Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Основы рецептуростроения эластомеров. Учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
12.08.2026
Размер:
911 Кб
Скачать

клейки. Поэтому в прослоечные и обкладочные резиновые смеси

вводят

вещества,

повышающие

конфекционную

клейкость.

Повысить

конфекционную

клейкость

резиновых

смесей на

основе

ЭПТ

можно

 

добавлением

низкомолекулярны

полиизобутиленов, содержащих в цепи небольшое количество

бутена, эфиров канифоли, терпенсодержащих

смол. Смолы

на

основе п-трет-октилфенолов (Amberol St-137, Sp-1047, октофор)

могут применяться в резиновых смесях из ЭПК и БК благодаря

удовлетворительной

совместимости с этими каучуками. В

резиновых смесях на основе ЭПТ, БК, ХБК используют п-трет-

октилфе-нолформальдегидные

смолы (Sp-1068, St-137), но

в

последнее время разработаны более эффективные смолыSp-1077

и FRJ-962. Когезионная прочность резиновых смесей из БК

возрастает при введении ЭПТ.

 

 

 

 

 

 

В резиновых смесях на основе БСК повышают клейкость

корезин (продукт конденсации третбутилфенола с ацетиленом),

нереакционноспособные фенолформальдегидные смолы, рубрезин

Б, смола 101, терпеновые, терпенфенольные

и

инденкумароновые

смолы. В резиновых смесях из СКС-50 эффективен яррезин.

При использовании в каркасе резиновых смесей на основе непредельных каучуков высокая прочность связи деталей лент обеспечивается как пропиткой тканей из химических волокон, так и введением модификаторов адгезии. Эффективный способ повышения прочности связи резины с тканью– введение в

резиновую

смесь

нескольких

модификаторов. Типичная

модифицирующая система включает три компонента – резорцин,

донор формальдегида и кремнекислоту(РФС). Действие этих

компонентов

синергично, отсутствие

одного из них резко

снижает эффективность системы.

 

В отечественных системах РФС применяют

белые сажи,

остальные два компонента вводят в разных

модификациях:

модификаторы РУ и -РУ1 (продукты реакции резорцина с

гексаметилентетрамином

(уротропином),

полученные

в

присутствии борной

кислоты), смола алрафор или -СФ281

 

(продукт

конденсации

алкилрезорцинов с формальдегидом).

Кроме

того, могут

применяться

смолы

резорцин-

 

81

формальдегидные

СФ-280

и

СФ-282, модификатор

АРУ

или

 

резамин АБ (продукт реакции 5-метилрезорцина с уротропином в

 

присутствии борной кислоты и диспергатора алкамона -ОС2),

 

резотропин

(соединение

резорцина

с

уротропином; образует

 

смолу

в

 

процессе

смешения

 

и

вулканизации), уротропин,

 

резорцин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прочность связи резины на основе непредельных каучуков

 

с металлотросом зависит от состава смеси и покрытия ,троса

режима вулканизации, условий эксплуатации конвейерной ленты.

 

Латунированный

металлотрос

обеспечивает

более

высокую

прочность связи с резиной и применяется чаще оцинкованного.

 

Наибольшая прочность связи достигается, если латунированное

 

покрытие

 

содержит 60-70

%

 

масс.

меди.

 

Крепление

 

осуществляется в результате образования химических

связей

между медью латуни и серой

резиновой ,

котороесмеси

 

преимущественно

 

происходит

 

при

вулканизации. При

 

использовании оцинкованного металлотроса образуется сульфид

 

цинка ZnS, который обеспечивает значительно меньшую адгезию

 

по сравнению с сульфидом медиCuxS, возникающего на

 

поверхности латунированного металлотроса. Прочность связи

 

зависит от условий хранения и транспортирования металлотроса,

 

очистки троса перед обрезиниванием. Например, если не удалить

 

полностью

 

смазку

с

 

поверхности

троса

прочность

связи

снижается

в 8 раз. Влажность резиновых

смесей

резко

снижает

 

адгезию резины к поверхности латунированного металлотроса.

 

Нежелательно даже 1 % влаги.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При

 

выборе

вулканизующей

группы следует

учитывать,

 

что введение серы ниже 3,0 масс. ч. приводит к снижению

 

прочности связи резины с латунированным и

оцинкованным

тросом. Важно также соотношение серы и ускорителя, тип

 

ускорителя.

Применение ТМТД, диэтилдитиокарбамата цинка и

 

других ультраускорителей резко снижает прочность связи резины

 

с металлом. Наиболее эффективны сульфенамидные ускорители,

 

причем

в

резиновых

 

смесях

на

основе

БСК

применяют

N,N′-дициклогексил-2-бензтиазолилсульфенамид. Считают, что

 

при

использовании

ускорителей

с

большим

индукционным

82

периодом

 

вязкотекучая

резиновая

смесь

заполняет

все

неровности армирующего материала до окончательной фиксации

 

адгезионного

слоя.

Поэтому

применение

ускорителей

типа

сульфенамидов

обеспечивает

более

высокие

адгезионные

свойства, чем использование ультраускорителей.

 

 

 

 

 

Композиции на основе ПВХприменяют

в обкладке

и

 

каркасе

огнестойких

конвейерных

. лентТехнологические

 

преимущества

применения

ПВХ

в

конвейерных

лентах

обусловлены

термопластичностью

этого

материала, что

 

позволяет

 

использовать

формование

вместо

вулканизации,

применять цельнотканый каркас, облегчает изготовление лент с

 

бортами и перегородками, сварку лент при стыковке. Однако

 

термопластичность является и основным недостатком

лент из

 

ПВХ – невозможность длительной эксплуатации при температуре

 

выше 50

оС (кратковременно до 60

С). Из-за

 

низкого

 

коэффициента трения ПВХ максимальный угол наклона ленты

 

ограничен

 

значением 15-18 оС,

выше

которого

происходит

 

скольжение транспортируемого материала. Оснащение ленты

 

перегородками, рифление рабочей поверхности позволяют его

 

значительно

увеличить. В

зависимости

от

технологического

 

процесса композиции на основе ПВХ применяют

в

виде

пластизоля

 

или

 

пластиката. Концентрированная

дисперсия

 

(суспензия) ПВХ в пластификаторе, содержащая стабилизаторы и

 

красители,

 

называется

пластизолем.

Пластикат

 

помимо

 

пластификатора

 

содержит

стабилизаторы, наполнители,

 

смазки, красители (табл. 19).

 

 

 

 

 

 

 

В процессе нагревания пластизоля при 160-170 С частицы

 

ПВХ набухают в пластификаторе, увеличиваясь в размере до

 

полного поглощения

пластификатора, сплавляются и

образуют

 

однородную массу. В процессе желатинизации и последующего охлаждения при комнатной температуре получают твердый и эластичный материал.

83

Таблица 19

Пример поливинилхлоридных композиций для огнестойких конвейерных лент (в масс. ч.)

 

 

 

 

Паста для

Паста для

Смесь для

 

 

 

 

 

 

бортовой

 

 

 

Компоненты

 

каркаса

 

обкладки

 

 

 

 

 

ленты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПВХ пастообразующий

 

100,0

 

100,0

 

-

 

 

(Волговинил Е-66П)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сополимер

винилхлорида и

винил-

 

 

-

100,0

 

 

ацетата (сополимер А-15-0)

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фосфатный

пластификатор (трикси-

55,0-60,0

45,0-55,0

50,0-55,0

 

 

ленилфосфат и др.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Триэтиленгликольдикаприлат

 

30,0-35,0

25,0-30,0

25,0-30,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Огнестойкий

пластификатор-

 

 

 

 

 

 

разбавитель (хлорпарафин ХП-600Б,

25,0-30,0

20,0-25,0

 

 

 

 

церехлор 42 и др.)

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Термостабилизатор (карбонат

свин-

3,0-8,0

 

3,0-8,0

3,0-8,0

 

 

ца, силикат свинца и др.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Светостабилизатор

и

краситель4,0-5,0

 

4,0-5,0

4,0-5,0

 

 

(технический углерод и др.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Антистатик

(стеарокс 6, негомель

7,0-10,0

 

7,0-10,0

 

-

 

 

АЛ-5 и др.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Смазывающий агент (стеарат

каль-

-

 

-

2,0-3,0

 

 

ция и др.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фунгицид (п-,о-нитрофенол и др.)

1,0-3,0

 

-

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пластикатом

называют

 

эластичный

,

материал

получаемый

совмещением

 

поливинилхлорида

 

пластификаторами. В отличие от жесткого ПВХ пластикат

 

способен

к

большим

обратимым

деформациям

пр

температуре

эксплуатации.

Его

вязкоупругое

поведение

 

аналогично

поведению

резин, но

 

отличается

от

них

 

отсутствием вулканизации.

84

Для

изготовления

огнестойких

конвейерных

лент

используется пастообразующий поливинилхлорид эмульсионной

 

полимеризации

 

«Волговинил Е-66П». Средний

размер частиц

 

пастообразующих марок ПВХ составляет1,5-2,0 мм. В качестве

 

пластификатора используют диалкилфталаты, сложные эфиры

 

алифатических дикарбоновых кислот и ортофосфорной кислоты.

 

Дибутилфталат эффективнее в качестве пластификатора, но более

 

летуч и легче вымывается из ПВХ по сравнению с

 

диоктилфталатом. Термостабилизаторы (3-15 масc. ч.)

 

предупреждают

разрушение

ПВХ

хлоридом

,

водорода

выделяющегося

в

процессе

переработки

при

повышенной

температуре. В качестве стабилизатора применяют одно-, двух- и

трехосновные

соли

свинца, например, основной

карбонат,

силикат или стеарат и другие производные карбоновых кислот.

Световым стабилизатором является технический углерод П324

в количестве 3-4 масc. ч., который, создавая защитный слой,

препятствует проникновению света в массу изделия. Кроме того, он

служит красителем

и повышает электрическую

проводимость

изделий.

 

 

 

 

 

Смазки в дозировках 1-3 масc. ч.: стеариновая кислота, стеарин технический, стеараты кальция, кадмия, бария и свинца– облегчают переработку пластиката и улучшают внешний вид изделия.

Для придания электропроводимости в ПВХ-композиции вводят антистатические продукты, которые в основном являются ПАВ: стеарокс 6, негомель АЛ-5 и др. Фунгициды (п-нитрофенол, тиурам и др.) вводят в количествах 3-4 масc. ч. на 100 масc. ч. ПВХ.

Глава 8. Резины клиновых ремней

В конструкции клиновых ремней применяют различные армирующие материалы и резины. Для их производства применяют кордшнуры, ткани для тканевых прослоек и обертки ремня, синтетические полимеры для несущего слоя, резины, пропиточные составы и клеи. Всего используется около 100 наименований различных материалов. Для выполнения технологических операций используют прокладочные ткани и пленки для хранения по-

85

луфабрикатов, резины и ткани для рубашек и диафрагм, средства для смазки пресс-форм, материалы для упаковки ремней и многие другие.

Резины в ремне обеспечивают монолитность изделия, износоустойчивость и требуемый коэффициент трения.

Рецептуростроение резин клиновых ремней определяется многообразием конструкций, типоразмеров, применяемыми конструкционными материалами, а также различными условиями их эксплуатации и некоторыми особенностями технологического процесса их изготовления.

Клиновые ремни сельскохозяйственных машин работают в прямом соприкосновении с атмосферой, кислородом воздуха. Клиноременные передачи, не защищенные кожухом, подвергаются воздействию смазочных масел, топлива, работают при довольно больших скоростях(5-40 м/с). Специфика условий эксплуатации определяется динамическими деформациями в процессе растяжения, температурным диапазоном от минус60 до плюс 200 °С.

Резины поликлиновых ремней должны обеспечивать каркасность ремня и минимальное изменение формы ребер при -из гибе на шкивах. Они должны иметь высокую твердость по Шору А - 75-85, достаточную динамическую выносливость, высокую изгибостойкость и часто маслобензостойкость, высокую прочность связи с тяговым слоем.

В конструкции клиновых ремней применяют резины для слоев сжатия, растяжения, эластичного; обкладки тканей и промазки тканей, приготовления клея. Кроме основных в технологии изготовления клиновых ремней, применяют вспомогательные резины для диафрагм и резиновых рубашек к вулканизационному оборудованию, маркировки и другие.

Резины для слоя сжатия и растяжения. Слои сжатия и растяжения образуют основной массив ремня. Слой сжатия является одним из ответственных элементов конструкции, который обеспечивает взаимодействие силового элемента ремня с рабочими поверхностями канавок шкивов, то есть предохраняет ремень от заклинивания в канавках шкива.

86

Впроцессе работы резины слоя сжатия испытывают многократные деформации сжатая, растяжения и изгиба. В результате внутреннего трения при многократных деформациях выделяется теплота, приводящая к старению резины и ее разрушению. В соответствии с этим к резине этого слоя предъявляется целый ряд требований, основными из которых являются: высокая стойкость

кмногократным деформациям, незначительная величина внутреннего трения и, следовательно, малое теплообразование, высокие теплостойкость и температуростойкость; сравнительно высокая твердость и анизотропия свойств в продольном и поперечном направлениях; масло- и бензостойкость; хорошая стойкость к образованию и разрастанию трещин.

Резины для слоя растяжения в процессе эксплуатации ремней подвергаются деформациям растяжения и изгиба. Такие резины должны характеризоваться высокой усталостной выносливостью при многократном растяжении и изгибе, сравнительно большим относительным удлинением, хорошей теплостойкостью, а также высокой поперечной жесткостью. Резины слоя растяжения каландруют в виде листов от 0,5 мм до толщины слоя, поэтому смеси должны иметь хорошие технологические свойства. В то же время слой растяжения испытывает меньшие деформации, чем

слой сжатия, поэтому в этом слое достаточно эффективно - ис пользуют материалы слоя сжатия.

Вслое сжатия применяют резины трех типов с различной твердостью по Шору А: для ремней общего назначения 68-75; для вариаторных ремней узких сечений 78-85; для вариаторных ремней, работающих в передачах с высокой мощностью, а также для ремней, работающих без обертки боковых поверхностей 80-90.

Требованиям, предъявляемым к слою сжатия, лучше всего

удовлетворяют резины на основе хлоропреновых каучуков, которые отличаются высокими динамическими свойствами, тепло-, бензо-, масло- и светоозоностойкостью. Это не исключает применения других менее дорогостоящих и«технологичных» каучуков. При этом выбор каучука определяется конкретными условиями эксплуатации ремней. В производстве клиновых ремней используют широкий ассортимент каучуков: НК, СКИ, СКД, БСК, БНК, ПХП, СКЭП, эпихлоргидриновый, литьевой и валь-

87

цуемый уретановый и другие каучуки. Сравнительные показатели некоторых резин слоев сжатия на основе различных каучуков приведены в табл. 20.

В отечественной промышленности все ремни, за исключением работающих при низких температурах, изготавливают из ПХП. При выборе типа ПХП для изготовления резин ремней, предназначенных для эксплуатации в конкретных условиях, следует учитывать его склонность к кристаллизации, величину молекулярной массы и другие факторы.

 

 

 

Таблица 20

Сравнительные показатели некоторых резин слоя сжатия

 

Ремней общего

Ремней се-

Зарубеж-

Показатели

назначения

верного

ных фирм

 

 

исполнения

 

 

Наирит +

СКИ-3 +

НК +

Тип каучука

СКН-18М

СКД (40:60)

СКС

 

(70:30)

 

 

Саморазогрев при многократ-

 

 

 

ном сжатии по Гудричу, оС

88

84

113

Долговечность при знакопере-

 

 

 

менном изгибе, при 85 оС,

5700

1800

-

тыс. циклов

 

 

 

Маслостойкость

 

 

 

в среде СЖР-2

0,3

54

50

Для производства ремней(зубчатых, поликлиновых, без обертки боковых граней) применяют специальные типы ПХП, обеспечивающие хорошее сопротивление динамическим и тепловым нагрузкам, маслостойкость и истирание. Рекомендуют применять хлоропреновые каучуки, регулированные серой или меркаптанами:

1)каучуки, регулированные серой – наирит ДСН (неопрен GRT, денка-хлоропрен PS-40), наирит ДCP (неопрен GN, байпрен 610, денка-хлоропрен PM-40);

2)каучуки, регулированные меркаптанами – наирит ДН (неопрен WRT, байпрен 110, денка-хлоропрен S-40V, бутахлор МС-10), наирит ДП (неопрен W, денка-хлоропрен М-40, бутахлор MC-30, скайпрен В-10), наирит ДХ (неопрен WX, денка-хлоропрен М-41). Наириты П и ПНК - аналоги неопрена W и WRT.

88

Для резин, работающих в условиях высокого усталостного нагружения предпочтительнее каучуки, регулированные серой (наириты ДСН, ДСР). Они обеспечивают лучшую конфекционную клейкость смесей, резины на их основе имеют достаточно высокую прочность при разрыве. Каучуки, регулированные меркаптанами, более стабильны по свойствам, легче перерабатываются, а их вулканизаты отличаются высокой термомстойкостью в напряженном состоянии, пониженной скоростью к кристаллизации.

Введение 3-10 масс. ч. СКД, БСК в резиновые смеси на основе ПХП, как отмечалось, снижает кристаллизуемость, улучшает низкотемпературные характеристики (табл. 21). Содержание каучука в резинах составляет 41 - 48 % масс.

Выбор состава вулканизующей системы для резиновых смесей на основе ПХП зависит от способа регулирования, назначения смеси, технологических особенностей переработки. Для смесей на основе ПХП меркаптанового регулирования наряду с оксидами металлов обязательно применение ускорителей вулканизации. В зависимости от рецептуры вводят0,3 –1,0 мас. ч. тиурама Д; 0,3-1,0 масс. ч. серы и 0,3-1,0 масс. ч. гуанидина Ф.

Примеры резиновых смесей слоя сжатия (масc. ч.)

Таблица 21

 

Наименование компонентов

Шифры резиновых смесей

 

I

 

II

ПХП

97,0

 

65,0-97,0

ДССК-45

-

 

3,0-35,0

СКД

3,0

 

-

Оксид магния

7,0

 

6,0-8,0

Оксид цинка

4,0

 

3,0-5,0

Каптакс

0,2

 

0,15-0,25

Технический углерод Т900

50,0

 

40,0-60,0

Технический углерод П701

55,0

 

50,0-80,0

Дибутилфталат

10,0

 

83,0-15,0

Индустриальное масло

1,0

 

1,0-3,0

Хозяйственное мыло

1,0

 

1,0-3,0

Рубракс

3,0

 

2,5-5,0

Синтетические жирные кислоты

3,5

 

2,5-5,0

Нафтам-2

-

 

2,0-5,0

89

Каучуки

серного регулирования

можно

вулканизовать

 

только оксидами металлов. Оксид цинка является акцептором

 

ионов хлора и обеспечивает необходимую скорость вулканиза-

 

ции, широкое плато, но также и увеличивает склонность резино-

 

вых смесей к подвулканизации. Оксид магния используется с це-

 

лью связывания хлора, выделяющегося в процессе вулканизации,

 

увеличивая модуль вулканизатов. Он является мягко действую-

 

щим пептизатором, повышая стойкость смесей к подвулканиза-

 

ции при хранении и переработке.

 

 

 

 

 

Для снижения склонности резиновых смесей к подвулкани-

 

зации широко применяют2-меркаптобензтиазол, ацетат натрия,

 

фталевый ангидрид. В смесях с СКН и ПХП данные продукты

 

малоэффективны и для этих целей в составе вулканизующей

 

группы применяют ди(2-бенз-тиазолил)дисульфид (ДБТД), N N’-

 

дитиодиморфолин, серу, сантогард PVI.

 

 

 

 

 

Теплостойкость резин в напряженном состоянии повыша-

 

ется введением в качестве ускорителей вулканизации этилентио-

 

мочевину (2-меркаптоимидазолин), роданин S-62 или NA-22. До-

 

зировка этих ускорителей должна быть в пределах0,3-2,0 мас. ч.

 

на 100 мас. ч. каучука. Резиновые смеси с этилентиомочевиной

 

могут вулканизоваться как с серой, так и без нее. Опыт работы с

 

ПХП показывает, что наиболее эффективной вулканизующей

 

системой в таких смесях является комбинация оксидов цинка,

 

магния в сочетании с органическими ускорителями из класса

 

производных тиомочевины.

 

 

 

 

 

 

Резины слоя сжатия с этилентиомочевиной характеризуют-

 

ся большей густотой пространственной сетки и полным отсутст-

 

вием полисульфидных связей, что приводит к более высокому

 

динамическому модулю, повышению температуростойкости по

 

прочности, снижению температуры образцов при знакоперемен-

 

ном изгибе. Основной причиной выхода ремней из строя являют-

 

ся трещины резин слоя сжатия. Установлено, что среднее время

 

до появления трещин у резины с этилентиомочевиной составляет

 

900-950

ч, а

у

резин

с

вулканизующей

системой-

се

ра+ДФГ+тиурам - 450 ч, этилентиомочевина+тиурам - 650-700 ч.

 

Таким

образом,

в рецептуре

резины

слоя

сжатия

на

основе

 

90

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]