Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Структура, свойства и применение радиационных регенератов резин на основе бутилкаучука. Монография
.pdf
Было изучено поведение кровельных материалов серной и
радиационной вулканизации, в которых 20 мас. ч. СКЭПТ заменены
на БК или Р-5, в условиях длительного термического старения при 150
ºС. В обоих случаях добавление БК или Р-5 приводит к лучшему
сохранению прочности при разрыве (рис.7.1, 7.2) и, что особенно
важно, относительного удлинения по сравнению с резинами на основе
одного СКЭПТ (рис.7.3, 7.4) вне зависимости от способа получения.
При этом применение радиационного регенерата оказывается более
эффективным как с экономичной, так и с технологической точки
зрения.
σ
, МПа
р
13
12
11
10
9
8
7
6
0 150 200 250 часы
Рис. 7.1. Изменение условной прочности при разрыве (МПа) кровельных
материалов серной вулканизации с различным содержанием СКЭПТ, БК и Р5 (в мас.ч.) при термическом старении (150 ºС).
σ
, МПа
р
13
12
11
10
9
8
7
6
0 150 200 250 часы
Рис. 7.2. Изменение условной прочности при разрыве (МПа) кровельных
материалов радиационной вулканизации с различным содержанием СКЭПТ,
БК и Р-5 (в мас.ч.) при термическом старении (150 ºС).
СКЭПТ 100
СКЭПТ/БК 80/20
СКЭПТ/Р-5 80/20
СКЭПТ 100
СКЭПТ/БК 80/20
СКЭПТ/Р-5 80/20
171
500
400
300
200
100
ε
, %
отн
СКЭПТ 100
СКЭПТ/БК 80/20
СКЭПТ/Р-5 80/20
0
0 150 200 250
часы
Рис. 7.3. Изменение относительного удлинения (%) кровельных материалов
серной вулканизации с различным содержанием СКЭПТ, БК и Р-5 (в мас.ч.)
при термическом старении (150 ºС).
ε
,%
отн
500
400
300
200
100
0
0 150 200 250 часы
СКЭПТ 100
СКЭПТ/БК 80/20
СКЭПТ/Р-5 80/20
Рис. 7.4. Изменение относительного удлинения (%) кровельных материалов
радиационной вулканизации с различным содержанием СКЭПТ, БК и Р-5 (в
мас.ч.) при термическом старении (150 ºС).
172
Таблица 7.6.
Свойства гидроизоляционных мастик на основе БК и Р-5.
На основе БК
Показатель
Условная прочность в
момент разрыва, МПа 0,75 0,87 0,71
Относительное
удлинение, %
Адгезия, МПА:
-к стали
-к бетону
Теплостойкость, °С 150 150 150
Морозостойкость (R=5
мм), °С
СТАРЕНИЕ
Вода, 20 °С, 30 суток:
- условная прочность в
момент разрыва, МПа
- относительное
удлинение, %
- водопоглощение, %
Вода, 70 °С, 7 суток:
- условная прочность в
момент разрыва, МПа
- относительное
удлинение, %
- водопоглощение, %
адгезионная добавка
ПИБ-10 Р-20
960 700 680
1,21
1,25
-60 -60 -60
0,76
575
0,84
3,12
725
3,25
1,34
1,29
0,85
610
0,65
2,95
780
3,2
На основе
Р-5
1,35
1,34
0,67
635
0,72
2,50
810
3,20
Воздух, 150°С, 7суток:
- условная прочность в
момент разрыва, МПа
- относительное
удлинение, %
6,12
240
6,25
255
5,10
320
При дозе радиационного облучения 200 кГр происходит
уменьшение молекулярной массы бутилкаучука в составе регенерата
(Р-20) до 10-12 тысяч, появляется возможность его использования в
качестве эффективной адгезионной добавки [79,95]. Продукт глубокой
173
радиационной деструкции бутилкаучука может применяться в
качестве эффективной адгезионной добавки в мастики растворного
типа [79,138] и для изготовления герметиков [95]. Введение такого
регенерата в количестве 30 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука в мастики
растворного типа приводит к существенному увеличению адгезии к
бетону, стали, полиэтилену и т.д. при сохранении остальных свойств
(табл.7.6). При этом мастики с использованием таких адгезионных
добавок способны долговременно эксплуатироваться как в условиях
контакта с водой, так и в атмосфере без ухудшения защитных
свойств. Полная замена бутилкаучука на Р-5 в составе
гидроизоляционных мастик показала, что физико-механические и
адгезионные свойства мастики, полученной на основе радиационного
бутилрегенерата, ни в чем не уступают мастикам на основе БК.
Определенный интерес представляет возможность использования
радиационного регенерата для получения липких безрастворных клеев
нанесенных на основу. Рулонные материалы с липким слоем на
основе Р-5 обладают высокой адгезией как к металлам, так и к резине
на основе СКЭПТ и термоэластопластичным материалам и по
оцененным показателям не уступают известным материалам типа
Поликен (табл.7.7, 7.8)
Таблица 7.7.
Адгезионные свойства клеевого состава на основе БК и Р-5.
Адгезия, кН/м к стали
5 суток на воздухе
под грузом
Тоже, но с
праймером
к резине,
ТЭП
3,2 3,5 3,2 3,3
4,5 3,8 4,0 4,2
к
меди
к алюминию
5суток на воздухе
под грузом, после
кипячения в воде 24
6,0 6,0 6,5 6,4
часа
174
Таблица 7.8.
Технические характеристики изоляционной ленты на основе
термоэластопласта (ТЭП).
Техническая характеристика Поликен
980
Опытная
лента
Толщина адгезионного слоя, мм 0,31 0,50
Разрушающее напряжение при
53,6 60,0
растяжении, кг/ 50 мм
Относительное удлинение при разрыве, % 400 400
Адгезия к праймированной стали, кН/м:
-через 30 суток
-после кипячения в воде, 72 часа
2,2
-
-
2,4
3,2
7,0
Пробивное напряжение, кВ 22 22
Удельное объемное электросопротивление,
1·1012 1·1013
Ом·см
Таким образом, проведенными исследованиями показана
возможность полноценной замены бутилкаучука на его радиационный
регенерат при получении герметизирующих и клеевых композиций (в
том числе «холодного отверждения»), гидроизоляционных мастик,
липких слоев и композиционных материалов, работающих в условиях
повышенных температур [114,133, 138, 142, 143].
Изучалась возможность частичного или полного использования
радиационных регенератов вулканизатов БК с дозой облучения 50
кГрей (Р-5) вместо бутилкаучука в композициях невысыхающего типа
предназначенных для герметизации первого контура стеклопакетов.
С использованием радиационного регенерата смоляного
вулканизата БК с дозой облучения 50 кГрей были получены
композиции неотверждаемого типа. Приготовление композиций
осуществлялось в одну стадию на резиносмесителе «Brabender» при
температуре 80°С и числе оборотов роторов 60 об./мин, в течение 5
мин.
По адгезии к дюралю и стеклу составы на основе регенерата не
уступают композициям полученным на основе БК (нулевое
содержание регенерата), а по прочности такие составы несколько
175
ниже (рис. 7.5). Характер разрушения при оценке адгезии во всех
случаях когезионный.
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0 25 50 75 100
содержание радиационного деструктанта, %
дюралюминий стекло
Адгезионная
прочность
Когезионная
прочность
Рис. 7.5. Влияние содержания радиационного регенерата на свойства
композиций состава: БК/радиационный регенерат – 100 мас.ч., рубракс – 20
мас.ч., Пн-6ш – 10 мас.ч., канифоль – 10 мас.ч.
Оценка реологических свойств (рис. 7.6.) показала, что при 80оС и
при 120оС по характеру изменения вязкости в изученном интервале
скоростей сдвига состав на основе регенерата аналогичен
неотверждаемому герметику GD-115 (Кoemmerling) полученному
применением БК, а при 120оС имеет несколько более высокие
абсолютные значения вязкости [144-146].
Установленные в результате проведенных исследований
закономерности поведения неотверждаемых герметиков на основе
радиационных регенератов смоляных вулканизатов БК и уже
имеющийся опыт их использования в мастичных композициях
невысыхающего типа позволяют утверждать, что они могут
использоваться как самостоятельно, так и в сочетании с БК для
получения герметиков невысыхающего типа различного назначения.
176
log ү, 1/с
log η, Па*с
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5 1 1,5 2 2,5 3
композиция с радиационным
деструктантом
GD-115
80ºС
120ºС
Рис. 7.6. Зависимость вязкости от скорости сдвига герметиков на
радиационном регенерате БК и GD-115 при температурах 80°С и 120°С.
Изучалась возможность применения радиационных регенератов БК
для модификации битума. Оценивалось влияние молекулярной массы
БК на эффективность модификации строительного битума БН-70/30.
БК с различной молекулярной массой получали путем радиационной
деструкции на радиационной установке РВ-1200 (Со60) в интервале
доз облучения от 30 до 1500 кГр. Оценка показала, что снижение
молекулярной массы приводит к усилению модифицирующего
эффекта. Максимальные свойства битумов достигаются при
использовании БК с молекулярной массой 3-5 тыс. (доза облучения
500-1000 кГрей) что, по-видимому, можно связать с улучшением его
совместимости и растворимости в битуме. Оптимальное содержание
БК независимо от молекулярной массы составляет 5 мас.ч. на 100
мас.ч. битума, что можно объяснить концентрационным пределом
совместимости [ 147-150].
Изучалось также влияние смоляных и серных радиационных
регенератов БК на свойства дорожного битума БНД-90/130 [151].
Было установлено, что вид облучения (γ-излучение или электроны)
при равных дозах облучения не играет существенной роли на свойства
композиций. Оказалось, что существенное влияние на скорость
177
растворения БК в битуме оказывает природа поперечных связей.
Максимальная скорость растворения наблюдается для серных
регенератов БК и при 170 оС время растворения составляет 1час в то
время как для смоляных вулканизатов оно достигает 3 часов. Это
связано с меньшей термостабильностью серных поперечных связей по
сравнению со связями углерод-углерод. Модифицирующий эффект от
использования регенератов, особенно до 5 %, несколько выше для
смоляных (табл.7.9.).
Таблица 7.9.
Свойства битумов модифицированных смоляными и серными
регенератами БК.
Содержание
регенерата в
битуме, мас.ч.
Температура
размягчения
о
С
,
Пенетрация,
0
,1мм
Дуктиль
ность,см
Эласти
чность,
%
3* 52 85 12 26
5* 55 85 8 33
7* 58 80 8 33
3** 48 67 17 26
5** 54 65 9 27
7** 56 62 7 30
*- смоляной деструктант; **- серный деструктант.
В целом же, с учетом технологии получения и модифицирующего
эффекта для модификации битума целесообразнее использовать
серные регенераты БК, что можно связать с двумя причинами: 1.
высокая скорость растворения в среде битума; 2. возможность
использования регенератов с невысокой дозой облучения, начиная с
50 кГрей.
178
ЛИТЕРАТУРА.
1. Иванов В.С. Радиационная химия полимеров: Учебное пособие
для вузов / - Л.: Химия, 1988. - 320 с.
2. Радиационная химия полимеров: М.: Наука, 1973. - 454 с.
3. Пикаев А.К.// Успехи химии: 1995. - № 6. - С. 609-639.
4. Davenas J., Stevenson I., Celette N., Cambon S., Gardette J. L.,
Rivaton A. and Vignoud L. // Nuclear Instruments and Methods in
Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and
Atoms. - 2002. - V.191. - Is.1-4. - P. 653-661.
5. Bhattacharya, A. // Progress in Polymer Science. - 2000. - V.25. - Is.3.
- P. 371-401.
6. Бовей Ф. Действие ионизирующих излучений на природные и
синтетические полимеры / Пер. с англ. - М.: Изд-во иностр. лит.,
959. - 295 с.
1
7. Махлис Ф.А. Радиационная химия эластомеров /- М.: Атомиздат,
1976. - 200 с.
8. Santhosh A.A., Kuruvila J., Sabu T. // Rubber Chemistry and
Technology. - 2005. - V.78. - Is.3 - P. 458-488.
9. Чарльзби А. Ядерные излучения и полимеры / Пер. с англ. - М.:
Изд-во иностр. лит., 1962 - 519 с.
10. Пикаев А.К. Современная радиационная химия. Твердое тело и
полимеры. Прикладные аспекты / - М.: Наука, 1987. - 448 с.
11. Mehnert R. / Nuclear Instruments and Methods in Physics Research
Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 1995. - V.105.
- Is.1-4. - P. 348-358.
12. Chmielewski A.G., Haji-Saeid M., Ahmed S. // Nuclear Instruments
and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with
Materials and Atoms. - 2005. - V.236. - Is.1-4. - P. 44-54.
13. Радиационная химия макромолекул/ - М.: Энергоатомиздат, 1978.
- 325 с.
14. Ito M. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section
B: Beam Interactions with Materials and Atoms. - 2005. - V.236. -
s.1-4. - P. 229-234.
I
1
5. Махлис Ф.А. Радиационная физика и химия полимеров / - М.:
Атомиздат, 1972. - 328 с.
179
16. Круль Л.П. , Поликарпов А.П. // Успехи химии. - 1990. - Т.59. Вып. 5. - С. 807-826.
17. Баттерд Г. Трегер Д.У. Свойства привитых и блок-сополимеров /
- Л. Химия, 1970. - 312 с.
18. Valsa G., John B.I., Sunny S.M. // Radiation Physics and Chemistry. -
2003. - № 5. - Р. 367-372.
19. Bonnett R. Abramian E.A. Industrial Electron Accelerators and
Applications / - 1988. - 204 р.
20. Cooper W.J., O’Shea K.E., Curry R.D. Environmental Applications of
Ionizing Radiation / - Science, 1998. - 752 p.
21.Финкель Э.Э., Карпов В.М., Берлянт С.М. Технология
радиационного модифицирования полимеров / - М. .Энергоатомиздат.-1983. - 48 с.
22. Jayasuriya M. M., Makuuchi K., Yoshi F. // European Polymer Journal.
- 2001. - V.37. - Is.1. - P. 93-98.
23. Gheysari Dj., Behjat A., Haji-Saeid M. // European Polymer Journal. -
2001. - V.37. - Is.2. - P. 295-302.
24. Couvret D., Brosse J.Cl., Chevalier S., Senet J.P. // European Polymer
Journal. - 1991. - V.27. - Is.2. - P. 193-197.
25. Clegg D.V., Collyer A.A. Irradiation effects on polymers / - 2001.435 р.
6. González J., Albano C., Candal M.V., Ichazo M.N., Hernández M. //
2
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B:
Beam Interactions with Materials and Atoms. - 2005. - V.236. - Is.1-4.
- P. 354-358.
27. Zaharescu T. , Budrugeac P. // Journal of Applied Polymer Science. -
2000. - V.78. - P. 298-303.
28. Basfar A.A., Abdel-Aziz M.M., Mofti S. // Radiation Physics and
Chemistry. - 200. - V. 57. - Р. 405-409.
29. Зеленев М.Ю., Коптелов А.А., Карязов С.В., Зеленов Ю.В. //
Известия вузов: Химия и химическая технология. - 2006. - № 8. С. 61-66.
30. .Мельник Л.А., Миронец И.А., Поднебесный А.П. // Каучук и
резина. - 2006. - №1. - С. 23-25.
31.Кузьминский А.С., Кавун С.М., Кирпичев В.П. Физико-химические
основы получения, переработки и применения эластомеров / - М.:
Химия, 1976. - 367 с.
3
2. Кузьминский А.С.,Федосеева Т.С.,Махлис Ф.А. Радиационная
химия эластомеров/- М.: Наука, 1973, 454с.
180
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]