DEVELOPMENT OF WATER-SWELLING RUBBERS BASED ON NATURAL RUBBER AND SODIUM CARBOXYMETHYL CELLU-LOSE

KOKGSY

Authors

  • Хак Нгок Хо Kazan National Research Technological University
  • Alevtina P. Rakhmatullina Kazan National Research Technological University
  • Marat A. Ibragimov Kazan National Research Technological University
  • Quang D. Le Hanoi University of Science and Technology
  • Viet H. Dang Hanoi University of Science and Technology

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2023.02.024

Keywords:

Water-swellable rubbers, packer, natural rubber, sodium carboxymethyl cellulose, liquid-phase combination, leaching degree, swelling degree, physical and mechanical properties

Abstract

Studies were carried out on the development of water-swellable rubber (WSR) based on natural rubber (NR) as a material for packers. The rubber composition includes natural rubber with a sulfuric vulcanization system (sulfenamide C + stearic acid + zinc oxide). Sodium-carboxymethylcellulose (Na-CMC) was also introduced into the rubber compounds (RC) as a swelling agent. Na-CMC quantity was varied. WSR was obtained in two ways. The first is the traditional solid-phase method of production on rubber mixing equipment. The second - a mixture of hydrophobic and hydrophilic polymers was prepared beforehand by the liquid-phase combination of the aqueous suspensions thereof and the subsequent separation and drying of polymers mixture on the basis of which the RC were produced by the traditional solid-phase method. In both cases, the RC was prepared with mixer Brabender «Plasti-Corder®LabStation». Physical and mechanical parameters were determined on a breaking machine (INSTRON 5582 – 100kN), swelling characteristics were studied in distilled water. Due to the weak interfacial interaction between the hydrophilic polymer and the rubber, conventional WSRs have been found to have a low degree of swelling and a high degree of swellable polymer elution. The maximum degree of WSR swelling obtained in the solid phase in distilled water is 455% wt, with a Na-CMC content in rubber of 50% wt. An increase in the content of Na-CMC in RC leads to a decrease in the physical and mechanical properties and an increase in the degree of the water-swelling component leaching. WSR based on NR and Na-CMC, prepared in the liquid phase have a high degree of primary and repeated swelling and a satisfactory level of physical and mechanical properties. In distilled water, the maximum swelling degree of primary and secondary WSR is 905% by wt. and if the Na-CMC is in rubber 55% by wt 1730% by wt. respectively.

References

Новаков И.А., Лопатина С.С., Савченко Я.Ю. Состояние и тенденции развития производства и применения водо- и нефтенабухающих эластомеров для пакерного оборудования // Каучук и резина. 2019. Т. 78. № 4. С. 228–238.

Сабиров Р.К., Галимов Р.Р., Азизова А.К. Разработка и применение водонабухающих резин для пакеров нефтедобывающей промышленности // Каучук и резина. 2018. Т. 77. № 2. С. 106–107.

Казымов Ш.П., Абдуллаева Э.С., Раджабов Н.М. Обзор конструкций, набухающих пакеров и возможности их применения на месторождениях Азербайджана // Научные труды НИПИ нефтегаз. ГНКАР. 2015. № 3. С. 43–51.

Катеев Р.И., Исхаков А.Р., Зарипов И.М. Опыт применения водонефтенабухающих заколонных пакеров «TamInternational» // Сборник научных трудов ТатНИПИ-нефть (с международным участием). Москва : ВНИИОЭНГ, 2011. С. 213–220.

Synthesis and characterization of water swellable natural rubber vulcanizates / C. Nakason [и др.] // European Polymer Journal. 2013. Vol. 49. № 5. P. 1098–1110. http://dx.doi.org/10.1016%2Fj. eurpolymj.2013.01.003.

Нгок Х.Х., Рахматуллина А.П., Чам Д.Т. Водонабухающие резины. Способы производства и применение. Обзор // Бутлеровские сообщения. 2021. Т. 41. № 5. С. 24–34. DOI: 10.37952/ROI-jbc-01/21-66-5-24.

Superabsorbent hydrogel composites and nanocomposites: a review / K. Kabiri [и др.] // Polymer composites. 2011. Vol. 32. № 2. P. 277–289. https://doi.org/10.1002/pc.21046.

Разработка нефтенабухающих эластомеров для уплотнительных элементов пакерного оборудования / В.Ф. Каблов [и др.] // Известия ВолгГТУ. 2019. Т. 228. № 5. С. 63–66.

Material properties of the seal gasket for shield tunnels: A review / Y. Chen [и др.] // Construction and Building Materials. 2018. Vol. 191. P. 877–890. https://doi.org/10.1016/ j.conbuildmat.2018.10.021.

Dehbari N., Tang Y. Water swellable rubber composites: an update review from preparation to properties // Journal of Applied Polymer Science. 2015. Vol. 132. № 46. P. 42786–42791. https://doi.org/10.1002/app.42786.

Нечёсова Ю.М. Получение эластомерных композиций, наполненных модифицированным карбона¬том кальция на стадии латекса : дис. ... канд. тех. наук. Воронеж , 2015. 135 с.

Рахматуллин А.И. Жидкофазное наполнение каучуков растворной полимеризации кремнекислотным наполнителем : дис. ... канд. тех. наук. Казань , 2010. 151 с.

Ибрагимов М.А., Акмырадов А.А., Рахматулли¬на А.П. Модификация эмульсионного бутадиен-стироль¬ного каучука минеральными и полимерными наполнителями // Вестник технологического университета. 2019. Т. 22. № 11. С. 65–69.

Влияние гидросорбционных полимеров на свойства водонабухающей резины / К.В. Ефимов [и др.] // Бутлеровские сообщения. 2020. Т. 64. № 10. С. 90–93. DOI: 10.37952/ROI-jbc-01/20-64-10-90.

Dehbari N., Zhao J., Peng R. Neutralisation and compatibilisation effects on novel water-swellable rubber composites // Journal of Materials Science. 2015. Vol. 50. P. 5157–5164. https:// doi.org/10.1007/s10853-015-9052-7.

Использование порошковой целлюлозы из соломы овса в составе ограниченно набухающих резин для уплотнительных элементов / Е.Н. Черезова [и др.] // Каучук и резина. 2020. Т. 79. № 2. С. 72–77.

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 / W. Dongya [и др.] // Polymer-Plastics Technology and Engineering. 2015. Vol. 52. № 9. P. 1322–1340. https://doi.org/10.1080/03602559.20-14.974191.

Ахмедзянова Д.М. Разработка водо- и нефтенабухающих термопластичных вулканизатов с регулируемым временем набухания : дис. ... канд. тех. наук. Казань, 2018. 109 с.

Published

2023-07-10

How to Cite

Хо , Х. Н. ., Rakhmatullina А. П. ., Ibragimov М. А. ., Le К. З. . ., & Dang В. Х. . . (2023). DEVELOPMENT OF WATER-SWELLING RUBBERS BASED ON NATURAL RUBBER AND SODIUM CARBOXYMETHYL CELLU-LOSE: KOKGSY. Polzunovskiy VESTNIK, (2), 184–192. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2023.02.024

Issue

Section

SECTION 2. CHEMICAL TECHNOLOGIES, MATERIALS SCIENCES, METALLURGY