ДИНАМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВУЛКАНИЗАТОВ НА ОСНОВЕ СМЕСЕЙ  БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНОГО КАУЧУКА И  ФУНКЦИОНАЛИЗИРОВАННОГО ПОЛИМЕРА, ПОЛУЧЕННЫХ  ЖИДКОФАЗНЫМ СОВМЕЩЕНИЕМ ИХ ЛАТЕКСОВ : OSCXAZ

Ахмет Акмырадов; Марат Ансарович Ибрагимов; Алевтина Петровна Рахматуллина

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2024.03.023

Авторы

Ахмет Акмырадов Казанский национальный исследовательский технологический университет
Марат Ансарович Ибрагимов Казанский национальный исследовательский технологический университет
Алевтина Петровна Рахматуллина Казанский национальный исследовательский технологический университет

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2024.03.023

Ключевые слова:

Бутадиен-стирольный каучук, жидкофазная модификация, сшитый полимерный функционализированныйнанонаполнитель,динамические и физико-механическиесвойства резин

Аннотация

Наноматериалыпривлекают большое внимание благодаря своим уникальным свойствам, таким как очень малый размер, большая площадь поверхности и поверхностная активность. Такие нанонаполнители используются в рецептурах резиновых смесей с целью улучшения физико-механических и динамических свойстввулканизатов.

Бутадиен-стирольный каучук (БСК) - коммерчески успешный синтетический эластомер с превосходной технологичностью и постоянным ростом спроса на него при разработке «зеленых» шин с хорошими динамическими и физико-механическими свойствами, низким сопротивлением качению и лучшим сцеплением с мокрой дорогой. Однако, БСК чувствителен к теплу, свету и кислороду из-за ненасыщенности молекулярной структуры. Следовательно, его механические свойства в процессе эксплуатации изделий на его основе ухудшаются и сокращается срок их службы. Использование нанонаполнителей, которые могут придать устойчивость к окислению и улучшить физико-механические и динамические свойства,представляет интерес как с научной, так и с практической точек зрения.В данной работеприведены результаты исследования динамических и физико-механических свойств наполненных резин на основебутадиен-стирольного каучука СКС-30 АРКМ-15. Онмодифицирован нанодисперснымфункционализированным полимером(ФП), синтезированным из стирола, дивинилбензола и этиленгликольдиметакрилата. С целью равномерного диспергирования частиц ФП в каучуковой матрице использован спосоджидкофазного совмещения их латексов.Методом динамического светорассеяния исследованы гранулометрические составы латексных частиц СКС-30 АРКМ-15, функционализированного полимера и их смесевого латекса. Поверхностное натяжение латексов определено методом отрыва кольца (метод ДюНуи). Исследовано влияние содержания ФП на динамические и физико-механические свойства полученного армированногокомпозита. В исследованиях использованы стандартные методы определения упруго-прочностных свойств резин. Изучены физико-механические свойства до и после термоокислительного старения при температуре 100°С в течение 24 ч резин на основе исходного каучука СКС-30 АРКМ-15 и его модифицированных образцов. Методом динамического термомеханического анализа определены их динамические свойства (модуль упругости и тангенс угла потерь). Композиты на основе каучуков,модифицированных функционализированным полимером в количестве 10 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука, характеризуются улучшенными динамическимии физико-механическимипоказателями.Исследование проведено с использованием оборудования Центра коллективного пользования «Наноматериалы и нанотехнологии» Казанского национального исследовательского технологического университета.

Библиографические ссылки

S. Ramarad, M. Khalid, C.T. Ratnam, A.L. Chuah, W. Rashmi.Wastetirerubberinpolymerblends: areviewontheevolution, properties and future, Prog. Mater. Sci. 72 (2015), 100–140.

S. Sinha Ray, M. Okamoto. Polymer/layered silicate nanocomposites: a review from preparation to processing, Prog. Polym. Sci. 28 (2003), 1539–1641.

H. Zhu, X. Xiao, Z. Guo, X. Han, Y. Liang, Y. Zhang, C. Zhou. Adsorption of vanadium (V) on natural kaolinite and montmorillonite: characteristics and mechanism, Appl. Clay Sci. 161 (2018), 310–316.

A. Malas, P. Pal, S. Giri, A. Mandal, C.K. Das. Synthesis and characterizations of modified expanded graphite/emulsion styrene butadiene rubber nanocomposites: mechanical, dynamic mechanical and morphological properties, Nanocompos. Part B: Eng. 58 (2014), 267–274.

R. Peter, V.R. Vijay, S. Ramakrishnan, R. Sukumar, A.R.R. Menon. Phosphorylated Cashew Nut Shell Liquid prepolymer modified kaolin as a reinforcing filler for natural rubber, Appl. Clay Sci. 105–106 (2015), 186–191.

S. Prasertsri, N. Rattanasom. Fumed and precipitated silica reinforced natural rubber nanocomposites prepared from latex system: mechanical and dynamic properties, Polym. Test. 31 (2012), 593–605.

L. Lv, S. Bai, H. Zhang, J. Wang, J. Xiao, J. Yang. Dynamic properties of glass-fiber-cored lead-wire reinforced rubber nanocomposites, Mater. Sci. Eng., A 429 (2006) 124–129.

Y. Zhang, Q. Liu, R.L. Frost. Quantitative characterization of kaolinite dispersibility in styrene-butadiene rubber nanocomposites by fractal dimension, Polym. Nanocompos. 36 (2015), 1486–1493.

Z. Zhang, X. Lu, P. Su. Dispersion of kaolin powders in silica sols, Appl. Clay Sci. 49 (2010), 51–54.

Y. Zhang, Q. Liu, S. Zhang. Y. Zhang, Y. Zhang, P. Liang, Characterization of kaolinite/styrene butadiene rubber composite: mechanical properties and thermal stability, Appl. Clay Sci. 124–125 (2016), 167–174.

Z.F. Wang, B. Wang, N. Qi, H.F. Zhang, L.Q. Zhang. Influence of fillers on free volume and gas barrier properties in styrene-butadiene rubber studied by positrons, Polymer 46 (2005), 719–724.

L.M. Stadtmueller, K.R. Ratinac, S.P. Ringer. The effects of intragallery polymerization on the structure of PMMA–clay nanocomposites, Polymer 46 (2005), 9574–9584.

S.Q.X. Fu. Polymer–clay nanocomposites exfoliation of organophilic montmorillonite nanolayers in polystyrene, Polymer 42 (2001), 807–813.

P.D. Michael Alexandre. Polymer-layered silicate nanocomposites preparation, properties and uses of a new class of materials, Mater. Sci. Eng. 18 (2000), 1–63.

Y. Zhang, Q. Liu, Q. Zhang, Y. Lu. Gas barrier properties of natural rubber/kaolin nanocomposites prepared by melt blending, Appl. Clay Sci. 50 (2010), 255–259.

E. Picard, A. Vermogen, J. Gerard, E. Espuche. Barrier properties of nylon 6-montmorillonite nanocomposite membranes prepared by melt blending: influence of the clay content and dispersion state Consequences on modelling, J. Membr. Sci. 292 (2007), 133–144.

J.W. Gilman. Flammability and thermal stability studies of polymer layered-silicate clay nanocomposites, Appl. ClaySci. 15 (1999), 31–49.

Галкина, Н.В. Синтез и исследование свойств фунционализированных полимерных наполнителей / Н.В. Галкина, А.П. Рахматуллина, М.А. Ибрагимов, З.А. Саитбатталова, И.Ш. Насыров // Вестник технологического университета. – 2016. – Т. 19. – №24. – С. 45-48.

Обрехт, В. Nanopreneпродлитсрокслужбыавтомобильныхшин / В. Обрехт // Каучукирезина. - 2009. - № 2. - С. 33-35.

K.Chrissafis, K.M. Paraskevopoulos, E. Pavlidou, and D. Bikiaris. Thermal degradation mechanism of HDPE nanocomposites containing fumed silica nanoparticles,Acta, 2009, vol. 485, nos. 1–2, pp. 65–71.

G. Antoniadis, K.M. Paraskevopoulos, A. Vassiliou, D.N. Bikiaris, K. Chrissafis. Comparative study of the effect of different nanoparticles on the mechanical properties and thermal degradation mechanism of in situ prepared poly(ε-caprolactone) nanocomposites,Comp. Sci. Technol., 67 (2007), p. 2165.

K.M. Paraskevopoulos, G.Z. Papageorgiou, K. Chrissafis, D.N. BikiarisJ. Appl.Thermal and dynamic mechanical behavior of bionanocomposites: Fumed silica nanoparticles dispersed in poly(vinyl pyrrolidone), chitosan, and poly(vinyl alcohol),Polym. Sci., 110 (2008), p. 1739.

Галкина, Н.В.Модификацияэмульсионныхбутадиен-стирольныхкаучуковфункционализированнымиполимерныминаполнителями / Н.В. Галкина, М.А. Ибрагимов, З.А. Саитбатталова, Б.С. Гришин, А.Г. Лиакумович // Промышленноепроизводствоииспользованиеэластомеров. – 2015. -№4. – С. 23-27.

Qifei Wu, Ling Liu, JunquanMeng, Shilin Liu, Jiong Hui, Xue Wang, Lin Xu, Liqun Zhang. Microstructure and Performance of Green Tire Tread Based on Epoxidized Solution Polymerized Styrene Butadiene Rubber and Epoxidized Natural Rubber. Industrial&EngineeringChemistryResearch 2023, 62 (13), 5582-5593.

Богоявленская, Е.В. Свойства вулканизатов и резиновых смесей на основе БСК, модифицированных литийорганическими инициаторами, содержащими аминостиролы. Богоявленская Е.В., Будеева А.В., Вольфсон С.И. // Каучук и резина. – 2019.- №.3. - Т78. - С. 152-155.

Багряшов С.В. Влияние сшитого эластичного нанодисперсного полимерного материала на упруго-гистерезисные свойства резин: дис. … канд. тех.наук. Казань, 2011. 163 с.