DEVELOPMENT OF WATER-SWELLING RUBBERS BASED ON NATURAL RUBBER AND SODIUM CARBOXYMETHYL CELLU-LOSE
KOKGSY
DOI:
https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2023.02.024Keywords:
Water-swellable rubbers, packer, natural rubber, sodium carboxymethyl cellulose, liquid-phase combination, leaching degree, swelling degree, physical and mechanical propertiesAbstract
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.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2023 Khac N. Ho, Alevtina P. Rakhmatullina, Marat A. Ibragimov, Quang D. Le, Viet H. Dang
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.