Московская государственная академия тонкой химической технологии
им. М.В.Ломоносова
Исследование озонирования каучуков методом релаксации напряжения
Выполнила студентка группы МТ-46п
Конончук Надежда Сергеевна
Москва, 2009г.
1. Введение
Исследование влияния агрессивных сред на деструкцию и старение полимерных материалов является весьма актуальной задачей. Это связано с тем, что расширяются сферы их применения и растет концентрация агрессивных примесей в средах эксплуатации.
Наиболее опасным агрессивным агентом является озон, всегда присутствующий в атмосфере вблизи земли в небольших концентрациях (около 10-7% об). Однако и этого количества достаточно для протекания деструктивных процессов в резино-технических изделиях, полимерных материалах, изоляции проводов и т.п. Озон приводит к образованию трещин на поверхностях резиновых и других полимерных изделий и быстрому их разрушению.
Озон обладает мощной окислительной способностью, которая значительно выше, чем у кислорода воздуха. Деструкция полимеров с насыщенной полимерной цепью легко протекает при умеренных температурах, в том числе ниже 0°. Особенно губительно действует озон на эластомеры, содержащие >С=С< -связи в главной цепи макромолекулы.
Схема реакций, протекающих при взаимодействии озона с ненасыщенным полимером, представлена следующим образом:
молозонид клетка
Природа заместителя при двойной связи влияет на скорость присоединения озона к двойной связи и на распад молозонида. Высокая электроотрицательность хлора обуславливает меньшее число распадов цепи полихлоропрена по сравнению с полиизопреном.
Для защиты резин от озонной деструкции используют различные способы:
1. введение соединений, обладающих способностью замедлять деструкцию макромолекул полимеров и их растрескивание - антиозонантов;
2. поверхностная защита с помощью восков;
3. сочетание этих методов;
4. смешение диеновых каучуков с насыщенными термопластами и эластомерами.
К антиозонантам относятся производные р‑фенилендиамина, тиомочевины, тиосемикарбазида, тиобисфенола. Во всех случаях защитным действием обладают соединения, у которых скорость реакции с озоном выше, чем у С=С −связи. При этом, чем больше константа скорости реакции, тем эффективнее антиозонант. Только тиомочевины выпадают из этого ряда. Их высокая эффективность связана со способностью в большей мере накапливаться на поверхности резины, чем другие исследованные вещества.
Использование антиозонантов для защиты диеновых эластомеров от озонной деструкции связано с некоторыми ограничениями. В процессе хранения и эксплуатации изделий происходит расходование антиозонанта в реакциях с озоном, потеря за счет вымывания при контакте с растворителями и за счет улетучивания. Это укорачивает срок защиты от озонной деструкции. Воска не эффективны в случае эксплуатации изделий в напряженном состоянии. Наиболее перспективным является способ защиты от озонного окисления диеновых каучуков смешением их с насыщенными полимерами. Условиями защиты являются создание непрерывной пространственной структуры насыщенного компонента, достаточная развитость межфазного слоя, обеспечивающая необходимую степень сшивания полимеров, и в случае смесей каучуков - достаточно высокая степень вулканизации насыщенного эластомера.