Гуми схильні до старіння під впливом. Догляд за гумотехнічними виробами та їх зберігання

16.07.2019

Двигун

Покришки грають важливу рольу керованості та безпеці автомобіля, проте з віком вони втрачають свої якості та повинні змінюватися на нові. Тому кожен водій повинен вміти визначати вік шин та виробляти їх своєчасну заміну. Про те, чому необхідно змінювати старі покришки, як визначати їхній вік та час заміни, читайте у цій статті.

Стандарти на термін служби автомобільних шин

Покришки - один з небагатьох компонентів автомобіля, який не тільки піддається зносу під час експлуатації, але і схильний до природного старіння. Тому заміна покришок проводиться не тільки у зв'язку з їх критичним зношуванням або пошкодженнями, але і при термінах експлуатації, що перевищують допустимі. Занадто старі покришки втрачають свої якості, еластичність та міцність, а тому стають надто небезпечними для автомобіля.

Сьогодні у Росії склалася суперечлива ситуація з термінами експлуатації шин. З одного боку, законодавчо в нашій країні встановлено так званий гарантійний термін служби (термін експлуатації) автомобільних покришок, що дорівнює 5 рокам від дня їхнього виробництва. Протягом цього терміну покришка має забезпечувати заявлені експлуатаційні характеристики, при цьому виробник протягом усього терміну експлуатації відповідає за свій виріб. Термін 5 років встановлюється двома стандартами - ГОСТ 4754-97 та 5513-97.

З іншого боку, у західних країнах таких законів немає, і виробники автомобільних шинзаявляють у тому, що термін експлуатації їх виробів сягає 10 років. При цьому у світі та в Росії не існує і законодавчих актів, які б зобов'язували водіїв і власників транспортних засобіввиробляти обов'язкову замінупокришок при закінченні гарантійного терміну експлуатації. Хоча в російських правил дорожнього рухує норма про залишковій висотіпротектора, і, як показує практика, знос покришок зазвичай відбувається швидше, ніж закінчується термін їхньої служби.

Також існує і таке поняття, як термін зберігання автомобільних шин, проте російське законодавствоне встановлює меж цього терміну. Тому виробники та продавці зазвичай спираються на гарантійний термін служби, і кажуть, що покришка при дотриманні правильних умовможе пролежати 5 років і після цього використовуватися, як нова. Однак у низці країн Європи та Азії максимальним терміном зберігання вважається 3 роки, і після закінчення цього терміну покришка вже не може вважатися новою.

Отже, скільки можна експлуатувати покришки , встановлені на автомобілі? П'ять, десять років чи більше? Адже всі ці цифри — рекомендовані, але ніхто не зобов'язує водія замінювати покришки, навіть і через п'ятнадцять років, головне, щоб вони не були зношені. Однак самі виробники рекомендують замінювати покришки віком 10 років, а в більшості випадків покришки стають непридатними через 6-8 років експлуатації.

З чим пов'язані зазначені терміни експлуатації та зберігання автомобільних шин? Вся справа в самій гумі, з якої виробляються покришки - даний матеріал за всіх своїх переваг схильний до природного старіння, що веде до втрати основних якостей. В результаті старіння гума може втрачати еластичність і міцність, в ній з'являються мікроскопічні руйнування, що згодом переходять у помітні тріщини, і т.д.

Старіння покришок – процес, насамперед, хімічний. Під впливом світла, перепаду температур, що містяться в повітрі газів, масел та інших речовин молекули еластомеру, що становлять гуму, руйнуються, також руйнуються зв'язки між цими молекулами - все це веде до втрати еластичності та міцності гуми. В результаті старіння гуми покришки гірше протистоять зносу, вони буквально розсипаються і не можуть забезпечити необхідні експлуатаційні характеристики.

Саме через процеси старіння гуми виробники та вітчизняний ГОСТ встановлюють гарантійний термін експлуатації покришок. Вітчизняний стандартвстановлює термін, після якого старіння гуми ще має негативного ефекту, а виробники покришок встановлюють реальний термін служби, у якому старіння вже помітно. Тому варто з великою обережністю ставитися до шин віком понад 6-8 років, а шини, що відзначили 10-річний «ювілей», необхідно змінювати в обов'язковому порядку.

Щоб замінити шину, потрібно визначити її вік — зробити це досить просто.

Способи перевірки віку шин

На автомобільних покришках, як і на будь-якому іншому товарі, обов'язково вказується дата виробництва — саме за цією датою можна судити про вік шин, що купуються або встановлені на автомобілі. На сьогоднішній день маркування дати виробництва шин проводиться згідно з затвердженим у 2000 році Міністерством транспорту США (U.S. Department Of Transportation) стандартом.

На будь-якій покришці є овал-опресування, перед яким розташована абревіатура DOT і цифробуквенний індекс. В овалі також випресовані цифри та літери - саме вони і говорять про дату виробництва шини. Точніше — дата зашифрована в останніх чотирьох цифрах, які означають таке:

Перші дві цифри – тиждень року;
Останні дві цифри – рік.

Так, якщо в овал-опресуванні останні чотири цифри 4908, то шина була зроблена на 48-му тижні 2008 року. За російськими стандартами така покришка вже вичерпала свій ресурс, та й за світовими стандартами її варто замінити.

Однак на шинах можна зустріти й інші позначення часу виробництва. Зокрема, в овал-опресуванні може бути не чотири, а три цифри, а також є невеликий трикутник — це означає, що дана шинабула зроблена в період з 1990 по 2000 рік. Зрозуміло, зараз такі покришки застосовувати вже не можна, навіть якщо вони були на зберіганні або встановлені на автомобілі, який багато років простояв у гаражі.

Отже, визначення віку покришки досить одного погляду. Однак, це знають далеко не всі автовласники, чим користуються нечесні продавці, які видають старі покришки за нові. Тому при покупці гуми потрібно бути уважним та обов'язково перевіряти дату виробництва.

Визначаємо час, коли потрібно замінити шини

Коли настає момент заміни шин? Є кілька випадків, коли обов'язково потрібно купувати нові шини:

Вік 10 років і більше навіть якщо ця шина зовні виглядає добре, в ній немає видимих пошкоджень і знос її невеликий, її варто зняти і відправити на утилізацію;
Вік шини 6-8 років, при цьому її зношування наближається до критичного;
Критичний або нерівномірний знос, великі проколи та розриви незалежно від віку покришки.

Як показує практика, шини , особливо в Росії дорожніми особливостями, рідко «доживають» до десятирічного віку Тому заміна покришок найчастіше проводиться через їх знос або пошкодження. Однак у нашій країні в продаж нерідко надходять не зовсім нові покришки, тому кожен водій має вміти визначати їхній вік — тільки в цьому випадку можна убезпечити себе та свій автомобіль.

Інші статті

30 квітня

Травневі свята – це перші по-справжньому теплі вихідні, які можна з користю провести на природі у родинному колі та близьких друзів! Зробити дозвілля на свіжому повітрі максимально комфортним допоможе асортименти продукції інтернет-магазину AvtoALL.

29 Квітня

Важко знайти дитину, якій не подобалися б активні ігри на вулиці, і кожна дитина з самого мріє про одну річ — велосипед. Вибір дитячих велосипедів — відповідальне завдання, від вирішення якого залежить радість та здоров'я дитини. Типи, особливості та вибір дитячого велосипеда – тема цієї статті.

28 Квітня

Тепла пора року, особливо весна та літо – це сезон велосипедів, прогулянок на природі та сімейного відпочинку. Але велосипед буде комфортним і принесе задоволення тільки в тому випадку, якщо він підібраний правильно. Про вибір та особливості покупки велосипеда для дорослих (чоловіків та жінок) читайте у статті.

4 квітня

Шведський інструмент Husqvarna відомий у всьому світі, він є символом справжньої якості та надійності. Серед іншого під цим брендом випускаються і бензопили — все про пилки Husqvarna, їх актуальне модельному ряду, особливості та характеристики, а також про питання вибору читайте в цій статті.

11 лютого

Обігрівачі та передпускові підігрівачі німецької компанії Eberspächer - відомі у всьому світі пристрої, що підвищують комфорт та безпеку зимової експлуатаціїтехніки. Про продукцію цього бренду, її типи та основні характеристики, а також про підбір обігрівачів та підігрівачів — читайте у статті.

13 Грудня 2018

Багато дорослих не люблять зиму, вважаючи її холодною, депресивною порою року. Проте діти зовсім іншої думки. Їх зима — це можливість повалятися у снігу, покататися гірках, тобто. весело провести час. І одним із найкращих помічників для дітей у їхньому ненудному часі – це, наприклад, всілякі санки. Асортимент ринку дитячих санчат дуже великий. Розглянемо деякі види їх.

1 Листопада 2018

Рідкісні будівельні та ремонтні роботи обходяться без застосування простого ударного інструменту – молотка. Але щоб виконати роботу якісно і швидко, потрібно грамотно підібрати інструмент — саме про вибір молотків, їх існуючі типи, характеристики та застосовність піде розповідь у цій статті.

Гуми на основі перфтореластомерів не мають суттєвих переваг при температурі нижче 250˚С, а нижче 150˚С значно поступаються гумам з каучуків типу СКФ - 26. Однак при температурі вище 250˚С їхня термостійкість при стисканні висока.

Опір термічного старіння при стисканні гум їх каучуків типу Вайтон GLT і VT-R-4590 залежить від вмісту органічного пероксиду та ТАІЦ. Значення ОДС гуми їх каучуку вайтон GLT, що містить 4 мас. ч. гідроксиду кальцію, пероксиду та ТАІЦ після старіння протягом 70 год. при 200 і 232˚С становить 30 і 53% відповідно, що значно гірше, ніж у гум з каучуку вайтон Е-60С. Однак заміна технічного вуглецю N990 тонко подрібненим бітумінозним вугіллям дозволяє знизити ОДС до 21 і 36% відповідно.

Вулканізацію гум на основі ФК зазвичай проводять у дві стадії. Проведення другої стадії (термостатування) дозволяє значно знизити ОДС та швидкість релаксації напруги при підвищеній температурі. Зазвичай температура другої стадії вулканізації дорівнює або перевищує температуру експлуатації. Термостатування амінних вулканізатів проводять при 200-260 ° С протягом 24год.

Гуми на основі кремнійорганічних каучуків

Термостійкість при стиску гум на основі КК значно знижується при старінні в умовах обмеженого доступу повітря. Так, ОДС (280 °С, 4год) поблизу відкритої поверхні та в центрі циліндричного зразка діаметром 50 мм з гуми на основі СКТВ-1, затисненого між двома паралельними металевими пластинами, становить 65 і 95-100% відповідно.

Залежно від призначення ОДС (177 °С, 22год) для гум з КК може становити: звичайних-20-25%, ущільнювальних-15%; підвищеної морозостійкості-50%; підвищеної міцності-30-40%, маслобензостійких-30%. Підвищена термостійкість гум з КК на повітрі може досягатися при створенні в вулканізаті поперечних силоксанових зв'язків, стабільність яких дорівнює стабільності макромолекул каучуку, наприклад при окисленні полімеру з подальшим прогріванням у вакуумі. Швидкість релаксації напруги таких вулканізатів у кисні значно нижча, ніж у пероксидних та радіаційних вулканізатів СКТВ-1. Однак значення τ (300 °С, 80%) для гум з найбільш термостійких каучуків СКТФВ-2101 та СКТФВ-2103 складає всього 10-14 год.

Значення ОДС та швидкість хімічної релаксації напруги гум з КК при підвищеній температурі знижується з підвищенням ступеня вулканізації. Це досягається збільшенням вмісту вінільних ланок у каучуку до певної межі, підвищенням вмісту органічного пероксиду, термообробкою різьбленої суміші (200-225 С, 6-7 год) перед вулканізацією.

Наявність вологи та слідів лугу у гумовій суміші знижує термостійкість при стисканні. Швидкість релаксації напруги підвищується зі збільшенням вологості в інертному середовищі чи повітрі.

Значення ОДС зростає під час використання активного діоксиду кремнію.

ЗАХИСТ ГУМ ВІД РАДІАЦІЙНОГО СТАРІННЯ

Найбільш ефективним способомЗапобігання небажаним змінам структури та властивостей гум при дії іонізуючого випромінювання є введення в гумову суміш спеціальних захисних добавок-антирадів. Ідеальна захисна система має «працювати» одночасно за різними механізмами, забезпечуючи послідовне «перехоплення» небажаних реакцій на всіх стадіях радіаційно-хімічного процесу. Нижче наведено приблизну схему захисту полімерів за допомогою

різних добавок на різних стадіях радіаційно-хімічного процесу:

Стадія	Дія захисної добавки
Поглинання енергії випромінювання. Внутрішньо- та міжмолекулярна передача енергії електронного збудження	Розсіювання одержаної ними енергії електронного збудження у вигляді тепла або довгохвильового електромагнітного випромінювання без істотних змін.
Іонізація полімерної молекули з наступною рекомбінацією електрона та материнського іона. Утворення надзбуджених станів та дисоціація полімерної молекули.	Передача електрона полімерному іону без подальшого збудження. Акцептування електрона та зниження ймовірності реакцій нейтралізації з утворенням збуджених молекул.
Розрив З ¾ Н зв'язку, відрив атома водню, утворення полімерного радикалу. Відщеплення другого атома водню з утворенням Н 2 та другого макрорадикалу або подвійного зв'язку	Передача атома водню полімерному радикалу. Акцептування атома водню та попередження його подальших реакцій.
Диспропорціонування або рекомбінація полімерних радикалів із утворенням міжмолекулярного хімічного зв'язку	Взаємодія із полімерними радикалами з утворенням стабільної молекули.

В якості антирад для ненасичених каучуків найбільш широко застосовуються вторинні аміни, які, забезпечують значне зниження швидкостей процесів зшивання і деструкції вулканізатів ПК на повітрі, в азоті і вакуумі. Однак зниження швидкості релаксації напруги в гумах з НК, що містять N-феніл-N"-циклогексил-n-фенілендіамін антиоксидант (4010) і N, N`-дифеніл-n-фенілендіамін, не спостерігалося. Можливо, захисна дія цих сполук обумовлена наявністю домішок кисню в азоті Ароматичні аміни, хінони та хіноніміни, що є ефективними антирадами недеформованих гум на основі СКН, СКД і ПК, практично не впливають на швидкість релаксації напруги цих гум при дії іонізуючого випромінювання в середовищі газоподібного азоту.

Оскільки дія антирадів у гумах обумовлена різними механізмами, найбільше ефективний захистможе бути забезпечена при одночасному використанні різних антирад. Застосування захисної групи, що містить комбінацію альдоль-альфа-нафтиламіну, N-феніл-N"-ізопропіл-n-фенілендіаміну (діафен ФП), діоктил-n-фенілендіаміну та моноізопропілдифенілу, забезпечило збереження достатньо високого ε pгуми на основі БНК до дози 5∙10 6 Гр на повітрі.

Захист насичених еластомерів забезпечити значно важче. Гідрохінон, ФЦФД та ДОФД є ефективними антирадами для гум на основі кополімеру етилакрилату та 2-хлоретилвінілового ефіру, а також фторкаучуку. Для гум на основі ХСПЕ рекомендується дибутилдітіокарбамат цинку та полімеризований 2,2,4-триметил-1,2-дигідрохінолін (ацетонаніл). Швидкість деструкції сірчаних вулканізатів БК знижується при додаванні до гумової суміші дибутилдітіокарбамату цинку або нафталіну; у смоляних вулканізатах ефективний ММБФ.

Багато ароматичних сполук (антрацен, ді - Трет - бутіл- n-крезол), а також речовини, що взаємодіють з макрорадикалами (йод, дисульфіди, хінони) або містять лабільні атоми водню (бензофенон, меркаптани, дисульфіди, сірка), що захищають не наповнені полісилоксани не знайшли практичного застосування при розробці радіаційностійких кремнійорганічних.

Ефективність дії різних типівіонізуючих випромінювань на еластомери залежить від величини лінійних втрат енергії. У більшості випадків збільшення лінійних втрат енергії значно знижує інтенсивність радіаційно-хімічних реакцій, що зумовлено зростанням вкладу внутрішньотрекових реакцій та зменшенням ймовірності виходу проміжних активних частинок з треку. Якщо реакції в треку несуттєві, що може бути пов'язано з швидкою міграцією електронного збудження або заряду з треку, наприклад, перш ніж у його межах встигнуть утворитися вільні радикали, то вплив типу випромінювання на зміну властивостей не спостерігається. Тому при дії випромінювань з високою лінійною втратою енергії різко знижується ефективність дії захисних добавок, які не встигають попередити перебіг внутрішньотрекових процесів та реакцій за участю кисню. Дійсно, вторинні аміни та інші ефективні антиради не надають захисної дії при опроміненні полімерів важкими зарядженими частинками.

Список використаної літератури:

1. Д.Л. Федюкін, Ф.А. Махліс "Технічні та технологічні властивості гум". М., " Хімія " , 1985г.

2. Зб. ст. "Досягнення науки та технології в галузі гуми". М., " Хімія " , 1969г.

3. В.А. Лепетів "Гумові технічні вироби", М., "Хімія"

4. Соболєв В.М., Бородіна І.В. "Промислові синтетичні каучуки". М., "Хімія", 1977

1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД.
1.1. ВСТУП.
1.2. СТАРІННЯ ГУМ.
1.2.1. Види старіння.
1.2.2. Теплове старіння.
1.2.3. Озонне старіння.
1.3. ПРОТИВІДНИКИ ТА АНТИОЗОНАНТИ.
1.4. Полівінілхлорид.
1.4.1. Пластизол ПВХ.

2. ВИБІР НАПРЯМКИ ДОСЛІДЖЕННЯ.
3. ТЕХНІЧНІ УМОВИ НА ПРОДУКТ.
3.1. ТЕХНІЧНІ ВИМОГИ.
3.2. ВИМОГИ БЕЗПЕКИ.
3.3. МЕТОДИ ВИПРОБУВАНЬ.
3.4. ГАРАНТІЯ ВИГОТОВЦЯ.
4. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА.
5. ОТРИМАНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ.
ВИСНОВКИ.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ:

Анотація.

У вітчизняній та зарубіжній промисловості виробництва шин та РТІ широкого поширення набули протистарільники, що застосовуються у вигляді високомолекулярних паст.
У цій роботі досліджується можливість отримання протистарювальної пасти на основі комбінацій двох протистарителів діафену ФП та діафену ФФ з полівінілхлоридом як дисперсійне середовище.
Зміни вмісту ПВХ та протистарителів, можна отримати пасти, придатні для захисту гум від термоокисного та озонного старіння.
Роботу виконано на сторінках.
Було використано 20 літературних джерел.
Діяльність є 6 таблиць і.

Вступ.

Найбільш широке поширення у Вітчизні промисловості знайшли два протистарителі діафен ФП та ацетаніл Р.
Невеликий асортимент, представлений двома протистарителями, пояснюється низкою причин. Виробництва деяких протистарителів припинили своє існування, наприклад, неозон Д, інші не відповідають сучасним вимогам, до них, наприклад, діафен ФФ, він вицвітає на поверхні гумових сумішей.
У зв'язку з нестачею вітчизняних протистарільників та дорожнечею зарубіжних аналогів у цій роботі досліджується можливість застосування композиції протистарителів діафену ФП та діафену ФФ у вигляді висококонцентрованої пасти, дисперсійним середовищем, в якому є ПВХ.

1. Літературний огляд.
1.1. Вступ.

Захист гум від теплового та озонного старіння є основною метою даної роботи. Як інгредієнти, що захищають гуму від старіння, застосовуються композиція діафену ФП з діафеном ФФ та полівініліпоридом (дисперсне середовище). Процес виготовлення протистарільних пасти описується в експериментальній частині.
Протистарілу пасту застосовують у гумах на основі ізопренового каучуку СКІ-3. Гуми на основі цього каучуку стійкі до дії води, ацетону, етилового спирту та не стійкі до дії бензину, мінеральних та тваринних олій тощо.
При зберіганні гум та експлуатації гумових виробів відбувається неминучий процес старіння, що призводить до погіршення їх властивостей. Щоб поліпшити властивості гум застосовують діафен ФФ в композиції з діафеном ФП і полівінілхлоридом, які також дозволяють деякою мірою вирішити питання про вицвітання гум.

1.2. Старіння гум.

При зберіганні каучуків, а також при зберіганні та експлуатації гумових виробів відбувається неминучий процес старіння, що призводить до погіршення їх властивостей. Внаслідок старіння знижується міцність при розтягуванні, еластичність та відносне подовження, підвищуються гістерезисні втрати та твердість, зменшується опір стирання, змінюється пластичність, в'язкість та розчинність невулканізованого каучуку. Крім того, внаслідок старіння значно зменшується тривалість експлуатації гумових виробів. Тому підвищення стійкості гуми до старіння має велике значення для збільшення надійності та працездатності гумових виробів.
Старіння – результат на каучук кисню, нагрівання, світла і особливо озону.
Крім того, старіння каучуків та гум прискорюється в присутності сполук полівалентних металів та при багаторазових деформаціях.
Стійкість вулканізатів до старіння залежить від ряду факторів, найважливішими з яких є:
- природа каучуку;
- властивості що містяться в гумі протистарільників, наповнювачів та пластифікаторів (масел);
- природа вулканізуючих речовин та прискорювачів вулканізації (від них залежить структура та стійкість сульфідних зв'язків, що виникають при вулканізації);
- Ступінь вулканізації;
- розчинність та швидкість дифузії кисню в каучуку;
- Співвідношення між об'ємом і поверхнею гумового виробу (зі збільшенням поверхні збільшується кількість кисню, що проникає в гуму).
Найбільшою стійкістю до старіння та окислення характеризуються полярні каучуки - бутадієн-нітрильні, хлоропренові та ін Неполярні каучуки менш стійкі до старіння. Їхній опір старінню визначається головним чином особливостями молекулярної структури, становищем подвійних зв'язків та їх кількістю в основному ланцюзі. Для підвищення стійкості каучуків та гум до старіння в них вводять протистарі, які уповільнюють окислення та старіння.

1.2.1. Види старіння.

У зв'язку з тим, що роль факторів, що активують окислення, змінюється залежно від природи та складу полімерного матеріалу, різняють відповідно до переважного впливу одного з факторів такі види старіння:
1) теплове (термічне, термоокислювальне) старіння внаслідок окислення, активованого теплом;
2) втома – старіння внаслідок втоми, викликаної дією механічних напруг та окислювальних процесів, активізованих механічним впливом;
3) окислення, активоване металами змінної валентності;
4) світлове старіння – внаслідок окислення, активізованого ультрафіолетовим випромінюванням;
5) озонне старіння;
6) радіаційне старіння під дією іонізуючих випромінювань.
У цій роботі досліджується вплив протистарювальної дисперсії ПВХ на термоокислювальну та озонну стійкість гум на основі неполярних каучуків. Тому далі докладніше розглядаються термоокислювальне та озонне старіння.

1.2.2. Теплове старіння.

Теплове старіння – результат одночасного впливу тепла та кисню. Окислювальні процеси є головною причиноютеплового старіння у повітряному середовищі.
Більшість інгредієнтів тією чи іншою мірою впливають на ці процеси. Технічний вуглець та інші наповнювачі адсорбують протистарільники на своїй поверхні, зменшують їх концентрацію в каучуку і, отже, прискорюють старіння. Сильно окислені сажі можуть бути каталізаторами окислення гум. Малоокислені (пічні, термічні) сажі, як правило, уповільнюють окислення каучуків.
При тепловому старінні гум, що протікає при підвищених температурах, Необоротно змінюються практично всі основні фізико-механічні властивості. Зміна цих властивостей залежить від співвідношення процесів структурування та деструкції. При тепловому старінні більшості гум на основі синтетичних каучуків переважно відбувається структурування, що супроводжується зниженням еластичності та підвищенням жорсткості. При тепловому старінні гум з натурального та синтетичного ізопропенового каучуку та бутил каучуку більшою мірою розвиваються деструктивні процеси, що призводять до зменшення умовних напруг при заданих подовженнях та підвищенні залишкових деформацій.
Ставлення наповнювача до окислення залежатиме від його природи, від типу інгібіторів, введених у гуму, та від характеру вулканізаційних зв'язків.
Прискорювачі вулканізації, як і продукти, їх перетворення, що залишаються в гумах (меркаптани, карбонати та ін) можуть брати участь в окислювальних процесах. Вони можуть викликати розкладання гідроперекисів за молекулярним механізмом і сприяти, таким чином, захисту гум від старіння.
Істотний вплив на термічне старіння мають природа вулканізаційної сітки. При помірній температурі (до 70о) вільна сірка та полісульфідні поперечні зв'язки уповільнюють окислення. Однак при підвищенні температури перегрупування полісульфідних зв'язків, до якого може залучатися і вільна сірка, призводить до прискореного окислення вулканізатів, які в цих умовах є нестійким. Тому необхідно підбирати вулканізаційну групу, що забезпечує утворення стійких до перегрупування та окислення поперечних зв'язків.
Для захисту гум від теплового старіння застосовуються протистарителі, що підвищують стійкість гум та каучуків до дії кисню, тобто. речовини, що мають властивості антиоксидантів – насамперед вторинні ароматичні аміни, феноли, бісфіноли та ін.

1.2.3. Озонне старіння.

Озон сильно впливає на старіння гум навіть у незначній концентрації. Це виявляється іноді вже у процесі зберігання та перевезення гумових виробів. Якщо при цьому гума знаходиться у розтягнутому стані, то на поверхні її виникають тріщини, розростання яких може призвести до розриву матеріалу.
Озон, мабуть, приєднується до каучуку з подвійними зв'язками з утворенням озонідів, розпад яких призводить до розриву макромолекул і супроводжується утворенням тріщин на поверхні розтягнутих гум. Крім того, при озонуванні одночасно розвиваються окислювальні процеси, що сприяють розростанню тріщин. Швидкість озонного старіння зростає зі збільшенням концентрації озону, величини деформації, підвищенні температури і вплив світла.
Зниження температури призводить до різкого уповільнення цього старіння. У разі випробувань при постійному значенні деформацій; при температурах, що перевищують на 15-20 градусів Цельсія, температуру склування полімеру, старіння майже повністю припиняється.
Стійкість гум до дії озону залежить головним чином хімічної природи каучуку.
Гуми на основі різних каучуків по озоностійкості можна розділити на 4 групи:
1) особливо стійкі гуми (фторкаучуки, СКЕП, ХСПЕ);
2) стійкі гуми (бутилкаучук, пеарит);
3) помірно стійкі гуми, що не розтріскуються при дії атмосферних концентрацій озону протягом декількох місяців і стійкі понад 1 годину до концентрації озону близько 0,001%, на основі хлоропренового каучуку без захисних добавок і гум на основі ненасичених каучуків (НК, СКС, -3) із захисними добавками;
4) нестійкі гуми.
Найбільш ефективно при захисті від озонного старіння спільне застосування антиозонтів та воскоподібних речовин.
До антиозонантів хімічної дії відносяться N-заміщені ароматичні аміни та похідні дигідрохіноліну. Антиозонанти реагують на поверхні гуми з озоном з великою швидкістю, що значно перевищує швидкість взаємодії озону з каучуком. Внаслідок цього процесу озонного старіння сповільнюється.
Найбільш ефективними протистарілими та антиозонтами для захисту гум від теплового та озонного старінь є вторинні ароматичні діаміни.

1.3. Протистарільники та антиозонанти.

Найбільш ефективними протистарителями та антиозонантами є вторинні ароматичні аміни.
Вони не окислюються молекулярним киснем ні в сухому вигляді, ні в розчинах, але окислюються перекисами каучуку в процесі теплового старіння і при динамічній роботівикликаючи відрив ланцюга. Так дифеніламін; N, N'-дифеніл-nфенілендіамін при динамічній втомі або тепловому старінні гум витрачається майже на 90%. При цьому змінюється лише вміст груп NH, вміст азоту в гумі залишається незмінним, що вказує на приєднання протистарілого до вуглеводню каучуку.
Протистарільники цього класу мають дуже високу захисну дію від теплового та озонного старіння.
Одним із широко розповсюджених представників цієї групи протистарителів є N,N'-дифеніл-n-фенілендіалін (діафен ФФ).

Це ефективний антиоксидант, що підвищує опір гум на основі ЦДК, СКІ-3 та натурального каучуку дії багаторазових деформацій. Діафен ФФ забарвлює гуму.
Найкращим протистарітелем захисту гум від теплового і озонного старіння, а також від втоми є діафен ФП, однак він відрізняється порівняно високою летючістю і легко екстрагується з гум водою.
N-Феніл-N'-ізопропіл-n-фенілендіамін (діафен ФП, 4010 NA, сантофлекс IP) має таку формулу:

Зі збільшенням величини алкільної групи заступника збільшується розчинність вторинних ароматичних діамінів у полімерах; підвищуються стійкість до вимивання водою, зменшується леткість та токсичність.
Порівняльна характеристикадіафена ФФ та діафена ФП наводиться тому, що в даній роботі проводяться дослідження, які викликані тим, що використання діафену ФФ як індивідуального продукту призводить до «вицвітання» його на поверхні гумових сумішей та вулканізатів. До того ж він із захисної дії дещо поступається діафену ФП; має у порівнянні з останнім більше високу температуруплавлення, що негативно позначається на розподілі їх у гумах.
Як сполучне (дисперсне середовище) для отримання пасти на основі комбінацій протистарителів діафена ФФ і діафена ФП використовується ПВХ.

1.4. Полівінілхлорид.

Полівінілхлорид є продуктом полімеризації хлористого вінілу (CH2=CHCl).
ПВХ випускається як порошку з розмірами частинок 100-200 мкм. ПВХ – аморфний полімер щільністю 1380-1400 кг/м3 та з температурою склування 70-80оС. Це один з найбільш полярних полімерів з високою міжмолекулярною взаємодією. Він добре поєднується з більшістю пластифікаторів, що випускаються промисловістю.
Великий вміст хлору в ПВХ робить його самозагасаючим матеріалом. ПВХ – це полімер загальнотехнічного призначення. Насправді мають справу з пластизолями.

1.4.1. Пластизол ПВХ.

Пластизолі – це дисперсії ПВХ у рідких пластифікаторах. Кількість пластифікаторів (дибутілфталатів, діалкілфталатів і т.д.) становить від 30 до 80%.
При нормальних температурах частинки ПВХ мало набухають у зазначених пластифікаторах, що робить пластизоли стабільними. При нагріванні до 35-40оС внаслідок прискорення процесу набухання (желатинізація) пластизолі перетворюються на високозв'язані маси, які після охолодження переходять на еластичні матеріали.

1.4.2. Механізм желатинізації пластизолі.

Механізм желатинізації полягає у наступному. При підвищенні температури пластифікатор повільно проникає у частинки полімеру, які збільшуються у розмірі. Агломерати розпадаються на первинні частки. Залежно від міцності агломератів, розпад може початися при кімнатній температурі. У міру збільшення температури до 80-100оС в'язкість пластозолю сильно зростає, вільний пластифікатор зникає, а набряклі зерна полімеру стикаються. На цій стадії, званої попередньої желатинізацією, матеріал виглядає абсолютно однорідним, проте виготовлені з нього вироби не мають достатніх фізико-механічних характеристик. Желатинізація завершується лише тоді, коли пластифікаторів рівномірно розподілитися в полівінілхлориді, і пластизоль перетвориться на однорідне тіло. При цьому відбувається сплавлення поверхні набряклих первинних частинок полімеру та утворення пластифікованого полівінілхлориду.

2. Вибір напряму дослідження.

В даний час у вітчизняній промисловості основними інгредієнтами, що захищають гуми від старіння, є діафен ФП та ацетил Р.
Занадто невеликий асортимент, представлений двома протистарителями, пояснюється тим, що, по-перше, деякі виробництва протистарітелів припинили своє існування (неозон Д), по-друге, інші протистарільники не відповідають сучасним вимогам (діафен ФФ).
Більшість протистарителів вицвітають на поверхні гум. Для того щоб зменшити вицвітання протистарителів можна використовувати суміші протистарителів, які мають або синергічні, або аддітивні властивості. Це, в свою чергу, дозволяє провести економію дефіцитного протистаршителя. Використання комбінації протистарителів пропонується проводити індивідуальним дозуванням кожного протистарителя, але найдоцільніше використання протистарителів у вигляді суміші або у вигляді пастоутворювальних композицій.
Дисперсійним середовищем у пастах є низькомолекулярні речовини, як, наприклад масла нафтового походження, а також полімери – каучуки, смоли, термопласти.
У цій роботі досліджується можливість використання полівінілхлориду як сполучного (дисперсійного середовища) для одержання пасти на основі комбінацій протистарителів діафену ФФ та діафену ФП.
Проведення досліджень спричинене тим, що використання діафену ФФ як індивідуального продукту призводить до «вицвітання» його на поверхні гумових сумішей та вулканізатів. До того ж за захисною дією діафен ФФ дещо поступається діафену ФП; має у порівнянні з останнім більш високу температуру плавлення, що негативно позначається на розподілі діафену ФФ у гумах.

3. Технічні умови на товар.

Дана технічна умова поширюється на дисперсію ПД-9, що є композицією полівінілхлориду з протистарільником амінного типу.
Дисперсія ПД-9 призначена для використання як інгредієнт до гумових сумішей для підвищення озоностійкості вулканізатів.

3.1. Технічні вимоги.

3.1.1. Дисперсія ПД-9 має бути виготовлена відповідно до вимог цих технічних умовза технологічним регламентом у встановленому порядку.

3.1.2. За фізичними показниками дисперсія ПД-9 має відповідати нормам, зазначеним у таблиці.
Таблиця.
Найменування показника Норма* Метод випробування
1. Зовнішній вигляд. Крихта дисперсія від сірого до темно-сірого кольору За п. 3.3.2.
2. Лінійний розмір крихти, мм, трохи більше. 40 За п. 3.3.3.
3. Маса дисперсії у поліетиленовому мішку, кг, не більше. 20 За п. 3.3.4.
4. В'язкість по Муні, од. Муні 9-25 За п. 3.3.5.
*) норми уточнюються після випуску дослідної партії та статистичної обробки результатів.

3.2. Вимоги безпеки.

3.2.1. Дисперсія ПД-9 – горюча речовина. Температура спалаху не нижче 150оС. Температура самозаймання 500оС.
Засобом пожежогасіння під час загоряння є тонко розпорошена вода та хімічна піна.
Засобом індивідуального захисту- Протигаз маки «М».

3.2.2. Дисперсія ПД-9 – малотоксична речовина. При попаданні у вічі слід промити їх водою. Продукт, що потрапив на шкіру, видаляють, змиваючи водою з милом.

3.2.3. Усі робочі приміщення, у яких ведуться роботи з дисперсією ПД-9, мають бути обладнані припливно-витяжною вентиляцією.
Дисперсія ПД-9 не вимагає встановлення для неї гігієнічного регламенту (ГДК та ВЗУТ).

3.3. Методи випробувань.

3.3.1. Відбирають точкові проби щонайменше трьох, потім з'єднують, ретельно перемішують і відбирають середню пробу методом квартування.

3.3.2. Визначення зовнішнього вигляду. Зовнішній вигляд визначається візуально під час відбору проб.

3.3.3. Визначення розміру крихти. Для визначення розміру крихти дисперсії ПД-9 використовують метричну лінійку.

3.3.4. Визначення маси дисперсії ПД-9 у поліетиленовому мішку. Для визначення маси дисперсії ПД-9 поліетиленовому мішку використовують ваги типу РН-10Ц 13М.

3.3.5. Визначення в'язкості за Муні. Визначення в'язкості по Муні засноване на присутності дисперсії ПД-9 певної кількості полімерної складової.

3.4. Гарантія виробника.

3.4.1. Виробник гарантує відповідність дисперсії ПД-9 вимогам цих технічних умов.
3.4.2. Гарантійний термінзберігання дисперсії ПД-9 6 місяців від дня виготовлення.

4. Експериментальна частина.

У цій роботі досліджується можливість використання полівінілхлориду (ПВХ) як сполучного (дисперсійного середовища) для отримання пасти на основі комбінацій протистарителів діафену ФФ та діафену ФП. Досліджується також вплив даної протистарювальної дисперсії на термоокислювальну та озонну стійкість гум на основі каучуку СКІ-3.

Приготування протистарілої пасти.

На рис. 1. Показано встановлення для приготування протистарілої пасти.
Приготування проводилося у скляній колбі (6) об'ємом 500 см3. Колба з інгредієнтами нагрівалася електричною плиткою (1). Колба поміщена у лазню (2). Температура в колбі регулювалася контактним термометром (13). Перемішування здійснюють при температурі 70±5оС та за допомогою лопатевої мішалки (5).

Рис.1. Установка для приготування протистарілої пасти.
1 – плита електрична із закритою спіраллю (220 В);
2 – лазня;
3 – контактний термометр;
4 – реле контактного термометра;
5 – мішалка лопатева;
6 – скляна колба.

Порядок завантаження інгредієнтів.

У колбу завантажувалося розрахункова кількість діафену ФФ, діафену ФП, стеарину та частину (10% мас.) дибутилфталана (ДБФ). Після цього здійснювалося перемішування протягом 10-15 хвилин до отримання однорідної маси.
Далі суміш охолоджувалась до кімнатної температури.
Після чого в суміш завантажували полівінілхлорид і частину ДБФ, що залишилася (9% мас.). Отриманий продукт вивантажували у фарфорову склянку. Далі вироблялося термостатування продукту за температур 100, 110, 120, 130, 140оС.
Склад отриманої композиції наведено у таблиці 1.
Таблиця 1
Склад протистарювальної пасти П-9.
Інгредієнти % мас. Завантаження в реактор, г
ПВХ 50,00 500,00
Діафен ФФ 15,00 150,00
Діафен ФП (4010 NA) 15,00 150,00
ДБФ 19,00 190,00
Стеарін 1,00 10,00
Разом 100,00 1000,00

Для дослідження впливу протистарювальної пасти на властивості вулканізатів використовували гумову суміш на основі СКІ-3.
Отриману протистару пасту ввели в гумову суміш на основі СКІ-3.
Склади гумових сумішей з протистарільною пастою наведено у таблиці 2.
Фізико-механічні показники вулканізатів визначалися відповідно до ГОСТу та ТУ, наведених у таблиці 3.
Таблиця 2
Склад гумової суміші.
Інгредієнти Номери закладок
I II
Шифри сумішей
1-9 2-9 3-9 4-9 1-25 2-25 3-25 4-25
Каучук СКІ-3 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
Сірка 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
Альтакс 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60
Гуанід Ф 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00
Цинкові білила 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00
Стеарін 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
Технічний вуглець П-324 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00
Діафен ФП 1,00 - - - 1,00 - - -
Протистарільна паста (П-9) - 2,3 3,3 4,3 - - - -
Протистарільна паста П-9 (100оС*) - - - - - 2,00 - -
П-9 (120оС*) - - - - - - 2,00 -
П-9 (140оС*) - - - - - - - 2,00
Примітка: (оС*) – у дужках вказано температуру попередньої желатинізації пасти (П-9).

Таблиця 3
№ п.п. Найменування показника ГОСТ
1 Умовна міцність при розриві, % ГОСТ 270-75
2 Умовна напруга при 300%, % ГОСТ 270-75
3 Відносне подовження при розриві, % ГОСТ 270-75
4 Залишкове подовження, % ГОСТ 270-75
5 Зміна вищевказаних показників після старіння, повітря, 100оС * 72 год, % ГОСТ 9.024-75
6 Динамічна витривалість при розтягуванні, тис. циклів, Е? = 100% ГОСТ 10952-64
7 Твердість по Шору, ум.од. ГОСТ 263-75

Визначення реологічних властивостей протистарілої пасти.

1. Визначення в'язкості за Муні.
Визначення в'язкості по Муні здійснювалося на приладі віскозиметрі "Муні" (НДР).
Виготовлення зразків для випробування та безпосередньо випробування здійснюються за методикою, викладеною в технічних умовах.
2. Визначення когезійної міцності пастоподібних композицій.
Зразки паст після желатинізації та охолодження до кімнатної температури пропускалися через зазор вальців завтовшки 2,5 мм. Потім із цих листів у вулканізаційному пресі виготовлялися пластини розміром 13,6*11,6 мм із товщиною 2±0,3 мм.
Після вилежки пластин протягом доби штанцевим ножем вирубувалися лопаточки відповідно до ГОСТ 265-72 і далі, на розривній машині РМІ-60 при швидкості 500 мм/хв., визначалося розривне навантаження.
Питоме навантаження приймалося за когезенну міцність.

5. Отримані результати та їх обговорення.

При дослідженні можливості використання ПВХ, а також композиції полярних пластифікаторів як сполучних (дисперсійного середовища) для отримання паст на основі комбінацій протистарільників діафену ФФ і діафену ФП, було виявлено, що сплав діафену ФФ з діафеном ФП в масовому співвідношенні 1:1 кристалізації та температурою плавлення близько 90оС.
Низька швидкістькристалізації грає позитивну роль процесі виготовлення наповненого сумішшю протистарителів пластизоля ПВХ. У цьому випадку значно знижуються енерговитрати на одержання гомогенної композиції, що не розшаровується у часі.
В'язкість розплаву діафену ФФ та діафену ФП близька до в'язкості пластизолю ПВХ. Це дозволяє проводити змішання розплаву та пластизолю в реакторах з мішалками якірного типу. На рис. 1 представлена схема установки виготовлення паст. Пасти до попередньої желатинізації задовільно зливаються з реатора.
Відомо, що желатинізації протікає при 150оС і вище. Однак, у цих умовах можливе відщеплення хлористого водню, який, у свою чергу, здатний блокувати рухомий атом водню в молекулах вторинних амінів, які в даному випадку є протистарителями. Цей процес протікає за наступною схемою.
1. Утворення полімерного гідроперекису при окисленні ізопренового каучуку.
RH+O2 ROOH,
2. Один з напрямків розпаду полімерної гідроперікісі.
ROOH RO°+O°H
3. Вибравши стадії окислення з допомогою молекули антиоксиданту.
AnH+RO° ROH+An°,
Де An – радикал антиоксиданту, наприклад,
4.
5. Властивості амінів, у тому числі і вторинних (діафен ФФ) утворювати з мінеральними кислотами алкілзаміщені за схемою:
H
R-°N°-R+HCl + Cl-
H

Це зменшує реакційну здатність атома водню.

Проводячи процес желатинізації (попередньої желатинізації) за відносно невисоких температур (100-140оС) можна уникнути явища, про які йшлося вище, тобто. зменшити ймовірність відщеплення хлористого водню.
Остаточний процес желатинізації призводить до отримання паст з в'язкістю по Муні меншою, ніж в'язкість наповненої гумової суміші та низькою міцністю когезійної (див.рис. 2.3).
Пасти, що мають низьку в'язкість по Муні, по-перше, добре розподіляються в суміші, по-друге, незначні частини компонентів, що складають пасту, здатні досить легко мігрувати в поверхневі шари вулканізатів, захищаючи тим самим гуми від старіння.
Зокрема у питанні «роздавлювання» пастоутворюючих композицій надається важливе значення при поясненні причин погіршення властивостей деяких композицій при дії озону.
В даному випадку вихідна низька в'язкість паст і, крім того, не змінюється в процесі зберігання (таблиця 4), дозволяє здійснити більш рівномірний розподіл пасти, і дає можливість міграції її складових до поверхні вулканізату.

Таблиця 4
Показники в'язкості Муні пасти (П-9)
Показники після зберігання пасти протягом 2-х місяців
10 8
13 14
14 18
14 15
17 25

Змінюючи вміст ПВХ та протистарителів, можна отримати пасти, придатні для захисту гум від термооклилювального та озонного старіння як на основі неполярних, так і полярних каучуків. У першому випадку вміст ПВХ становить 40-50% мас. (Паста П-9), у другому - 80-90% мас.
У цій роботі досліджуються вулканізати на основі ізопренового каучуку СКІ-3. Фізико-механічні показники вулканізатів з використанням пасти (П-9) представлені у таблицях 5 та 6.
Стійкість досліджуваних вулканізатів до термоокислювального старіння підвищується зі збільшенням вмісту протистарювальної пасти в суміші, як видно з таблиці 5.
Показники зміни умовної міцності штатного складу (1-9) становить (-22%), тоді як для складу (4-9) – (-18%).
Необхідно відзначити також, що при введенні пасти, що сприяє збільшенню стійкості вулканізатів до термоокислювального старіння, надається більша динамічна витривалість. Причому, пояснюючи збільшення динамічної витривалості, неможливо, мабуть, обмежитися лише фактором підвищення дози протистарільника в матриці каучуку. Не останню роль у своїй, мабуть, грає ПВХ. У цьому випадку можна припустити, що присутність ПВХ може викликати ефект утворення безперервних ланцюжкових структур, які рівномірно розподіляються в каучуку і перешкоджають розростанню мікротріщин, що виникають при розтріскуванні.
Зменшуючи вміст протистарювальної пасти і тим самим частки ПВХ (таблиця 6), ефект підвищення динамічної витривалості практично анулюється. У цьому випадку позитивний вплив пасти проявляється лише в умовах термоокислювального та озонного старіння.
Слід зазначити, що найкращі фізико-механічні показники спостерігаються під час використання протистарювальної пасти, отриманої за більш м'яких умов (температура попередньої желатинізації 100оС).
Такі умови отримання пасти забезпечують більш високий рівеньстабільності, порівняно з отриманою пастою при термостатуванні протягом години при 140оС.
Збільшення в'язкості ПВХ в пасті, отриманої при даній температурі, не сприяє збереженню динамічної витривалості вулканізатів. І як випливає з таблиці 6, динамічна витривалість значною мірою зменшується в пастах, термостатованих при 140оС.
Використання діафену ФФ у композиції з діафеном ФП та ПВХ дозволяє до певної міри вирішити проблему вицвітання.

Таблиця 5

1-9 2-9 3-9 4-9
1 2 3 4 5
Умовна міцність при розриві, МПа 19,8 19,7 18,7 19,6
Умовна напруга при 300%, МПа 2,8 2,8 2,3 2,7

1 2 3 4 5
Відносне подовження при розриві, % 660670680650
Залишкове подовження, % 12 12 16 16
Твердість, Шор А, ум.од. 40 43 40 40
Умовної міцності при розриві, МПа -22 -26 -41 -18
Умовної напруги при 300%, МПа 6 -5 8 28
Відносного подовження при розриві, % -2 -4 -8 -4
Залишкового подовження, % 13 33 -15 25

Динамічна витривалість, Eg = 100%, тис. циклів. 121 132 137 145

Таблиця 6
Фізико-механічні показники вулканізатів, що містять протистарілу пасту (П-9).
Найменування показника Шифр суміші
1-25 2-25 3-25 4-25
1 2 3 4 5
Умовна міцність при розриві, МПа 22 23 23 23
Умовна напруга при 300%, МПа 3,5 3,5 3,3 3,5

1 2 3 4 5
Відносне подовження при розриві, % 650654640670
Залишкове подовження, % 12 16 18 17
Твердість, Шор А, ум.од. 37 36 37 38
Зміна показника після старіння, повітря, 100оС * 72 год
Умовної міцності при розриві, МПа -10,5 -7 -13 -23
Умовної напруги при 300%, МПа 30 -2 21 14
Відносного подовження при розриві, % -8 -5 -7 -8
Залишкового подовження, % -25 -6 -22 -4
Озоностійкість, E=10 %, година 8 8 8 8
Динамічна витривалість, Eg = 100%, тис. циклів. 140 116 130 110

Перелік умовних позначень.

ПВХ – полівінілхлорид
Діафен ФФ – N,N' – Дифеніл – n – фенілендіамін
Діафен ФП – N – Феніл – N' – ізопропіл – n – фенілендіамін
ДБФ - дибутілфталат
СКІ-3 - ізопреновий каучук
П-9 – протистарільна паста

1. Дослідження для композиції діафену ФП і діафену ФФ пластизолю на основі ПВХ дозволяє отримати пасти не розшаровуються в часі, зі стабільними реологічними властивостями і в'язкістю по Муні, вище, ніж в'язкість гумової суміші, що використовується.
2. При вмісті комбінації діафену ФП і діафену ФФ в пасті, що дорівнює 30% і пластизоля ПВХ 50% оптимальним дозуванням для захисту гум від термоокислювального та озонного старіння може з'явитися дозування, що дорівнює 2,00 мас ч. на, 100 мас ч . суміші.
3. Збільшення дозування протистарільників понад масу ч. на 100 мас ч. каучуку призводить до підвищення динамічної витривалості гум.
4. Для гум на основі ізопренового каучуку, що працюють у статичному режимі, можна провести заміну діафену ФП на протистарільну пасту П-9 у кількості 2,00 мас ч на 100 мас ч каучуку.
5. Для гум, що працюють у динамічних умовах, заміна діафену ФП можлива при вмісті протистарителя 8-9 мас на 100 мас каучуку.
6.
Список використаної литературы:

- Тарасов З.М. Старіння та стабілізація синтетичних каучуків. - М.: Хімія, 1980. - 264 с.
- Гармонов І.В. Синтетичний каучук. - Л.: Хімія, 1976. - 450 с.
- Старіння та стабілізація полімерів. / За ред. Козмінського А.С. - М.: Хімія, 1966. - 212 с.
- Соболєв В.М., Бородіна І.В. Промислові синтетичні каучуки. - М.: Хімія, 1977. - 520 с.
- Білозеров Н.В. Технологія гуми: 3-тє вид. та дод. - М.: Хімія, 1979. - 472 с.
- Кошелєв Ф.Ф., Корнєв А.Є., Клімов Н.С. Загальна технологія гуми: 3-тє вид. та дод. - М.: Хімія, 1968. - 560 с.
- Технологія пластичних мас. / За ред. Коршак В.В. Вид. 2-ге, перероб. та дод. - М.: Хімія, 1976. - 608 с.
- Цегляних П.А., Аверко-Антонович Л.А. Хімія та технологія синтетичного каучуку. - Л.: Хімія, 1970. - 527 с.
- Догадкін Б.А., Донцов А.А., Шертнов В.А. Хімія еластомерів. - М.: Хімія, 1981. - 372 с.
- Зуєв Ю.С. Руйнування полімерів під впливом агресивних середовищ: 2-ге вид.перераб. та дод. - М.: Хімія, 1972. - 232 с.
- Зуєв Ю.С., Дегтярьова Т.Г. Стійкість еластомерів в умовах експлуатації. - М.: Хімія, 1980. - 264 с.
- Огневська Т.Є., Богуславська К.В. Підвищення атмосферостійкості гум за рахунок запровадження озоностійких полімерів. - М.: Хімія, 1969. - 72 с.
- Кудінова Г.Д., Прокопчук Н.Р., Прокопович В.П., Клімовцова І.А. // Сировина та матеріали для гумової промисловості: сьогодення та майбутнє: Тези доповідей п'ятої ювілейної Російської науково-практичної конференції гумовиків. - М.: Хімія, 1998. - 482 с.
- Хрульов М.В. Полівінілхлорид. - М.: Хімія, 1964. - 325 с.
- Отримання та властивості ПВХ / Под ред. Зільбермана О.М. - М.: Хімія, 1968. - 440 с.
- Рахман М.З., Ізковський Н.М., Антонова М.А. // Каучук та гума. - М., 1967, №6. - С. 17-19
- Abram S.W. // Rubb. Age. 1962. V. 91. №2. P. 255-262
- Енциклопедія полімерів / Под ред. Кабанова В.А. та ін: У 3-х т., Т. 2. - М.: Радянська енциклопедія, 1972. - 1032 с.
- Довідник гумника. Матеріали гумового виробництва / Под ред. Захарченко П.І. та ін - М.: Хімія, 1971. - 430 с.
- Тагер А.А. Фізикохімія полімерів. Вид. 3-тє, перераб. та дод. - М.: Хімія, 1978. - 544 с.

Каучуки та його вулканізати, як всякі ненасичені сполуки, здатні до різноманітних хімічним перетворенням. Найважливішою реакцією, яка безперервно відбувається при зберіганні та експлуатації гумових виробів, є окислення гуми, що веде до зміни її хімічних, фізичних та механічних властивостей. Тільки ебоніт, що перетворюється на повністю насичену сполуку за рахунок приєднання до макромолекул каучуку гранично можливої кількості сірки, є хімічно інертним матеріалом. Сукупність всіх змін, що відбуваються у гумі в процесі тривалого окислення, прийнято називати її старінням.

Старіння належить до категорії складних багатостадійних перетворень, на певних етапах якого значно зменшуються еластичність, зносостійкість та до певної міри міцність гуми. Інакше висловлюючись, з часом працездатність гумових виробів, отже, і надійність роботи автомобілів знижуються. До розряду найбільш несприятливих змін гуми, що виникають внаслідок старіння, відноситься незворотне зниження її еластичності. В результаті підвищена крихкість гуми, в першу чергу її поверхневих шарів, обумовлює появу в деформованих деталях тріщин, що поступово поглиблюються і врешті-решт призводять до руйнування виробу.

Наслідки старіння гуми аналогічні наслідкам від зниження температури, з тією лише різницею, що останні за своїм характером є тимчасовими і частково або повністю усуваються за допомогою нагрівання, тоді як перші ніякими способами не можна послабити і тим більше усунути.

Боротьба зі старінням ведеться різними методами. Дуже ефективною є добавка протистарітелів(інгібіторів), 1... 2 % яких по відношенню до каучуку, що міститься в гумі, уповільнюють процес окислення в сотні і тисячі разів. З тією ж метою деякі гумові вироби випускаються із заводів у герметичній упаковці (у поліетиленових чохлах).

Однак технологічних засобів виявляється недостатньо, тому додатково доводиться застосовувати низку експлуатаційних заходів. З підвищенням температури старіння посилюється, причому від нагрівання на кожні 10 ° С швидкість старіння зростає вдвічі. Помічено також, що окислення гуми інтенсивніше на тих ділянках, які зазнають більшої напруги. Отже, необхідно містити гумові вироби наскільки можна в недеформованому стані.

Колеса та шини

Автомобільні колеса розрізняють за їх призначенням, типом шин, що застосовуються, конструкції та технології виготовлення.

Основні параметри коліс деяких автомобілів вітчизняного виробництва наведено у табл. 11.2.

Пневматичні шинилегкових автомобілів поділяються за способом герметизації внутрішнього об'єму, розташування ниток корда в каркасі, відношення висоти до ширини профілю, типу протектора та інших специфічних особливостей, викликаних їх призначенням і умовами експлуатації.

За способом герметизації внутрішнього обсягу розрізняють камерніі безкамернішини.

Камерні шини складаються з покришки, камери з вентилем та обідньої стрічки, що одягається на обід. Розмір камери завжди трохи менше внутрішньої порожнини покришки, щоб уникнути утворення складок у накаченому стані. Вентиль є Зворотній клапандозволяє нагнітати повітря в шину і перешкоджає виходу назовні. Ободна стрічка оберігає камеру від пошкоджень та тертя об колесо та борт покришки.

Таблиця 11.2

Основні параметри коліс деяких вітчизняних легкових

Автомобілів

Мал. 11.9. Безкамерна шина автомобіля:

1 - Протектор; 2 - герметизуючий повітронепроникний гумовий шар; 3 - Каркас; 4 - Вентиль; 5 - глибокий обід

Безкамерні шини (рис. 11.9) відрізняються наявністю повітронепроникного гумового шару, накладеного на перший шар каркасу (замість камери), і мають такі переваги (порівняно з камерними):

меншу масу та кращий теплообмін з колесами;

підвищену безпеку при русі машини, тому що при проколі повітря виходить тільки в місці проколу (при дрібному проколі досить повільно);

спрощений ремонт у разі проколу (немає необхідності у демонтажі).

У той же час монтаж та демонтаж безкамерних шин ускладнені та вимагають більшої кваліфікації, і найчастіше можливі лише на спеціальному шиномонтажному верстаті.

Безкамерні шини застосовуються для коліс з ободами спеціального профілю та підвищеної точності виготовлення.

Камерні та безкамерні шинипо розташуванню ниток корда в каркасі покришки можуть бути діагональної, так і радіальної конструкції.

Маркування шин

Діагональні та радіальні шини відрізняються не тільки конструкцією, а й маркуванням.

Наприклад, у позначенні діагональної шини 6,15-13/155-13:

6,15 - умовна ширина профілю шини (В)у дюймах;

13 - посадковий діаметр (d)шини (і колеса) у дюймах;

155 - умовна ширина профілю шини мм.

Замість останнього числа 13 може бути вказаний посадковий діаметр мм (330).

Радіальні шини мають єдине змішане міліметрово-дюймове позначення. Наприклад, у маркуванні 165/70R13 78S Steel Radial Tubeless:

165 - умовна ширина профілю шини (В)мм;

70 - відношення висоти профілю шини (Я) до її ширини (В)в процентах;

R – радіальна;

13 - посадковий діаметр у дюймах;

78 - умовний індекс вантажопідйомності шини;

8 - швидкісний індекс шини (максимально допустима швидкість руху автомобіля) км/год.

Для повсякденної їздипо російським дорогамдоцільно обмежитися ставленням Н/Вне нижче 0,65, причому це стосується досить великих шин, тобто. шин для автомобілів типу ГАЗ-3110 "Волга". На моделях ВАЗ краще не застосовувати шини Н/Внижче 0,70, а на автомобілі ВАЗ-111 «Ока» зовсім недоцільна установка будь-яких інших шин крім заводських розміром 135R12.

Сучасні швидкісні наднизькопрофільні шини Н/В== 0,30 ... 0,60 придатні для роботи тільки на гладких шосейних дорогах з гарною якістю покриття, яких у нашій країні практично немає.

Кожен російський виробник шин має свій фірмовий знакабо ж, як, наприклад, Московський шинний завод, знак моделі «ТАГАНКА».

Маркування шини включає літеру (або літери), що кодують підприємство-виробник (наприклад, К - Кіровський шинний завод; Я - Ярославський шинний завод та ін) і цифри (цифру) внутрішньозаводського індексу цієї шини.

На боковині шини ставиться її серійний номер і кодується інша, корисна (у разі виставлення рекламації) інформація (табл. 11.3).

Зміст

Анотація.

У вітчизняній та зарубіжній промисловості виробництва шин та РТІ широкого поширення набули протистарільники, що застосовуються у вигляді високомолекулярних паст.
У цій роботі досліджується можливість отримання протистарювальної пасти на основі комбінацій двох протистарителів діафену ФП та діафену ФФ з полівінілхлоридом як дисперсійне середовище.
Зміни вмісту ПВХ та протистарителів, можна отримати пасти, придатні для захисту гум від термоокислювального та озонного старіння.
Роботу виконано на сторінках.
Було використано 20 літературних джерел.
Діяльність є 6 таблиць і.

Вступ.

Найбільш широке поширення у Вітчизні промисловості знайшли два протистарителі діафен ФП та ацетаніл Р.
Невеликий асортимент, представлений двома протистарителями, пояснюється низкою причин. Виробництва деяких протистарителів припинили своє існування, наприклад, неозон Д, інші не відповідають сучасним вимогам, що пред'являються до них, наприклад, діафен ФФ, він вицвітає на поверхні гумових сумішей.
У зв'язку з нестачею вітчизняних протистарільників та дорожнечею зарубіжних аналогів у цій роботі досліджується можливість застосування композиції протистарителів діафену ФП та діафену ФФ у вигляді висококонцентрованої пасти, дисперсійним середовищем, в якому є ПВХ.

1. Літературний огляд.
1.1. Вступ.

1.2. Старіння гум.

1.2.1. Види старіння.

1.2.2. Теплове старіння.

Теплове старіння – результат одночасного впливу тепла та кисню. Окисні процеси є головною причиною теплового старіння в повітряному середовищі.
Більшість інгредієнтів тією чи іншою мірою впливають на ці процеси. Технічний вуглець та інші наповнювачі адсорбують протистарільники на своїй поверхні, зменшують їх концентрацію в каучуку і, отже, прискорюють старіння. Сильно окислені сажі можуть бути каталізаторами окислення гум. Малоокислені (пічні, термічні) сажі, як правило, уповільнюють окислення каучуків.
При тепловому старінні гум, що протікає при підвищених температурах, змінюються практично всі основні фізико-механічні властивості. Зміна цих властивостей залежить від співвідношення процесів структурування та деструкції. При тепловому старінні більшості гум на основі синтетичних каучуків переважно відбувається структурування, що супроводжується зниженням еластичності та підвищенням жорсткості. При тепловому старінні гум з натурального та синтетичного ізопропенового каучуку та бутил каучуку більшою мірою розвиваються деструктивні процеси, що призводять до зменшення умовних напруг при заданих подовженнях та підвищенні залишкових деформацій.
Ставлення наповнювача до окислення залежатиме від його природи, від типу інгібіторів, введених у гуму, та від характеру вулканізаційних зв'язків.
Прискорювачі вулканізації, як і продукти, їх перетворення, що залишаються в гумах (меркаптани, карбонати та ін) можуть брати участь в окислювальних процесах. Вони можуть викликати розкладання гідроперекисів за молекулярним механізмом і сприяти, таким чином, захисту гум від старіння.
Істотний вплив на термічне старіння мають природа вулканізаційної сітки. При помірній температурі (до 70о) вільна сірка та полісульфідні поперечні зв'язки уповільнюють окислення. Однак при підвищенні температури перегрупування полісульфідних зв'язків, до якого може залучатися і вільна сірка, призводить до прискореного окислення вулканізатів, які в цих умовах є нестійким. Тому необхідно підбирати вулканізаційну групу, що забезпечує утворення стійких до перегрупування та окислення поперечних зв'язків.
Для захисту гум від теплового старіння застосовуються протистарителі, що підвищують стійкість гум та каучуків до дії кисню, тобто. речовини, що мають властивості антиоксидантів – насамперед вторинні ароматичні аміни, феноли, бісфіноли та ін.

1.2.3. Озонне старіння.

1.3. Протистарільники та антиозонанти.

Найбільш ефективними протистарителями та антиозонантами є вторинні ароматичні аміни.
Вони не окислюються молекулярним киснем ні в сухому вигляді, ні в розчинах, але окислюються перекисами каучуку в процесі теплового старіння і динамічної роботи, викликаючи відрив ланцюга. Так дифеніламін; N, N-дифеніл-nфенілендіамін при динамічній втомі або тепловому старінні гум витрачається майже на 90%. При цьому змінюється лише вміст груп NH, вміст азоту в гумі залишається незмінним, що вказує на приєднання протистарілого до вуглеводню каучуку.
Протистарільники цього класу мають дуже високу захисну дію від теплового та озонного старіння.
Одним з широко розповсюджених представників цієї групи протистарителів є N,N-дифеніл-n-фенілендіалін (діафен ФФ).

Це ефективний антиоксидант, що підвищує опір гум на основі ЦДК, СКІ-3 та натурального каучуку дії багаторазових деформацій. Діафен ФФ забарвлює гуму.
Найкращим протистарітелем захисту гум від теплового і озонного старіння, а також від втоми є діафен ФП, однак він відрізняється порівняно високою летючістю і легко екстрагується з гум водою.
N-Феніл-N-ізопропіл-n-фенілендіамін (діафен ФП, 4010 NA, сантофлекс IP) має таку формулу:

Зі збільшенням величини алкільної групи заступника збільшується розчинність вторинних ароматичних діамінів у полімерах; підвищуються стійкість до вимивання водою, зменшується леткість та токсичність.
Порівняльна характеристика діафену ФФ та діафену ФП наводиться тому, що в даній роботі проводяться дослідження, які викликані тим, що використання діафену ФФ як індивідуального продукту призводить до «вицвітання» його на поверхні гумових сумішей та вулканізатів. До того ж він із захисної дії дещо поступається діафену ФП; має у порівнянні з останнім більш високу температуру плавлення, що негативно позначається на розподілі його у гумах.
Як сполучне (дисперсне середовище) для отримання пасти на основі комбінацій протистарителів діафена ФФ і діафена ФП використовується ПВХ.

1.4. Полівінілхлорид.

1.4.1. Пластизол ПВХ.

1.4.2. Механізм желатинізації пластизолі.

2. Вибір напряму дослідження.

3. Технічні умови на товар.

3.1. Технічні вимоги.

3.1.1. Дисперсія ПД-9 має бути виготовлена відповідно до вимог цих технічних умов за технологічним регламентом у встановленому порядку.

3.2. Вимоги безпеки.

3.3. Методи випробувань.

3.3.2. Визначення зовнішнього вигляду. Зовнішній вигляд визначається візуально під час відбору проб.

3.3.3. Визначення розміру крихти. Для визначення розміру крихти дисперсії ПД-9 використовують метричну лінійку.

3.4. Гарантія виробника.

3.4.1. Виробник гарантує відповідність дисперсії ПД-9 вимогам цих технічних умов.
3.4.2. Гарантійний термін зберігання дисперсії ПД-9 6 місяців із дня виготовлення.

4. Експериментальна частина.

Приготування протистарілої пасти.

Порядок завантаження інгредієнтів.

Визначення реологічних властивостей протистарілої пасти.

5. Отримані результати та їх обговорення.

При дослідженні можливості використання ПВХ, а також композиції полярних пластифікаторів як сполучних (дисперсійного середовища) для отримання паст на основі комбінацій протистарільників діафену ФФ і діафену ФП, було виявлено, що сплав діафену ФФ з діафеном ФП в масовому співвідношенні 1:1 кристалізації та температурою плавлення близько 90оС.
Низька швидкість кристалізації грає позитивну роль процесі виготовлення наповненого сумішшю протистарителів пластизоля ПВХ. У цьому випадку значно знижуються енерговитрати на одержання гомогенної композиції, що не розшаровується у часі.
В'язкість розплаву діафену ФФ та діафену ФП близька до в'язкості пластизолю ПВХ. Це дозволяє проводити змішання розплаву та пластизолю в реакторах з мішалками якірного типу. На рис. 1 представлена схема установки виготовлення паст. Пасти до попередньої желатинізації задовільно зливаються з реатора.
Відомо, що желатинізації протікає при 150оС і вище. Однак, у цих умовах можливе відщеплення хлористого водню, який, у свою чергу, здатний блокувати рухомий атом водню в молекулах вторинних амінів, які в даному випадку є протистарителями. Цей процес протікає за наступною схемою.
1. Утворення полімерного гідроперекису при окисленні ізопренового каучуку.
RH+O2 ROOH,
2. Один з напрямків розпаду полімерної гідроперікісі.
ROOH RO°+O°H
3. Вибравши стадії окислення з допомогою молекули антиоксиданту.
AnH+RO° ROH+An°,
Де An – радикал антиоксиданту, наприклад,
4.
5. Властивості амінів, у тому числі і вторинних (діафен ФФ) утворювати з мінеральними кислотами алкілзаміщені за схемою:
H
R-°N°-R+HCl + Cl-
H

Це зменшує реакційну здатність атома водню.

Змінюючи вміст ПВХ та протистарителів, можна отримати пасти, придатні для захисту гум від термооклилювального та озонного старіння як на основі неполярних, так і полярних каучуків. У першому випадку вміст ПВХ становить 40-50% мас. (Паста П-9), у другому - 80-90% мас.
У цій роботі досліджуються вулканізати на основі ізопренового каучуку СКІ-3. Фізико-механічні показники вулканізатів з використанням пасти (П-9) представлені у таблицях 5 та 6.
Стійкість досліджуваних вулканізатів до термоокислювального старіння підвищується зі збільшенням вмісту протистарювальної пасти в суміші, як видно з таблиці 5.
Показники зміни умовної міцності штатного складу (1-9) становить (-22%), тоді як для складу (4-9) – (-18%).
Необхідно відзначити також, що при введенні пасти, що сприяє збільшенню стійкості вулканізатів до термоокислювального старіння, надається більша динамічна витривалість. Причому, пояснюючи збільшення динамічної витривалості, неможливо, мабуть, обмежитися лише фактором підвищення дози протистарільника в матриці каучуку. Не останню роль у своїй, мабуть, грає ПВХ. У цьому випадку можна припустити, що присутність ПВХ може викликати ефект утворення безперервних ланцюжкових структур, які рівномірно розподіляються в каучуку і перешкоджають розростанню мікротріщин, що виникають при розтріскуванні.
Зменшуючи вміст протистарювальної пасти і тим самим частки ПВХ (таблиця 6), ефект підвищення динамічної витривалості практично анулюється. У цьому випадку позитивний вплив пасти проявляється лише в умовах термоокислювального та озонного старіння.
Слід зазначити, що найкращі фізико-механічні показники спостерігаються під час використання протистарювальної пасти, отриманої за більш м'яких умов (температура попередньої желатинізації 100оС).
Такі умови отримання пасти забезпечують більш високий рівень стабільності, порівняно з отриманою пастою при термостатуванні протягом години при 140оС.
Збільшення в'язкості ПВХ в пасті, отриманої при даній температурі, не сприяє збереженню динамічної витривалості вулканізатів. І як випливає з таблиці 6, динамічна витривалість значною мірою зменшується в пастах, термостатованих при 140оС.
Використання діафену ФФ у композиції з діафеном ФП та ПВХ дозволяє до певної міри вирішити проблему вицвітання.

Таблиця 5

1-9 2-9 3-9 4-9
1 2 3 4 5
Умовна міцність при розриві, МПа 19,8 19,7 18,7 19,6
Умовна напруга при 300%, МПа 2,8 2,8 2,3 2,7

Перелік умовних позначень.

ПВХ – полівінілхлорид
Діафен ФФ – N,N^ – Дифеніл – n – фенілендіамін
Діафен ФП – N – Феніл – N^ – ізопропіл – n – фенілендіамін
ДБФ - дибутілфталат
СКІ-3 - ізопреновий каучук
П-9 – протистарільна паста