
Rezistență condiționată la rupere, MPa -10,5 -7 -13 -23
Stres condiționat la 300%, MPa 30 -2 21 14
Alungire la rupere,% -8 -5 -7 -8
Alungire reziduală,% -25 -6 -22 -4
Rezistenta la ozon, E = 10%, ora 8 8 8 8
Rezistență dinamică, De exemplu = 100%, mii de cicluri. 140 116 130 110

Lista de simboluri.

PVC - clorură de polivinil
Diafen FF - N, N'-Difenil-n-fenilendiamină
Diafen FP - N - Fenil - N '- izopropil - n - fenilendiamină
DBP - ftalat de dibutil
SKI-3 - cauciuc izopren
P-9 - pastă anti-îmbătrânire

1. Cercetarile pentru compozitia plastizolului diafen FP si diafen FF pe baza de PVC permit obtinerea unor paste care nu se exfoliaza in timp, cu proprietati reologice stabile si vascozitate Mooney, mai mare decat vascozitatea amestecului de cauciuc folosit.
2. Când conținutul combinației de diafen FP și diafen FF în pastă este egal cu 30% și plastizol PVC 50%, doza optimă pentru a proteja cauciucurile de termooxidație și îmbătrânirea cu ozon poate fi o doză de 2,00 pbw, 100 pbw cauciuc amestecuri de cauciuc.
3. O creștere a dozei de antioxidanți peste 100 de părți în greutate de cauciuc duce la o creștere a rezistenței dinamice a cauciucurilor.
4. Pentru cauciucurile pe bază de cauciuc izopren care funcționează în mod static, este posibil să înlocuiți diafenul FP cu pasta anti-îmbătrânire P-9 în cantitate de 2,00 wt h la 100 wt h de cauciuc.
5. Pentru cauciucurile care funcționează în condiții dinamice, înlocuirea diafenei FP este posibilă atunci când conținutul de antioxidanți este de 8-9 gr. H la 100 gr. H de cauciuc.
6.
Lista literaturii folosite:

- Tarasov Z.N. Îmbătrânirea și stabilizarea cauciucurilor sintetice. - M .: Chimie, 1980 .-- 264 p.
- Garmonov I.V. Cauciuc sintetic. - L .: Chimie, 1976 .-- 450 p.
- Îmbătrânirea și stabilizarea polimerilor. / Ed. Kozminsky A.S. - M .: Chimie, 1966 .-- 212 p.
- Sobolev V.M., Borodina I.V. Cauciucuri sintetice industriale. - M .: Chimie, 1977 .-- 520 p.
- Belozerov N.V. Tehnologia cauciucului: Ed. a 3-a Rev. si adauga. - M .: Chimie, 1979 .-- 472 p.
- Koshelev F.F., Kornev A.E., Klimov N.S. Tehnologia generală a cauciucului: Ed. a 3-a Rev. si adauga. - M .: Chimie, 1968 .-- 560 p.
- Tehnologia materialelor plastice. / Ed. V.V. Korshak Ed. al 2-lea, rev. si adauga. - M .: Chimie, 1976 .-- 608 p.
- Kirpichnikov P.A., Averko-Antonovich L.A. Chimia și tehnologia cauciucului sintetic. - L .: Chimie, 1970 .-- 527 p.
- Dogadkin B.A., Dontsov A.A., Shertnov V.A. Chimia elastomerilor. - M .: Chimie, 1981 .-- 372 p.
- Zuev Yu.S. Distrugerea polimerilor sub influența mediilor agresive: ed. a II-a Rev. si adauga. - M .: Chimie, 1972 .-- 232 p.
- Zuev Yu.S., Degtyareva T.G. Durabilitatea elastomerilor în condiții de funcționare. - M .: Chimie, 1980 .-- 264 p.
- Ognevskaya T.E., Boguslavskaya K.V. Îmbunătățirea rezistenței la intemperii a cauciucurilor datorită introducerii polimerilor rezistenți la ozon. - M .: Chimie, 1969 .-- 72 p.
- Kudinova G.D., Prokopchuk N.R., Prokopovich V.P., Klimovtsova I.A. // Materii prime și materiale pentru industria cauciucului: prezent și viitor: Rezumate ale conferinței științifice-practice rusești a cincea aniversare a lucrătorilor din cauciuc. - M .: Chimie, 1998 .-- 482 p.
- Hrulev M.V. Clorura de polivinil. - M .: Chimie, 1964 .-- 325 p.
- Productie si proprietati PVC / Ed. Zilberman E.N. - M .: Chimie, 1968 .-- 440 p.
- Rakhman M.Z., Izkovsky N.N., Antonova M.A. // Cauciuc și cauciuc. - M., 1967, nr. 6. - cu. 17-19
- Abram S.W. // Rubb. Vârstă. 1962. V. 91. Nr. 2. P. 255-262
- Enciclopedia polimerilor / Ed. Kabanova V.A. şi altele: În 3 volume, T. 2. - M .: Enciclopedia sovietică, 1972 .-- 1032 p.
- Manualul lucrătorului cauciucului. Materiale de producere a cauciucului / Ed. Zakharchenko P.I. şi alţii - M .: Chimie, 1971. - 430 p.
- Tager A.A. Fizicochimia polimerilor. Ed. a 3-a, rev. si adauga. - M .: Chimie, 1978 .-- 544 p.

Cât timp va rezista o anvelopă auto depinde de funcționare, de starea tehnică a mașinii și de stilul dumneavoastră de condus. Întreținerea profesională și verificările constante vor asigura conducerea în siguranță.

Anvelopele sunt in contact direct cu drumul, de aceea este foarte important sa mentinem calitatea anvelopelor in stare buna, deoarece de calitatea acestora depind siguranta, eficienta consumului de combustibil si confortul. Este necesar nu numai să selectați anvelopele potrivite, ci și să monitorizați starea acestora pentru a preveni îmbătrânirea și uzura prematură a acestora.

Principalele cauze de deteriorare și uzură a anvelopelor auto

Există întotdeauna o mulțime de surprize neplăcute pe drum care în cele din urmă duc la deteriorarea și uzura anvelopelor: pietre, găuri, sticlă. Nu le putem nici prevedea, nici prevenim. Dar problemele care decurg din viteza mare, presiunea aerului și suprasarcină depind complet de proprietarul mașinii și sunt complet rezolvabile.

1. Conducerea cu viteză mare

Urmăriți cu atenție limita de viteză! Când conduceți cu viteză mare, riscul de deteriorare și uzură a anvelopelor este cel mai probabil, deoarece anvelopele se încălzesc și se pierde mai multă presiune în ele.

2. Presiunea anvelopelor

Supra și sub presiunea în anvelope reduce durata de viață utilă a anvelopelor și duce la uzură prematură (supraîncălzirea anvelopei, tracțiune redusă), prin urmare este necesar să se controleze suficient presiunea în anvelope.

3. Supraîncărcare

Urmați recomandările producătorului pentru încărcare! Pentru a evita supraîncărcarea anvelopelor, examinați cu atenție indicele de sarcină de pe flancul anvelopei. Aceasta este valoarea maximă și nu trebuie depășită. Când este supraîncărcat, anvelopa se supraîncălzește și, în consecință, îmbătrânirea și uzura prematură.

Cum să protejați anvelopele de îmbătrânirea prematură și uzură

Chiar și anvelopele de cea mai înaltă calitate și cele mai scumpe sunt de scurtă durată. Uzura anvelopelor este doar o chestiune de timp, dar este în puterea noastră să maximizăm durata de viață a anvelopelor. Ce puteți face pentru a prelungi durata de viață a anvelopelor și pentru a le proteja de uzură? Iată câteva sfaturi simple:

Când ar trebui să schimbi cauciucurile?

O verificare săptămânală a anvelopelor (inspecția adâncimii benzii de rulare, presiunea aerului din anvelope, deteriorarea existentă a flancurilor anvelopelor, apariția urmelor de uzură neuniformă) vă permite să evaluați cu adevărat gradul de uzură și îmbătrânirea anvelopelor. Dacă ți-au trecut în minte îndoieli cu privire la siguranța utilizării anvelopelor, atunci contactați un specialist cu experiență pentru sfaturi privind operarea ulterioară.

Anvelopa trebuie înlocuită dacă:

Viața anvelopelor

Durata de viață a anvelopelor variază foarte mult, așa că este aproape imposibil de prezis cât va dura o anumită anvelopă. O anvelopă este formulată cu o varietate de ingrediente și materiale compuse din cauciuc care afectează durabilitatea. Condițiile meteorologice, condițiile de utilizare și depozitare pot, de asemenea, să prelungească sau să scurteze durata de viață a anvelopelor. Prin urmare, pentru a crește durata de viață a anvelopelor, protejați-le de uzură, urmăriți aspectul lor, mențineți presiunea în anvelope, apariția următoarelor efecte: zgomot, vibrații sau deplasare pe partea laterală a mașinii atunci când conduceți și, bineînțeles, păstrați-le corect.

Reguli de depozitare a anvelopelor auto

Chiar dacă anvelopele zac și nu sunt folosite sau sunt folosite rar, acestea îmbătrânesc. Este indicat să nu depozitați anvelopele neumflate sau demontate în stive pentru o perioadă lungă de timp. De asemenea, nu depozitați obiecte străine, în special obiecte grele, pe anvelope. Evitați obiectele fierbinți, flăcările, scânteile și generatoarele în apropierea anvelopelor. Se recomandă purtarea mănușilor de protecție la manipularea anvelopelor.

Anvelopele sunt depozitate într-o cameră uscată, bine ventilată, cu o temperatură constantă, care este ferită de precipitații și lumina directă a soarelui. Pentru a evita alterarea structurii cauciucului, nu depozitați substanțe chimice sau solvenți în apropierea anvelopelor. Evitați depozitarea metalului, lemnului sau a altor obiecte ascuțite în apropierea anvelopelor care le-ar putea deteriora. Cauciucul negru se teme de excesul de căldură și îngheț, iar umiditatea excesivă duce la îmbătrânirea acestuia. Anvelopele nu trebuie spălate sub un jet puternic de apă; este suficient săpunul sau detergentul special.

Din tot ceea ce s-a spus, concluzia sugerează că depozitarea adecvată, funcționarea și o verificare completă a stării lor vor ajuta la salvarea anvelopelor de uzură.

Întotdeauna au existat controverse și dezacord în jurul vârstei sau „îmbătrânirii” anvelopelor. În unele țări, existau chiar cerințe ca producătorii să imprime termenul limită pentru utilizare pe cauciuc, la fel ca și pe alimente. În unele state ale Americii, la cumpărare se oferă o broșură care descrie posibilele probleme dacă anvelopele nu se schimbă o perioadă lungă de timp.

Procesul chimic care face ca cauciucul să îmbătrânească se numește oxidare. Cu contactul constant cu oxigenul, cauciucul începe să se usuce și devine mai rigid, ceea ce se exprimă în fisuri la suprafață. Cel mai interesant este că anvelopa începe să îmbătrânească din straturile interioare ale carcasei și nu din exterior. Datorită întăririi elementelor compoziției, începe procesul de delaminare, când fragmentele de cauciuc se desprind de pe straturile de cordon.

Rata de îmbătrânire este determinată de patru factori principali.

Calitatea stratului izolator. Un strat subțire din interiorul anvelopei este realizat din cauciuc butilic și este conceput pentru a împiedica evacuarea aerului pompat în roți. Dar totuși, un anumit procent de oxigen se va infiltra prin acest strat, provocând o reacție chimică cu straturile interioare.

Presiunea aerului. Efectul oxidării crește proporțional cu presiunea aerului, cu atât mai mult cu atât mai rapid. Adică, cauciucul umflat va îmbătrâni mult mai repede decât dezumflat.

Temperatura. Temperaturile ridicate cresc reactivitatea oxigenului, făcându-i mai ușor să pătrundă prin stratul de etanșare din cauciuc și să interacționeze mai ușor cu straturile interioare ale benzii de rulare.

Frecvența de utilizare. În timpul conducerii, sub presiunea forței centrifuge, lubrifiantul din interiorul anvelopei circulă printr-un sistem de micropori, adică începe să se miște. Astfel, „ungerea” cauciucului. Când roțile sunt în gol, acest lucru nu se întâmplă și încep să se usuce mai repede.

ADAC germană recomandă schimbarea anvelopelor la fiecare 6 ani, indiferent de aspect. În 1990, un grup de producători BMW, Volkswagen, Mercedes-Benz, General Motors a făcut o declarație comună că anvelopele mai vechi de 6 ani nu sunt recomandate pentru utilizare. În 2005, Daimler / Chrysler a declarat că recomandă ca anvelopele să fie inspectate atent după 5 ani și înlocuite după 10. Ulterior, recomandarea a fost susținută de Michelin și Continental.

Americanii s-au uitat la cererile de asigurare auto pentru probleme la roți și au venit cu un model interesant. 77% din toate cererile de asigurare au fost făcute în cele cinci state cele mai sudice, iar în 87% din toate aceste cazuri, anvelopele aveau o vechime de peste 6 ani. Acest lucru confirmă indirect efectele negative ale temperaturilor ridicate în timp.

De asemenea, a fost monitorizată tendința că anvelopele cu indice de viteză mare își pierd starea mai lent. De asemenea, merită menționat faptul că anvelopele vechi sunt mai predispuse la uzură neuniformă, în special anvelopele de vară pentru autoturisme.

Dacă anvelopele mașinii tale sunt mai vechi de 6 ani, asta nu înseamnă că ar trebui schimbate. Examinați-le cu atenție pentru a detecta crăpăturile pe pereții laterali, dacă există, acesta este un semnal că este timpul să căutați anvelope noi sau uzate. Potrivit site-ului Shinkomplekt, recent, vânzările de roți second hand în lume sunt în creștere, din cauza situației economice proaste.

Roțile de rezervă pentru jeep-uri, care atârnă de hayon atunci când sunt umflate și în lumina directă a soarelui vara, îmbătrânesc și se usucă deosebit de repede. Dacă anvelopele sunt depozitate plat și protejate de soare în interior, acestea își vor păstra starea mai mult timp.

Îmbătrânirea cu ozon, cracarea ozonului (cracarea ozonului, Ozonriβbildung, vieillissement al, ozon) este cauciucuri întinse sub influența ozonului. Îmbătrânirea cu ozon este un tip de așa-numită fisurare prin coroziune de tensiune, care se observă atunci când mediile active din punct de vedere chimic sau fizic acționează asupra materialelor solicitate (de exemplu, amoniac pe alamă, detergenți pe, acizi sau alcalii pe cauciucuri din cauciucuri polisulfurate, HF pe cauciucuri din cauciucuri organosilicice). Tensiunile de tracțiune apar în cauciucuri sub tensiune unidimensională sau bidimensională statică sau dinamică sau deformare prin forfecare.

Pentru ca îmbătrânirea ozonului să apară, sunt suficiente chiar și urmele de ozon, care este întotdeauna prezent în atmosferă. (2-6) 10 -6%; (în continuare este indicată concentrația volumică a ozonului) și, în plus, se poate forma în anumite condiții în încăperi închise. Motivul principal al prezenței ozonului în atmosferă este efectul părții cu lungime de undă scurtă a radiației solare asupra oxigenului atmosferic.

Ozonul se formează și ca urmare a oxidării fotochimice a impurităților organice din aer cu participarea dioxidului de azot. Acest proces este deosebit de intens în orașele mari, unde poluarea aerului de la gazele de eșapament ale motoarelor provoacă o concentrație mare de ozon. [până la (50-100) · 10 -6%].

În spațiile închise, ozonul poate fi generat de Uv-Sveta, γ - razele, razele X, în timpul descărcărilor electrice, precum și în timpul oxidării compușilor organici.

Mecanismul îmbătrânirii cu ozon

Mecanismul îmbătrânirii ozonului constă într-o accelerare bruscă a distrugerii cauciucurilor tensionate datorită adăugării de ozon de-a lungul legăturilor multiple ale macromoleculelor de cauciuc: Stresul care apare în cauciuc la deformații mici, contribuind la distrugerea macromoleculei și împiedicând recombinarea. de macroradicali, accelerează apariția și creșterea microfisurilor, dirijate inițial de-a lungul axei de întindere. Ruperea punților slabe dintre aceste microfisuri duce la apariția unor fisuri transversale vizibile ochiului. La deformații mari (sute de procente), fisurile rămân longitudinale pe măsură ce cresc, deoarece din cauza efect de orientare punțile dintre fisuri capătă o rezistență mai mare.

Cinetica îmbătrânirii cu ozon a materialelor polimerice

Tensiune statică σ (sau deformare ε ) în procesul de îmbătrânire a ozonului, Există 2 etape principale ale îmbătrânirii cu ozon:

1. perioada de inducție τ și, al cărui capăt practic coincide cu momentul apariției fisurilor;
2. perioada de dezvoltare a fisurilor vizibile τ w, care apare în principal în stadiul ritmului lor staționar de creștere τ st(imaginea 1).

Odată cu creșterea tensiunii, efectul său distructiv crește, dar orientarea macromoleculelor care se dezvoltă simultan duce la întărirea polimerului, ceea ce complică distrugerea lui ulterioară. În măsura în care în prima etapă a îmbătrânirii cu ozon care apar pe suprafața cauciucului, rolul distructiv al stresului crește datorită creșterii proporției de suprafață proaspătă, nou formată, apoi τ și de obicei scade monoton odata cu cresterea ε (poza 1). În dezvoltarea fisurilor în adâncimea probei, starea suprafeței acesteia nu joacă un rol; în acest stadiu al îmbătrânirii cu ozon, întărirea orientării, în legătură cu care rata de creștere a fisurilor trece printr-un maxim în regiunea așa-numitului deformare critică ε cr (poza 2).

E timpul să se rupă τ p =τ și +τ w depinde de σ (sau ε ) precum și τ și(poza 1), sau trece printr-un minim în regiune ε cr(la deformari mari - prin maxim datorita epuizarii efect de întărire a orientării (poza 2). Prima dependență, caracteristică cauciucurilor rezistente la ozon, se observă când τ p determinat de durata τ și (τ și / τ p ≈1), al doilea - dacă τ p determinat de durata perioadei τ w (τ și /τ p<<1).

Sens ε cr este determinat de doi factori: gradul de scădere a τ p cu crestere σ și gradul de creștere în τ p odată cu dezvoltarea efectului de orientare.

Factori care afectează rata de îmbătrânire a ozonului

Interacțiuni intermoleculare

Creșterea, ceea ce face dificilă orientarea macromoleculelor în timpul deformării și contribuind la creșterea durabilității cauciucurilor, poate duce la forfecare ε cr spre valorile sale mai mari. Această dependență se observă, în special, într-o serie de vulcanizate neumplute din următorii polimeri:

cauciuc natural< гуттаперча < хлоропреновый каучук.

Sens ε cr de asemenea, crește odată cu introducerea de umpluturi active în cauciucuri cu o interacțiune intermoleculară relativ slab exprimată. Deci, cu o creștere a cantității de funingine din canalul de gaz din cauciucul natural de la 0 la 90 de piese de masă ε cr creşte de la 15 inainte de 50% ... În cazul unei scăderi semnificative a interacțiunilor intermoleculare (de exemplu, când ftalatul de dibutil este introdus în cauciucul cloropren), valoarea ε cr scade brusc. Modificarea interacțiunii intermoleculare explică și efectul asupra valorii ε cr temperatura și alți factori.

Natura și frecvența deformărilor

Comparat cu rata ozonului la deformații statice, la deformatii multiple cu frecventa constanta poate fi observat ca accelerareîmbătrânirea cu ozon (în cauciucuri din cauciucuri butadien-nitrilice) și a acestuia accelerație negativă(din cauciuc natural).

În unele cauciucuri cu o creștere frecvența deformarii se manifestă întărirea relaxării duce la reducerea îmbătrânirii prin ozon.În regiunea frecvențelor joase (până la 100 de vibrații pe minut), cea mai mare rată de îmbătrânire a ozonului a majorității cauciucurilor se observă la frecventa de 10 vibratii pe minut. Cauciucuri care conțin substanțe ceroase, al căror strat de pe suprafața cauciucului se descompune ușor în timpul deformărilor repetate, semnificativ sunt mai susceptibile la îmbătrânirea cu ozon în aceste condiții decât în ​​cazul deformărilor statice.

Concentrația de ozon

Scăderea concentrației de ozon CU încetinește brusc îmbătrânirea ozonului și, până la concentrațiile sale atmosferice, dependența τ = kС -n, Unde kși n- constantă și τ ar putea fi ca τ șiși τ p... În cazul marilor τ (ani) aplicarea acestei dependențe este complicată de o modificare a condițiilor de expunere a cauciucului (relaxarea stresului, migrarea la suprafața cauciucului antiozonanti şi altele) care afectează valorile kși n.

Concentrația de ozon nu afectează poziția ε crși valoarea energiei de activare a îmbătrânirii cu ozon. Acesta din urmă este foarte mic (zeci de kJ/mol, sau câteva kcal/mol) și, prin urmare, modificarea ratei de îmbătrânire a ozonului cu temperatura datorată în principal unei modificări în mobilitatea macromoleculelor. Acest lucru este confirmat de faptul că rata de creștere a fisurilor respectă ecuația Williams - Landela - Feribotul(vezi. Stare vâscoasă), care descrie procesele de relaxare.

Influența temperaturii, umidității și radiației solare asupra ratei de îmbătrânire a ozonului

O scădere a temperaturii duce la o încetinire bruscă a îmbătrânirii cu ozon; în condiţii de testare la valoare constantă ε îmbătrânirea ozonului se oprește practic la temperaturi cu 15-20 ° C mai mari decât temperatura de tranziție sticloasă a polimerului.

Radiatie solara accelerează puternic îmbătrânirea ozonului din cauza foto-oxidarea cauciuculuiînsoțită de distrugerea macromoleculelor, o creștere a mobilității macroradicalilor și, de asemenea, ca urmare a unei creșteri generale a temperaturii cauciucului. Umiditate fiind absorbit de cauciucuri relativ hidrofile (de exemplu, din cauciuc natural sau cloropren) și favorizând o distribuție mai uniformă a tensiunilor pe suprafața acestora, încetinește oarecum îmbătrânirea prin ozon a acestor cauciucuri.

Rezistența la ozon a cauciucurilor (clasificarea cauciucurilor după rezistența la ozon)

Capacitatea cauciucurilor de a rezista îmbătrânirii prin ozon depinde în mod semnificativ de tipul de cauciuc.

Rezistenta la imbatranire la ozon(în condiții de deformare statică de până la 50%) cauciucul pe bază de diferite cauciucuri poate fi împărțit condiționat în patru grupe:

• Cauciucuri extra rezistente nu se degradează mult timp (ani) la concentrațiile de ozon atmosferic și sunt stabile mai mult de 1 oră la concentrații O 3 Ordin 0,1 - 1%. Aceste proprietăți sunt deținute de cauciucuri pe bază de cauciucuri saturate- cu conținut de fluor, etilen-propilenă, poliizobutilenă, polietilenă clorosulfonată și, într-o măsură mai mică, cauciuc siliconic; acestea din urmă sunt distruse de substanțe acide care se formează ușor în prezența ozonului.
• Cauciucuri rezistente nu se degradează câțiva ani în condiții atmosferice și sunt stabile mai mult de 1 oră la concentrații O 3 despre 0,01% ... Acest grup include cauciucuri pe bază de cauciucuri care interacționează slab cu ozonul din cauza un conținut mic de link-uri multiple în ele(de exemplu, cauciucuri din cauciuc butilic) sau din cauza prezenței unor legături care nu sunt foarte active față de ozon (de exemplu, cauciucuri din cauciuc uretan și polisulfură), precum și cauciucuri din cauciucuri cloropren stabilizate antiozonanti.
• Cauciucuri moderat rezistente stabil în condiții atmosferice de la câteva luni până la 1-2 ani, și la concentrații O 3 despre 0,001% - mai mult de 1 oră. Acest grup include cauciucuri din cauciuc cloropren nestabilizat si de la altii cauciucuri nesaturate(izopren natural, sintetic, stiren butadienă, nitril butadienă) care conține antiozonanti... Mare durabilitate cauciuc cloropren la ozon se explică prin particularitățile structurii sale fizice (cristalizabilitate ușoară, interacțiuni polare intermoleculare puternice), determinând formarea de fisuri obtuse, rotunjite, cu creștere lentă.
• Cauciucuri instabile stabil în condiții atmosferice de la câteva zile până la 1 lună, și la concentrații O 3 - 0,0001% - mai mult de 1 oră. Cauciucurile instabile includ cauciucuri din cauciucuri nestabilizate din grupul precedent, cu excepția cauciucurilor din cauciuc cloropren. O creștere a rezistenței cauciucurilor din acest grup la îmbătrânirea ozonului se realizează prin introducerea în ele antiozonantiși ceară aplicat pe cauciuc acoperiri rezistente la ozon din cauciuc cloropren, polietilenă clorosulfonată etc., tratament chimic(de exemplu, prin hidrogenare) suprafeței de cauciuc pentru a reduce conținutul de legături nesaturate din macromolecule, precum și prin modificarea designului produselor pentru a reduce tensiunile de tracțiune în condițiile funcționării acestora.

Pentru metodele de protecție a cauciucurilor împotriva îmbătrânirii prin ozon, vezi și Antiozonanti.

Pe lângă tipul de cauciuc, compoziția compușilor cauciucului influențează rezistența la îmbătrânirea prin ozon a cauciucurilor. Deci, în condiții de testare cu aceeași deformare ε sens τ șiși τ p pentru cauciucuri care conțin umpluturiși plastifianti, va fi mai mică decât pentru cele neumplute.

Deteriorarea rezistenței la ozon se datorează următoarelor motive:

• o creștere a stresului asociată cu introducerea de umpluturi,
• o scădere a proprietăților de rezistență ale cauciucurilor datorită introducerii plastifianților.

Rezistența cauciucurilor la îmbătrânirea prin ozon evaluat prin modificarea următoarelor caracteristici ale specimenelor întinse:

1)gradul de fisurare (pentru aceasta, o scară condiționată de 4, 6 sau 10 puncte este compilată din fotografiile mostrelor);

2)timp înainte de crăpareτ și;

3)timpul să se rupă τ p.

Este convenabil să urmăriți cinetica propagării fisurilor prin dezintegrarea forței. R într-o probă ozonizată întinsă. în care τ p corespunde momentului în care P = 0.

Testarea într-un mediu cu ozon este o metodă eficientă de studiere a durabilității cauciucurilor la deformații mici (zeci de procente), tipice condițiilor de funcționare ale majorității produselor din cauciuc. Rezultatele testelor la concentrații mari de ozon fac, de asemenea, posibilă prezicerea cauciucurilor care sunt instabile la acțiunea ozonului, deoarece în acest caz durabilitatea este determinată de rezistența cauciucurilor la îmbătrânirea prin ozon.

Bibliografie: Zuev Yu.S., Distrugerea polimerilor sub acțiunea mediilor agresive, a doua ed., M., 1972. Yu. S. Zuev,