• відбір гуми,
  • вибір та кількість компонентів,
  • як змішувати,
  • використовуваних методів формування та
  • вулканізації

У рецептурі можна використовувати від 20 до 30 компонентів, різновид, при якому їх властивості можуть бути змінені в поєднанні, є однією з найвизначніших характеристик каучукової технології. Загалом, рецептура складається з [1,2,3]: (1) еластомерної основи, (2) підсилюючих речовин, (3) допоміжних засобів, (4) антидеградантів та (5) системи вулканізації.

участь

(1) Еластомерна основа

Вибір каучуку заснований насамперед на його вартості, простоті змішування та властивостях. З іншого боку, існують різні сорти каучуків [4], і для їх вибору повинні бути враховані умови, яким вона буде піддаватися як закінчена деталь, наприклад, якщо вона буде піддаватися дії хімічних розчинників, висока температура або негода. На малюнку 1 показані деякі види природних і синтетичних каучуків, які використовуються в гумовій промисловості.

(2) Зміцнюючі агенти

При виборі наповнювача [9,10] враховуються: розмір частинок, площа поверхні, структура та поверхнева активність. На малюнку 2 представлена ​​класифікація певних армуючих речовин щодо розміру частинок, а в таблиці 1 наведена щільність більшості наповнювачів.

(3) Допоміжні засоби

Пептизатори - Вони використовуються [12] головним чином у натуральному каучуку, щоб сприяти підвищенню жувальної ефективності каучуку та збільшенню швидкості молекулярного розпаду, уникаючи утворення вільних радикалів; їх додають на початку змішування, оскільки сірка пригнічує їх дію, синтетичні каучуки потребують висока концентрація пептизаторів.

Першими пептизаторами були ароматичні меркаптиди. Хелатні комплекси, такі як залізо, кобальт і марганець, дуже ефективно знижують в'язкість і використовуються в концентраціях 0,1-0,5 ppr. У таблиці 3 вказані деякі комерційні пептизатори.

Напівпептизатори - Їх так називають, оскільки вони допомагають розщепленню молекул природного та синтетичного каучуків, в деяких випадках полегшують змішування та переробку. Вони, як правило, змішуються з сірчаними органічними компонентами та мінеральними маслами з щільністю 0,82 - 1,23 г/см3. Як правило, вони рідкі, хоча вони також у формі порошку. Вони використовуються в концентраціях 1 - 3 ppr, а іноді до 5 ppr для шматочків губки.

Пом'якшувачі - їх наносять у невеликих кількостях, щоб полегшити включення наповнювачів, пом’якшити гумову пасту під час вулканізації та, таким чином, полегшити обробку. Основні пом'якшувачі отримують з:

  1. Нафта (нафтенова, ароматична олія, віск, асфальт)
  2. Сосна (сосновий дьоготь, смола)
  3. Вугільна смола (вугільна смоляна олія, смола)
  4. Натуральні олії та жири (рослинні або розтоплені олії, жирні кислоти)
  5. Синтетичні органічні сполуки (ефірні пластифікатори, рідкі полімери, серед синтетичних компонентів)

Вибір пом'якшувача можна здійснити за допомогою: (а) хімічної структури "полярність і ароматичність", яка визначає ступінь сумісності з каучуком; (b) молекулярна маса, контролює в'язкість матеріалу і (c) хімічна реакція, яка охоплює каталітичний ефект при окисленні.

Вони також використовуються в системі вулканізації пероксидом, вони забезпечують липкість під час обробки та полімеризацію під час затвердіння, сприяють високій жорсткості та прискоренню на стадії затвердіння, беручи участь у реакції зшивання.

Жирні кислоти та солі - Вони використовуються в невеликих кількостях як частина вулканізаційної системи сірки, стебарова кислота також виступає в якості пластифікатора, сприяє диспергуванню сажі та інших наповнювачів, також зменшує схильність до прилипання до роликів. За тих самих обставин замість стебарової кислоти та оксиду цинку використовується стеарат цинку. Лауреат цинку та високомолекулярні солі цинку іноді використовують як допоміжні засоби.

Масла та розширювачі - На відміну від пептизаторів, нафтові олії діють краще фізично, ніж хімічно, їх ефект не залежить від температури змішування, вони використовуються в діапазоні концентрацій 5 - 10 ppr. Вони також діють як пластифікатор під час обробки, спричиняючи зменшення в'язкості та полегшуючи включення наповнювача.

Мастильні матеріали - Нафтові оливи, крім того, що застосовуються як мастильні матеріали, використовуються як подовжувачі для зниження вартості деталі. Вони можуть бути включені під час змішування в каучуки, такі як SBR та EPDM, в які вони додаються у невеликих кількостях разом із наповнювачем, забезпечуючи пом'якшення під час вулканізації. Ці мастила класифікуються на:

  • Ароматичні масла: вони добре допомагають розпорошенню сажі під час змішування, вони мають ефект зміни кольору з боку, вони також негативно впливають на стійкість до тепла та ультрафіолетового випромінювання.
  • Парафінові олії: вони менш ефективні в якості допоміжних засобів, але мають кращий ефект під час старіння, зміни кольору або стійкості до нагрівання. Його ефективність при низьких температурах краща, ніж ароматична.
  • Нафтенові олії: їх ефект полягає між ароматичними та парафіновими оліями.

Фактично - Під час перемішування вони контролюють ребро гуми, досягають кращого розпорошення та включення компонентів у вигляді порошку, використовуються як допоміжні засоби при екструзії природних та синтетичних каучуків, оскільки забезпечують якісну нитку розжарення та запобігають деформації під час вулканізації. Діапазон його застосування становить 5 - 30 ppr. У високих концентраціях вони використовуються в дуже м’яких деталях, таких як: ролики принтера, для полегшення вбудовування рідкого пластифікатора, а також використовуються для зменшення можливості вилучення з гумової пасти. Існує багато типів фактичних, таких як темний і золотий, вони класифікуються на перший, другий і третій ступінь.

Кумаронова смола - Застосовується як пластифікатор у синтетичних каучуках для прилипання до роликів. Зовнішній вигляд їх варіюється від в’язких до твердих рідин, у випадку рідин вони змінюються за кольором від темно-коричневого до кремового, а для твердих речовин вони характеризуються температурою плавлення від 65 до 110 ° С.

Стиролові смоли - містять 85 відсотків стиролу, вони використовуються як допоміжні засоби для термопластів завдяки своїй армуючій дії, особливо в деталях, які повинні мати високу твердість. Щоб забезпечити хорошу дисперсію смоли, температура змішування повинна бути вище 95 ° С. Деякі приклади згадуються в таблиці 5.

(4) Антидеградація

Антиоксиданти поділяються на первинні та вторинні. Функція первинних - уловлювати вільні радикали до того, як вони вступають у реакцію з каучуком, вони класифікуються на вторинні аміни та феноли, заміщені високореактивним воднем. На малюнку 3 показані різні хімічні структури первинних антиоксидантів.

Фенольні антиоксиданти використовуються у білих шматочках, де аміни не підходять через зміну кольору та фарбування, які вони спричиняють у продукті. Феноли також наносять на кольорові шматки, але пляма є значним порівняно з отриманим амінами. Заважають феноли є більш ефективними, але вони також дорожчі. Суміш меркаптоімідазолів та дитиопропіонатів має синергетичну дію.

Антиозонанти - використовуються [16] для запобігання деградації поверхні гуми під впливом озону. Щоб цього уникнути, необхідно сформувати бар’єр на поверхні шматка. Озон присутній в атмосфері, утворюючись під дією сонячного світла з частинками забруднення, що є в навколишньому середовищі.

Механізм деградації починається з реакції озону з подвійними зв'язками каучуку з утворенням озонідів, які розпадаються при розриві подвійних зв'язків і під напругою з'являється руйнування, що є повторюваною реакцією. Якщо каучук не зазнає напруги, подвійні зв'язки здатні до рекомбінації, вони представляють купюру у вигляді морозу. Факторами, що впливають на деградацію, є:

1. Повна дисперсія інгредієнтів, погана дисперсія прискорює це явище

2. Наявність стороннього матеріалу, металевих домішок або пилу прискорює руйнування готової деталі.

3. Термічна історія матеріалу перед формуванням, сировина, витримана до формування, зменшує руйнування.

Віск - віск [17,18] захищає каучук від погіршення стану навколишнього середовища, що спричиняє передчасне старіння, утворюючи на поверхні гуми плівку, яка захищає її від дії озону, створюючи бар’єрний ефект, який залежить від розчинності та температури. Існує два типи воску [19]: парафін і мікрокристалічний віск; останній має меншу тенденцію бути помітним на поверхні. Зазвичай рекомендується змішувати їх для максимального захисту в широкому діапазоні температур впливу. Їх перевага полягає в тому, що вони недорогі, не фарбують і не впливають на вулканізацію.

5. Система вулканізації

З вулканізацією підвищуються напруга на розтяг, модуль, твердість, стійкість до стирання, а отже, подовження, постійне стиснення та розчинність. Міцність на розрив і розрив показує оптимальне значення через зміни, спричинені ступенем зшивання.

При надмірному зшиванні виходять жорсткі вироби, при нормальному зшиванні покращується властивість стійкості до розтягування і розриву, а також втома. Погане зшивання забезпечує окислювальну та термічну деградацію при низькому постійному стисненні. У таблиці 8 описані властивості сирого і вулканізованого каучуку.

Це вулканізуючий засіб [21], який найбільш широко використовується в каучуках, структура яких складається з подвійних зв’язків, як у випадку з каучуками: природний, стирол-бутадієн (SBR), полібутадієн, нітрил, поліхлоропрен та поліізопрен. Він не розчиняється в каучуку, тому мігрує на поверхню перед вулканізацією, має низьку вартість і низьку токсичність, сумісний з іншими добавками.

Типова система вулканізації складається з сірки, оксиду металу, такого як оксид цинку, жирної кислоти (для солюбілізації оксиду металу) та одного або декількох органічних прискорювачів. Застосовується в концентрації від 1 до 3 ppr, методами вулканізації можуть бути:

  • Сірка одна
  • Звичайна сірка та прискорювачі
  • Низька кількість сірки та прискорювачів
  • Система донору сірки

Активатори - допомагають збільшити швидкість вулканізації, реагуючи спочатку з прискорювачами, потім вони активують сірку, щоб ініціювати вулканізацію, вони можуть бути органічними, неорганічними та металевими. Найбільш поширеними активаторами є комбінація оксиду цинку в концентраціях 2 - 4 ppr та стебарової кислоти, яка може варіюватися від 1 - 3 ppr; Останній діє як мастило для зменшення в’язкості під час перемішування. Інші оксиди металів, такі як свинець, кадмій та деякі жирні кислоти (наприклад, лебурова кислота та пропіонова кислота), використовувались для певних цілей. На малюнку 5 спостерігається вплив активаторів на швидкість затвердіння або зшивання, що відображається збільшенням крутного моменту.

Крім того, ці характеристики варіюються залежно від типу прискорювача або їх комбінації, наприклад із сіркою, типом каучуку та компонентами, що беруть участь у рецептурі.

Існує три класи сповільнювачів: перший відповідає органічним кислотам, таким як саліцилова, малеїнова та фталева ангідриди; їх використання не дуже часто, і їх застосовують у дозах 2 ppr. Другий клас - циклогексилтіофталімід (Santogard PVI або CTP), який не впливає на властивості під час вулканізації та не викликає фарбування або пористості продукту; одна з їх переваг полягає в тому, що їх можна використовувати в самих різних гумах. На малюнку 8 показано ефект цього типу сповільнювачів. Третій клас - сульфаніламід.

Каучуки, які не містять подвійних зв'язків у своїй молекулярній структурі, не можуть бути вулканізовані сіркою, вони потребують альтернативного зшиваючого агента, здатного реагувати з зв'язком, для цього типу пероксидів каучуку можна використовувати. Засоби типу оксидів металів або дифункціональних сполук використовуються в особливих випадках.

Пероксиди - це агенти [26,27], які найчастіше використовуються після сірки завдяки їх здатності:

  • Зшивання з різними ненасиченими та насиченими каучуками
  • Забезпечують термічну стабільність у вуглецево-вуглецевому зв’язку, що утворюється під час зшивання

При використанні пероксидів сполуки мають кращі властивості термічного старіння, низьку постійну компресію та хорошу гнучкість при низьких температурах. Під час поводження та зберігання слід вживати запобіжних заходів, оскільки вони є небезпечними речовинами. Порівняно з іншою сировиною, вони видають неприємний запах під час вулканізації та реагують з іншими компонентами, тому використання антиоксидантів у цій системі обмежено.

Не рекомендується використовувати їх у присутності кисню, оскільки у випадку безперервної вулканізації в гарячому повітрі причина полягає в тому, що переносний радикал гумового ланцюга окислюється, утворюючи гідропероксиди, відповідальні за ініціацію деградації.

Швидкість затвердіння пероксиду регулюється температурою та типом пероксидів, у таблицях 10 і 11 вказані каучуки, які можуть бути зшиті або не зшиті з цим агентом.

Неорганічні солі міді та магнію можуть викликати крихкість гумових виробів. Свинець може реагувати з пігментом під час затвердіння, в результаті чого виходять білі або кольорові продукти; це усувається, використовуючи лише 0,002% свинцю.

Зшивання з амінами - фтореластомерні каучуки (FKM) та поліакрилати (ACM) не вулканізовані сіркою, оскільки містять невелику кількість реакційноздатного мономеру, який реагує з амінами. Сірку можна додавати лише як сповільнювач вулканізації.

Дифункціональні сполуки - Певні двофункціональні компоненти використовуються для здійснення зшивання шляхом формування містків між гумовими ланцюгами. Компонентами цього типу є: p-хінон-діоксим, який окислюється до p-динітризобензолу з утворенням містка з подвійними каучуковими зв'язками, використовується в бутилкаучуку; епоксидна смола для нітрильного каучуку та фенольна смола також застосовується для бутилкаучуку та EPDM.

Список літератури

[2] Tecnologнa en Elastumeros, Grupo Hulero Mexicano A. C.

[3] Фредерік Р. Ейріх, Наука та технологія гуми, Academic Express New York, Сан-Франциско, Лондон, 1978 рік

[4] Дж. Р. Бітлі та М. Л. Студебекер, каучуковий вік, 1975, 107, 8, 20-38

[5] Джерард Краус, Підсилення еластомерів, Interscience Publishers, 1965, 491-511

[6] Бернхард Швайгер та Анке Блюм, “Гумовий світ”, 2000, 222, 1, 32–38

[7] Дітер Беркемайер, Вальтер Хедер та Майк Рінкер, “Гумовий світ”, 2001, 224, 4, 34–39

[8] Ларрі Р. Еванс та Дж. М. Хубер, “Гумовий світ”, 2001, 224, 1, 18-21

[9] C. M. Blow, Rubber Technology and Manufacture, Butterworths London, 1971

[10] Гарі Р. Хамед, Rubber Chemical and Technology, 2000, 73, 3, 524-533

[11] Дж. Р. Бітті та М. Л. Студебейкер, Гумовий вік, 1975, 107, 9, 39-44

[12] Ларс К. Ларсен, Каучуковий світ, 1997, 217, 3, 22-24

[13] Пітер Сіулло та Норман Хьюітт, The Rubber Formulary, Noyes Publications, Норвіч, Нью-Йорк, 1999

[14] Роберт В. Лейер та Роберт П. Латтімер, Rubber Chemical and Technology, 1990, 63, 3, 425-450

[15] С. А. Пушпа, П. Гоонетілке і Н. С. Біллінгем, Хімія та технологія гуми, 1996, 69, 5, 885-896

[16] Роберт Ф. Ом та Р. Т. Вандербільт, Co, Rubber World, 1993, 208, 5, 18-22

[17] Х. Міхалак, каучуковий вік, 1974, 106, 6, 40-41

[18] Sung Seen Cahi, J. Appl. Полім. Scie., 1999, 73, 13, 2587-2593

[19] P. I. Dimauro, H. L. Paris і M. A. Fath, Rubber Chemistry and Technology, 1979, 52, 2, 973-985

[20] Майкл А. Фат, Каучуковий світ, 1993, 209, 1, 22-25

[21] Е. Кочоравська, Б. Юрковсько та Б. Юрковський, Дж. Аппл. Полім. Наук., 1998, 69, 8, 1531-1536

[22] Барлоу Фред В., Складання каучуку: принципи, матеріали та методи, Марсель Деккер, Inc., 1988

[23] Герберт Моравец і Герман Ф. Марк, Хімія і технологія гуми, 2000, 73, 3, 405-426

[24] Дж. Р. Біттлі та М. Л. Студебекер, каучуковий вік, 1976, 108, 12, 37-36

[25] Майкл А. Фат, Каучуковий світ, 1993, 209, 3, 17-20

[26] Артур Л. Барбур, Еластомерія, 1978, 110, 6, 23-27

[27] Пітер Р. Длузнескі, Хімія та технологія гуми, 2001, 74, 3, 451-492