ВЛИЯНИЕ ПЛАСТИФИКАТОРОВ С КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИМИ ГЕТЕРОЦИКЛАМИ НА СТАБИЛЬНОСТЬ СВОЙСТВ И СОРБЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ ВЫСОКОНАПОЛНЕННЫХ НАБУХАЮЩИХ РЕЗИН: HRFWPH

Абдиракым Муратулы Накып; Елена Николаевна  Черезова; Юлия Сергеевна  Карасева

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2026.02.028

Авторы

Абдиракым Муратулы Накып Казанский национальный исследовательский технологический университет https://orcid.org/0000-0002-7189-9928
Елена Николаевна Черезова Казанский национальный исследовательский технологический университет https://orcid.org/0000-0002-6743-1097
Юлия Сергеевна Карасева Казанский национальный исследовательский технологический университет https://orcid.org/0000-0001-6531-4252

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2026.02.028

Ключевые слова:

пластовая вода, бутадиен-нитрильный каучук, набухающая резина, совместимость, растворимость полимеров

Аннотация

Работа направлена на выявление влияния пластификаторов с кислородсодержащими гетероциклами на стабильность физико-механических свойств и набухающую способность высоконаполненных резин на основе бутадиен-нитрильного каучука. В качестве набухающего наполнителя использован промышленный продукт – натрий карбоксиметилцеллюлоза (NaКМЦ) с размером частиц 0,5÷1 мм в количестве 150 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука. В качестве пластификаторов использованы соединения с кислородсодержащими гетероциклами, различающимися по реакционной способности, Оксаль Т-92 (смесь замещенных диоксановых спиртов) и эпоксидированное соевое масло (ЭСМ). Расчетным методом Хансена показано, что исследуемые пластификаторы хорошо совместимы с каучуковой матрицей и набухающим наполнителем. Установлено, что использованные пластификаторы снижают вязкость резиновой смеси по Муни, понижают максимальный и минимальный крутящие моменты, а также увеличивают время достижения оптимума вулканизации. Показано, что введение введении 30 мас.ч. пластификаторов снижает прочностные характеристики резин при растяжении на 20%, что связано с ослаблением межмолекулярных взаимодействий. Выявлено различие влияния количества пластификатора Оксаль Т-92 и ЭСМ на прочность резины при растяжении, заключающееся в том, что с увеличением количества ЭСМ прочность резины возрастает, что связано со способностью эпоксидных групп вступать во взаимодействие с гидроксильными группами набухающего наполнителя, в то время как с увеличением количества Оксаль Т-92 прочность резины снижается. Экспозиция резин в нефти и водной средах с различной минерализацией (пластовая вода, щелочной и кислый растворы) показала, что набухающая способность резин зависит как от природы среды, так и типа пластификатора. Более выраженная способность к набуханию зафиксирована для резин, включающих Оксаль Т-92. Оптимальная дозировка пластификаторов для проявления максимального эффекта как по набуханию, так и по технологическим характеристикам, составляет 30 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

Библиографические ссылки

Cherezova E.N., Karaseva Y.S., Momzyakova K.S. Hydrophilic rubber based on butadiene-nitrile rubber and phytogenic powdered cellulose // Polymer Science - Series D. 2022. № 15. С. 118-121, doi:10.1134/s1995421222010075.

Properties of water-swellable compounds based on nitrile rubber with varied acrylonitrile content / M.A. Vaniev [и др.]. // Rubber Chemistry and Technology. 2021. № 94. С. 591-599. doi:10.5254/rct.21.79994.

Mechanical, water-swelling, and morphological properties of water-swellable thermoplastic vulcanizates based on high density polyethylene/chlorinated polyethylene/nitrile butadiene rubber/cross-linked sodium polyacrylate blends / D. Wei, [и др.]. // Polymer-Plastics Technology and Engineering. 2015. № 54. С. 616-624. doi: 10.1080/03602559.2014.974191.

Накып А.М., Черезова Е.Н., Карасева Ю.С. Получение частично карбоксилиро-ванной порошковой целлюлозы из соломы льна и ее влияние на физико-механические свойства и степень набухания резины // Вестник Технологического университета. 2021. Т. 24, № 9. С. 49-52.

Mechanical Properties, Water‐swelling Behavior, and Morphology of Water‐swellable Rubber Prepared Using Crosslinked Sodium Polyacrylate / C. Liu [и др.]. // Journal of Applied Polymer Science. 2006. № 102. С. 1489–1496. doi:10.1002/app.24404.

Swelling Behavior of Semi‐interpenetrating Polymer Network Hydrogels Composed of Poly(Vinyl Alcohol) and Poly(Acrylamide‐ Co ‐sodium Methacrylate) / Y. Mohan [и др.]. // Journal of Applied Polymer Science. 2005. № 98. С. 302–314, doi:10.1002/app.21849.

Zhang S.T. Preparation, Water Absorbent and Mechanical Properties of Water Swella-ble Rubber // Plastics, Rubber and Composites. 2012. № 41. С. 326–331, doi:10.1179/1743289810Y.0000000012.

Порошковая карбоксилированная лигноцеллюлоза из соломы овса в качестве наполнителя ограниченно набухающих резин / А.М. Накып [и др.]. // Вестник Технологического университета. 2023. Т. 26, № 8. С. 58-63. doi:10.55421/1998-7072_2023_26_8_58.

Черезова Е.Н., Накып А.М., Карасева Ю.С. Использование порошковой целлюлозы, полученной из отходов хлопкового волокна, в составе гидронабухающей резины // Бутлеровские сообщения. 2021. Т.68, №11. С.47-53. doi:10.37952/ROI-jbc-01/21-68-11-47.

Efficiency of Application of Hydrolyzed Polyacrylamide and Copolymer Acrylamide with Potassium Acrylate as a Water-Swelling Agent in Rubbers / S.S. Lopatina [и др.]. // Key Engineering Materials. 2019. № 816, С.208-213. doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.816.208.

Cherezova E.N., Karaseva Y.S., Nakyp A.M. Evaluation of the Durability of Limited Swelling Rubber Filled with Modified Powdered Cellulose from Cotton Waste // Polymer Science - Series D. 2023. Т. 16. №. 3. С. 681-686. doi:10.1134/S1995421223030073.

Influence of Partially Carboxylated Powdered Lignocellulose from Oat Straw on Technological and Strength Properties of Water-Swelling Rubber / E. Cherezova [et al.] // Polymers. 2024. Т. 16. №. 2. С. 282. doi: 10.3390/polym16020282.

Impact of the Composition of Rubbers Filled with Carboxymethyl Cellulose on Their Properties / Е.N. Cherezova [и др.]. // Russian Journal of Applied Chemistry. 2023. Vol. 96. N 4. P. 462-467. doi: 10.1134/s1070427223040092.

Korte, J.R., Thurston, J.J., Goodson J.E. (2009) Water swelling rubber compound for use in reactive packers and other downhole tools: Пат. № 8181708; заявл. 30.09.2008; опубл. 02.04.2009.

Mohd H.H., Yong, K.C., Lee S.Y. Evaluating the Efficacy of a Newly Developed Palm-Based Process Aid on Nitrile Rubber Composites // Journal of Rubber Research. 2021. № 24 С.51-59. doi:10.1007/s42464-020-00072-6.

Влияние пластификаторов на физико-механические свойства пленочных материалов на основе полиакриламида / Л.А. Зимагулова [и др.]. // Вестник Технологического университета. 2015. Т. 18, № 23. С. 67-71.

Bergmann C., Trimbach J. Influence of plasticizers on the properties of natural rubber-based compounds // Kgk-kautschuk gummi kunststoffe. 2014. Т. 67. №. 7-8. С. 40-49.

Soybean oil plasticizers as replacement of petroleum oil in rubber / Petrović Z.S. [и др.]. // Rubber chemistry and technology. 2013. Т. 86. № 2. С. 233-249.

Pavlova V.V., Sokolova M.D., Fedorova A.F. Influence of the Content and Nature of the Plasticizer on the Properties of Buta-diene-Nitrile Rubber //Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technol-ogies. 2021. Т. 14. №. 2. С. 222-232. doi:10.17516/1999-494X-0303

Influence of bio-based plasticizers on the properties of NBR materials. M. Rahman [и др.]. Materials 2020. № 13. С. 2095. doi:10.3390/ma13092095

Giuseppe L., Claudio D.F., Alberto V. Plasticizers, infant nutrition and reproductive health // Reproductive Toxicology. 2004. Т. 19, № 1. C. 27–33. doi: 10.1016/j.reprotox.2004.05.011.

Flotator Oxal as the plasticizer for suspension PVC Trifonova I. P. et al. //Journal of the Serbian Chemical Society. – 2022. – Т. 87. – №. 3. – С. 355-362.

Оценка совместимости пластификатора ЭДОС с поливинилхлоридом / Е.М. Готлиб [и др.]. //Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. 2018. №. 2. С. 137-145.

Влияние эпоксидной смолы Э-181 на свойства резин на основе бутадиен-нитрильного каучука / Д.С. Востриков [и др.] // Промышленное производство и использование эластомеров. 2020. № 1. С. 40-44. doi:10.24411/2071-8268-2020-10106.

Application of epoxidized soybean oil in highly filled water-swelling rubbers / E. Cherezova [и др.]. // Engineered Science. 2023. Т. 25. №. 936. С. 10.30919.

Строение высококипящих побочных продуктов производства изопрена и химизм их образования / А.С. Дыкман [и др.]. // Нефтепереработка и нефтехимия. 2013. № 8. С. 27–34.

Hаnsen C.M.Hаnsen solubility pаrаmeter. А User’s Hаndbook / C.M. Hаnsen. – 2nd ed. – Bocа Rаton: CRC Press Tаylor & Frаncis Group, 2007. 520 с.

Krevelen, D.W. Properties of polymers: their correlation with chemical structure: their numerical estimation and prediction from additive group contributions: D.W. van Krevelen, K. te Nijenhuis. – 4 ed. - Printed and bound in Slovenia, 2009. 1004 с.

Роговин З.А. Химия целлюлозы: Москва, Химия, 1972. 520 с.

Фрейдин А.С. Прочность и долговечность клеевых соединений: Изд. 2, перераб и доп. 1981. 272 с.