Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Модификация диеновых каучуков смесью фуллеренов в технологии резин повышенного качества

Диссертация: Модификация диеновых каучуков смесью фуллеренов в технологии резин повышенного качества
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В настоящее время внимание исследователей занимает проблема создания полимеров и полимерных композитов, имеющих в своей структуре на-норазмерные частицы. К таковым относятся углеродные наноматериалы, в частности, фуллерены и их смеси. Модификация полимеров фуллеренами и другими углеродными наноматериалами позволяет получать композиции с улучшенным комплексом эксплуатационных свойств (Е.Р… Читать ещё >

Содержание

  • 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
    • 1. 1. Анализ современного состояния проблемы синтеза и применения, углеродных наноматериалов для создания полимерных композиций
    • 1. 2. Модели окисления диеновых каучуков
    • 1. 3. Идентификация микроколичеств веществ в различных системах
  • 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 2. 1. Объекты исследования
    • 2. 2. Методы исследования
      • 2. 2. 1. Аналитические и физико-механические методы
      • 2. 2. 2. Математические и статистические методы обработки
  • 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
    • 3. 1. Способ внесения микроколичеств углеродных фуллеренов в полимерные композиции
    • 3. 2. Исследование влияния смеси фуллеренов фракции С50-С92 на физико-механические свойства полиизопрена и полибутадиена
    • 3. 3. Исследование влияния смеси фуллеренов фракции С5о-С92на термостабильность полиизопрена и полибутадиена
    • 3. 4. Исследование влияния смеси фуллеренов фракции С5о-С92 на процесс термоокисления полиизопрена и полибутадиена
    • 3. 5. Теоретическое представление о возможном механизме взаимо действия смеси фуллеренов фракции С50-С92 с диеновыми каучуками
    • 3. 6. Разработка и оптимизация составов резиновых смесей с применением смеси фуллеренов фракции С50-С
      • 3. 6. 1. Оптимизация соотношения компонентов в резиновых смесях с применением минеральных и кремнекислотных наполнителей
      • 3. 6. 2. Оптимизация соотношения компонентов в резиновых смесях с применением технического углерода различной активности
      • 3. 6. 3. Результаты практической реализации рекомендаций по разработке составов полимерных композиций
  • 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СООТВЕТСТВИЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ ЗАЯВЛЕНЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ
    • 4. 1. Оценка влияния погрешности дозирования смеси фуллеренов фракции С50- С92 на показатели качества резины
    • 4. 2. Разработка алгоритма обеспечивающего соблюдение состава и свойств технологии получения
  • ВЫВОДЫ

Модификация диеновых каучуков смесью фуллеренов в технологии резин повышенного качества (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В настоящее время внимание исследователей занимает проблема создания полимеров и полимерных композитов, имеющих в своей структуре на-норазмерные частицы. К таковым относятся углеродные наноматериалы, в частности, фуллерены и их смеси. Модификация полимеров фуллеренами и другими углеродными наноматериалами позволяет получать композиции с улучшенным комплексом эксплуатационных свойств (Е.Р. Бадамшина, Г. В. Козлов, А. К. Микитаев, В. Н. Алексашкин и др.). Особый интерес представляет изучение механизмов взаимодействия модификаторов наноразмерного типа с эластомерами различной структуры. В настоящее время все способы получения резиновых композиций с высоким уровнем характеристик предусматривают усиление полимерной матрицы путем смешения с наполнителями различной активности и дисперсности (А.Е. Корнев, Ю. Г. Яновский, Т. В. Титова и др.). Существующие наполнители повышают физико-механические характеристики, однако не улучшают целый ряд эксплуатационных свойств резин: не стабилизируют свойства при атмосферном, тепловом и усталостном старении, так как не обладают химической активностью. Поэтому актуальным является исследование в области повышения качества резин путем комплексной модификации.

При модификации полимерных композитов наноразмерными наполнителями возникает проблема их точной идентификации (В. И. Герасимов, В. А. Сойфер, Е. И. Черняк и др.) в связи с тем, что концентрация модификатора невелика и обычными методами не всегда удается выявить их наличие в многокомпонентной смеси. Кроме того в технологическом процессе производства наполненных композитов необходимо управлять процессом дозирования (обеспечить точность внесения и соблюдение оптимальных концентраций для достижения того или иного свойства композиции).

В этой связи целью данной работы являлось разработка резин с прогнозируемыми физико-химическими свойствами, на основе натурального каучука и полибутадиенового каучука, модифицированных смесью фуллеренов с 4 последующим обеспечением соответствия состава и свойств на основе алгоритма. Поставленная цель определила решения ряда задач:

1. Изучить характер влияния смеси фуллеренов на физико-механические свойства НК Я88 1, СКД II и композиций на их основе.

2. Получить математическую модель, описывающую зависимость «состав — свойство» для резины на основе исследуемых каучуков.

3. Определить оптимальную дозировку смеси фуллеренов фракции С50−92 для практического использования в технологии изготовления резин на основе исследуемых каучуков.

4. Разработать алгоритм методики идентификации диеновых каучуков модифицированных смесью фуллеренов.

Выводы.

1. Показано, что смесь фуллеренов оказывает комплексное модифицирующее действие на физико-механические свойства НК, СКД и композиций на их основе в дозировке 0,005 — 0,015 масс. ч. на 100 масс. ч. полимерной матрицы, позволяющее использовать в технологии изготовления резин.

2. На основании симплекс — планов Шеффе получена математическая модель «состав — свойство», позволяющая прогнозировать свойства резин на основе [30 — 60] масс. ч. НК- [70 — 40] масс. ч. СКД модифицированных смесью фуллеренов в диапазоне [0 — 0,06] масс. ч.

3. На основании экспериментальных данных термического и спектрального анализа предложен механизм взаимодействия смеси фуллеренов фракции С5о-92,с полимерной матрицей исследуемых каучуков. Выявлено, что характер взаимодействия смеси фуллеренов с компонентами резин определяется непредельностью и химической природой эластомера и не зависит от природы и активности наполнителя.

4. Показано, что введение смеси фуллеренов в дозировке 0,005 — 0,015 масс. ч. в композиции на основе НК и СКД позволяет сохранить параметры переработки резин (время вулканизации, вязкость по Муни и др.). Выявлено ингибирующее действие смеси фуллеренов при тепловом старении и усталостном нагружении резин на основе НК и СКД.

5. Разработан алгоритм методики идентификации диеновых каучуков модифицированных смесью фуллеренов. Проведена практическая апробация алгоритма на примере идентификации смеси фуллеренов С5о-С92 в полимерных матрицах различной химической природы на основе метода ИК-спектроскопии. Точность идентификации составила 97 — 98%.

6. Испытания резин на основе диеновых каучуков модифицированных смесью фуллеренов проведены на базе ООО «НТЦ НИИШП», г. Москва.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Kroto HW, Heath JR, O’Brien SC, Curl RF, Smalley RE (1985) C60: Buckminsterfullerene. Nature 318:162−163.
  2. Kratschmer W. et al., Nature 347, 354 (1990)
  3. ICUIEI., .IEO.NA .163 (2) 1 (1993) — 165 (9) 977(1995)
  4. Iijima S Nature (London) 3 54 56 (1991)
  5. Mintimire J W, Dunlap В I, White CT Phys. Rev. Lett. 68 631 (1992)
  6. Ebbesen T W, Ajayan P MNature (London) 358 220 (1992)
  7. Tsang S C, Harris P J F, Green M L H Nature (London) 362 520(1993)
  8. Ibbesen TW et al. Nature (London) 367 519 (1994)
  9. Jose-Yacaman M et al. Appl. Phys. Lett. 62 657 (1993)
  10. Ball P Nature (London) 382 207 (1996)
  11. Hsu W К et al., in Fullerenes and Fullerene Nanostructures (EdsH Kuz-many, S Roth) (Singapore: World Scientific, 1996) p. 226
  12. HsuWK et al. Nature (London) 677 687 (1995)
  13. Ajayan P M, Iijima S Nature (London) 361 333 (1993)
  14. Ajayan P M, Iijima S Nature (London) 361 333 (1993)
  15. Yosida Y Appl. Phys. Lett. 64 3048 (1994)
  16. Saito R et al. Appl. Phys. Lett. 60 2204 (1992)
  17. Harigaya К Phys. Rev. В 45 12 017 (1992)
  18. Chico L et al. Phys. Rev. Lett. 76 971 (1996)
  19. Saito R, Dresselhaus M S, Dresselhaus G Phys. Rev. В 53 2044(1996)
  20. De Heer W et al., in Fullerenes and Fullerene Nanostructures (EdsH Kuzmany et al.) (Singapore: World Scientific, 1996) p. 215
  21. Dai H et al. Nature (London) 384 147 (1996)
  22. A.B. Елецкий, Успехи физических наук, том 169, № 9
  23. И.В. Замечательные качества углеродных нанотрубок / И. В. Золотухин, Ю. Е. Калинин // Природа-2004. N 5. — С.20−27.
  24. , H. H. Шунгитовый углерод и его модифицирование Текст. / H.H. Рожкова, Г. И. Емельянова, J1.E. Горленко, В. В. Лунин, Российский химический журнал, 2004, t. XLVIII, № 5, С. 107−115.
  25. , Г. П. Изменение кристаллической структуры и свойств полимерных материалов при микролегировании фуллереном С60. Текст. / Г. П. Окатова, H.A. Свидунович, Российский химический журнал, 2006, t. L, № 1,С.68−70.
  26. , Г. В. Попов Г. В. Исследование структуры и свойств полимеров, усиленных наноматериалалами. Материалы международного форума по нанотехнологиях 3−5 декабря 2008 г. М, ГК «Роснано-тех», 2008.Т.1, С.Т.И.
  27. Энциклопедия полимеров, т. З гл. ред. В. А. Каргин, М., 1977.
  28. В.Н., Шершнев В. А. Химия и физика полимеров: учеб. для хим.-технол. вузов.- М.: Высш. шк., 1988 312с.: ил
  29. В.А. (ред.), Акутин М. С. (ред.), Бакеев Н. Ф. (ред.) — Энциклопедия полимеров. Том 3
  30. Старение и стабилизация полимеров, под ред. М. Б. Неймана, М., 1964 г.
  31. С., Термическое разложение органических полимеров, пер. с англ., М., 1959г
  32. Jellinek H.H. G., Polimer Sei., 3,850 (1948)
  33. Jellinek H.H. G" Polimer Sei., 4,13 (1949)
  34. Farmer E.H., Sundralingam A., J. Chem. Soc. (London), 1943, 125.
  35. Grassie N., Kerr W.W., Trans. Faraday Soc., 53, 234(1956)
  36. Grassie N., Kerr W.W., Trans. Faraday Soc., 55, 1050(1959)
  37. H.M. Некоторые проблемы химической физики старения и стабилизации полимеров// Высокомол. Соед.-1979.-А.-Т.21,11.С.2624−2648-
  38. Н.А., Ангерт Л. Г., Иванов В. Б., Шляпинтох В. Я. Взаимное усиление светозащитного дейтсвия УФ-абсорберов и ингибиторов окисления в каучуках// Каучук и резина, 1980.-№ 2.-С.31−33
  39. Шунгит как минеральный наполнитель для шинных резин / Коссо Р. А., Толстова О. Н., Шуманов Л. А. // Каучук и резина. 2004. — № 5. -С. 12−15, 47. — Рус.- рез. англ.
  40. Резиновая смесь. Rubber composition: Заявка 1 447 425 ЕПВ, МПК{7} С 08 L 7/00 / Kirino Yoshiaki, Yatsuyanagi Fumito- The Yokohama Rubber Co, Ltd. N 2 768 067.7- Заявл. 25.09.2002- Опубл. 18.08.2004
  41. Резиновая смесь на основе силиконового каучука. Silikonkautschukmassen: Заявка 10 242 039 Германия, МПК{7} С 08 L 83/04 / Scholz Mario, Meyer Jurgen- Degussa AG. N 10 242 039.4- Заявл. 11.09.2002- Опубл. 08.04.2004
  42. Резиновые смеси, наполненные белой сажей. Silica-filled elastomeric compounds: Заявка 1 447 424 ЕПВ, МПК{7} С 08 К 3/00 / Resendes Rui, Odegaard Shayna- Bayer Inc. N 40 026 643- Заявл. 06.02.2004- Опубл. 18.08.2004
  43. Наполнители для полимерных композиционных материалов, Под ред. Г. С. Каца, М., Химия, 1981, с. 736.
  44. Т.И., Акатов Е. С., Попов Г. В. Исследование влияния смеси фуллеренов на реологические свойства бутадиенового каучука. Материалы 2-ой Всероссийской научно-технической конференции «Каучук и резина -2010», Москва, НИИЭМИ, 2010, С.80−81
  45. Т.И., Гудков М. А., Попов Г. В. Особенности свойств и ре-цептуростроения резин с применением фуллеренсодержащих нанома-териалов. Материалы 2-ой Всероссийской научно-технической конференции «Каучук и резина-2010″, Москва, НИИЭМИ, 2010, С.314−315
  46. Г. В., Игуменова Т. И., Акатов Е. С., Гудков М. А. Влияние смеси фуллеренов на хладотекучесть бутадиеновых каучуков. Материалы отчетной научно-технической конференции ВГТА, 2010, С. 68−69.
  47. Т.И., Акатов Е. С., Гудков М. С. Анализ взаимодействия фуллерен-наполнитель при динамическом нагружении резин. Сборник докладов XXI симпозиума „Проблемы шин и резинокордных композитов“, ООО НТЦ „НИИШП“, Москва, 2010 г., Т. 1, С. 156−159
  48. , Г. В. Попов, Е.С. Акатов, Гудков М. А. Формирование свойств полимерных композитов с использованием смесей углеродных материалов. Journal of Physics: Conference Series. April 2011.124
  49. V.291 (III Nanothecnology Interna-tional Forum. 1−3 November.2010. Moscow. Russia), http/iopscience.iop.org/1742−6596/291/1
  50. Чичварин А. В, Игуменова Т. И, Гудков М. А. Тепловое старение сти-рольного каучука, модифицированного смесью фуллеренов. Современные проблемы науки и образования. 2011. — № 4
  51. Игуменова Т. И, Попов Г. В, Гудков М. А. Особенности влияния фуллеренов на свойства резин с минеральными наполнителями. Химические технологии.- 2012.-№ 4
  52. Игуменова Т. И,. Попов Г. В, Гудков М. А. Особенности усталостной устойчивости резин на основе комбинации минеральных наполнителей и фуллеренсодержащего технического углерода. Промышленное производство и использование эластомеров.-2012.-№ 1
  53. H.H. Цепные реакции. Л.: Госхимиздат, 1934. — 555 с.
  54. Farmer E.H. Trans. Faraday Soc, 1942, v. 38, p. 340.
  55. Farmer E. H, Bloomfield G.G. Sundralingham A, Sutton D. A, Trans. Faraday Soc, 1942, v. 38, p. 343.
  56. Bolland S.L. Trans. Faraday Soc, 1946, v. 42, p. 236, 1950, v. 46, p. 358. Proc.Roy.Soc, 1946, p. 218.
  57. Кузьминский A. C, Лежнев H.H., Зуев Ю. С. Окисление каучуков и резин. М.: Госхимиздат, 1957, с. 319.
  58. Пиотровский К. Б, Тарасова З. Н. Старение и стабилизация синтетических каучуков и вулканизатов. М.: Химия, 1980.
  59. Дун Дж. Р.В. В кн.: Стереорегулярные каучуки /Под ред. У. М. Солтмена. М.: Мир, 1981.
  60. Howard J.A. Rubb.Chem.Technol, 1974, v. 47, No. 2, p. 976.
  61. В. В. Денисов Е.Т. Высокомолекулярные соединения, 1983, сер. А, т. 25, № 4, с. 782.
  62. Golub М.А., Hsu M.S., Wilson L.A., Rubb. Chem. Technol., 1975, v. 48, No. 5, p. 953.
  63. Compehensive Chemical Kinetics, v. 16, Amsterdam: Elsevier Co., 1980, ch. 1.
  64. H.M., Денисов E.T., Майзус З. К. Цепные реакции окисления углеводородов в жидкой фазе. М.: Наука, 1965, 373 с.
  65. Uri N. „Antioxidation and Antioxidant“, W.o. Sundberg, Ed., lnterscience, New York, 1965, p. 65.
  66. Е.Т. Механизмы гемолитического распада молекул в жидкой фазе. Сб.: Итоги науки и техники. Кинетика и катализ. — М: ВИНИТИ, 1961, т. 9, с. 83.
  67. Kaplan M. L, KelleherP.G., J. Polymer Sci. 1970, Part A-I, No. 8, p.3163.
  68. Casale A., Porter R.S., Johnson I.F., Rubb. Chem. Technol., 1971, v. 44, No. 534.
  69. Benisko J., Slander E. Chem. Zvesti, 1963, v. 17, No. 13, p. 330.
  70. .А., Кавун O.M., Тарасова З. Н. Высокомолекулярные соединения, 1975, сер. Б, т. 17, 5, С. 333.
  71. Х.С., Синицина З. А., Милгатинская Р. И. Высокомолекулярные соединения, 1964, с. 265.
  72. Н. Э. Курбатов С.А., Лиакумович А. Г. Высокомолекулярные соединения, 1981, сер. А, т. 23, № 2, с. 375.
  73. .Б., Пчелиниев В. В., Трунова Л. Н. Журнал прикладной химии, 1985, В 7, с. 1673−1676.
  74. Dunn J.R. Rubb. Chem. Technol., 1978, v. 51, No. 4, p. 686
  75. Ivan G., Giurginca M., Kaut. u Gummi Kunsts., 1978, No. 5, p. 324
  76. Russell G. A, J. Am. Chem. Soc, 1956, v. 78, p. 1035.
  77. Ohnishi S.J., Sugimoto S.J. Nutta J. Polymer Sci., 1963, part A-l, p. 605.
  78. Carstenson P., Makrom. Chem., 1970, v. 135, p. 219, Ibid., 1971, v. 142, p. 131.
  79. П.Ю., Дроздовский В. Г. Физика твердого тела, 1965, с. 7, 757.
  80. П.Л., Берулава С. И., Коварский А. П., Мусаэлян J1.H., Ершов С. А. Миллер Б.Б. Высокомолекулярные соединения, 1975, сер. А, т. I, с. 2121.
  81. Н.Я., Шляпников Ю. А. Высокомолекулярные соединения, 1975, сер. А, т. I, 738 с.
  82. И.В., Пчелинцев С. Б., Новикова Г. Е., Трунова Л. П. Журнал прикладной химии, 1983, т. 56, № 10, с. 2306.
  83. В.Е., Дьяконова В. П. Физико-химические основы производства полимерных пленок. М.: Высшая школа, 1978
  84. Bevilaqua Е.М. J. Am. Chem. Soc., 1959, v. 81, p. 5071
  85. С.И., Запорожская Е. А., Кузьминский A.C. Высокомолекулярные соединения, 1979, сер. А, т. 21, .4 9, с. 650.
  86. Н.Л., Миллер В. Б. Высокомолекулярные соединения, 1976, сер. А, т. 13. с. 2343.
  87. Н.Л., Ливанова Н. Л., Миллер В. Б. Высокомолекулярные соединения, 1976, сер. А, т. 18, с. 2045
  88. С.И., Кузьминский A.C. Высокомолекулярные соединения, 1979, сер. Б, т. 21, с. 145.
  89. Bevilaqua Е.М. English E.S. J. Polym. Sei., 1961, 40, p. 493.
  90. Bevilaqua Е.М. J. Am. Chem. Soc., 1953, v. 77, p. 5394.
  91. Bolland J.L., Hughes H., J.Chem.Soc, 1969, No. 2, p. 492.
  92. Bevilaqua E.M. J. Appl. Polymer Sei., 1964, v. 8, p. 1029.
  93. Farmer E.H., Sundralingham A. J.Chem.Soc., 1942, p. 121
  94. Barnard D., Cain M.E. Cunneen J.L., Houseman Т.Н., Rubb. Chem. Technol., 1972, v. 45, p. 381.
  95. Cunneen S.J., Rubb. Chem. Technol., 1968, v. 41, p.182.
  96. Методы идентификации полимеров: Учеб. Пособие/ Выдрина Т.С.- Урал. гос. лесотехн. ун-т. Екатеринбург, 2009, с. ISBN
  97. Дж., Виллис Г. А. Идентификация и анализ полимеров. Перевод с английского. А. Я. Лазариса. М., изд. „Химия“, 1971
  98. Новые возможности идентификации с помощью программного обеспечения OMNIC Spekta. Пластические массы, № 11, 2008, С.24
  99. С. Л., Кафаров В. В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии: учеб. пособие для хим.-технол. спец. вузов. / Ахназарова С. Л., Кафаров В. В. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк, 1985. -327 С.
  100. Факторный, дискриминантный и кластерный анализ: Пер с англ./Дж. О. Ким, Ч. У. Мьюллер, У. Р. Клекка и др.- Под ред. И. С. Енюкова. — М.: Финансы и статистика, 1989. — 215с
  101. Дифрактограммы образцов депозита различных фракций в сравнении с продуктом „Таунит“ (1 raw)
  102. ИК-спектрограмма толуольного экстракта1. V. Q24.1. JAtUÜ-1.000-О 25829O. O4JJO.0бОО.С1. BOO .О
  103. Хроматограмма толуольного раствора смеси фуллереновijection Volume: 1 uL ! 1iata Filename: образец -Nh 1 .led ' 2
  104. Method Filename: 336+364град.1стate Acquired: 26.01.2009 10:35:39 4ata Processed: 26.01.2009 1 1:02:22 f Total5827 7.5701 1.7951. С60 фиал СбОкрасн1. О. ООО 6.059 0.000 3.238cfirofllbtqgflimоврвзепХМ D-V"T4crwчроматогро200^я"""ар», и>вралс11 X*1 led
  105. Масс спектроскопия толуольного экстракта смеси фуллеренов1. СОО ТОО ООО ООО 10П0
  106. Мисе-спекггр смеси фуллеренов
  107. Фуллерен С50-С58 С60 С62 -С68 С 70 С 72 С 92
  108. Содержание %, весовой 14.69 63.12 5.88 13,25 3,06
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?