Низкая цена
Всего 249a за скачивание одной диссертации
Скидки
75 диссертаций за 4900a по акции. Подробнее
О проекте

Электронная библиотека диссертаций — нашли диссертацию, посмотрели оглавление или любые страницы за 3 рубля за страницу, пополнили баланс и скачали диссертацию.

Я впервые на сайте

Отзывы о нас

Физико-химическое модифицирование поверхностных слоев эластомеров при формировании композиционных материалов : диссертация ... доктора технических наук : 02.00.16

Год: 1998

Номер работы: 353745

Автор:

Стоимость работы: 249 e

Без учета скидки. Вы получаете файл формата pdf

Оглавление и несколько страниц
Бесплатно

Вы получаете первые страницы диссертации в формате txt

Читать онлайн
постранично
Платно

Просмотр 1 страницы = 3 руб



Оглавление диссертации:

ГЛАВА 1 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЭЛАСТОМЕРОВ Приведен краткий обзор и выполнен анализ экспериментальных и теоретических исследований по технологии полз^ения слоистых полимерных материалов. Систематизированы сведения о свойствах и методах получения композиционных материалов на основе эластомеров, усиленньгх органическими и неорганическими компонентами. Изложены современные физико-химические представления об окислении и ву

В настоящее время изделия из резин применяются во всех отраслях машиностроения. Технология получения резинотехнических изделий основана на процессе вужанизации результате чего полимер материал, каучука. в Вулканизация каучука резину высокой и эластичный обратимой заключается в связывании макромолекул в превращается конструкционный пространственную сетку, в обладающий деформируемостью, значительной прочностью и рядом других ценных технических свойств. Одна из главных задач вулканизации сос

Кислород воздуха является одним из основных химических агентов, вызывающих окислительное старение изделий из основе происходит изменение их структуры и воздействие (термоокислительное старение), каучуков. При химическом взаимодействии кислорода с каучуком или резиной на его технических солнечный свойств. тепловое свет или Окисление каучуков активизируется такими факторами, как излучения различной природы (световое, радиационное старение), озон (озонное и атмосферное старение), примеси в сост

В основе настоящее эластомеров время и широкое подложек распространение из твердых в технике и и производстве получили многослойные композиционные соединения на органических неорганических материалов.

1.3.1. Технология получения резинометаллических изделии Известные методы крепления резины к металлам, используемые при получении машиностроительных материалов, принято делить на две группы. В первую из них входят методы горячего крепления, при которых невулканизованная резиновая смесь прикрепляется к металлу в процессе вулканизации при повышенных температурах с помощью клея или без него [48-50]. Во вторую группу входят методы холодного крепления, которые сводятся к креплению уже вулканизованн

13.2. Крепление резины к металлам посредством латуни Адгезия вулканизуемого серой НК к латуни достаточно высока, что было известно более 100 лет назад, однако детальное изучение механизма этого явления началось относительно недавно. Одна из первых теорий возникновения адгезионных связей на границе резина-латунь изложена в работе [63]. При вулканизации каучука в контакте с латунью атомы меди диффундируют в резиновую смесь и вызывают окисление каучука, повышая при этом полярность подложкой слое

1.3.3. Влияние металлов переменной валентности на адгезионные характеристики соединений с резиной Как показывает анализ литературных данных, использование МПВ позволяет значительно повысить прочность адгезионного его устойчивость к некоторым видам старения [76-79]. виде металлического порошка, соединения и Известно несколько способов введения ионов МПВ в зону адгезионньгх связей: в являющегося компонентом резиновой смеси; компонента покрытия на металлической подложке; органических и неорган

Технический ресурс резинометаллических изделий зависит от ряда физико-химических и рецептурно-технологических факторов. Из технологических факторов в первую очередь следует отметить состояние поверхностей контактирующих резины и металла, Повыщение момента, когда или понижение температуры давление прессования, испытаний заметно на продолжительность вулканизации и температуру [84^. сказывается на прочности соединения резины с металлом только с того изменения температуры начинают основном влиять

В работах, стеклотканью, Одним относящихся к исследованию соединений резины со 88 . со релаксационного характеристики отмечается низкая прочность соединений исследуемых прочности соединений резины либо о- материалов и приводятся рекомендации по ее увеличению [65, из способов увеличения стеклотканью является изменение состава резиновой смеси, введения продуктов класса бисмалеинимидов, бензойную или поксибензойную кислоту, производные резорцина, донор формальдегида, силикат кальция и оксиды

В настоящее время существует проблема увеличения защитной стойкости резиновых уплотнителей, эксплуатируемых в жидких средах. Как известно [93], в результате набухания в жидкой среде изменяются масса и объем резинового образца, эксплуатационные характеристики изделий, ухудшаются показатели механических свойств. Набухание резин является диффузионным поглощение жидкости процессом, при слоем котором происходит до достижения поверхностным образца следовательно, эксплуатационные свойства материало

Топливостойкие резины изготавливают на основе СКФС, СКФ и СКЭХ2, в отдельных случаях применяют СКА и СКХ. Наиболее стойки к топливам любого состава резины на основе СКФС и СКФ, но резины из СКФС более морозостойки [1]. Топливостойкость резин на основе СКН зависит от содержания акрилонитрила в каучуке и состава топлива [101 . Снижение топливостойкости резин на основе СКН из-за повышенного содержания ароматических соединений в топливе можно компенсировать З^еличением содержания акрилонитрила в

1.4.3. Методы стабилгоации резин В настоящее время известны следующие вулканизатов. Стабилизация эластомера, переработке может способы при стабилизации получении осуществляться когда стабилизатор вводится в мономер до полимеризации полимера в изделие механическим смещиванием или поликонденсации, а также во время этих процессов или при мелкодисперсного стабилизатора с каучуком [109]. Указанные методы нашли широкое использование в производстве резинотехнических изделий. Однако необходимо отм

Приведенный анализ литературных данных свидетельствует о вышерассмотренных многообразии экспериментальных и теоретических исследований в области химии и технологии композиционных материалов на основе эластомеров. Перспективы использования конструкционных материалов на каучуков и резин в машиностроении, в частности, тенденцией техники к разработке материалов, Однако, основе обусловлены структуру и свойства которых можно было бы изменять в зависимости от условий эксплуатации. закономерности

ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Глава содержит характеристики исследованных материалов. Приведены методы формирования образцов и исследования структуры, физических, механических свойств композиционных материалов на основе эластомеров.

В качестве объектов (СКИ-3, ГОСТ 14925-78), исследования использовали технические 14924-75), каучуки: натуральный (ПК, светлый креп, ГОСТ 13673-76), изопреновый бутадиеновый (СКД, ГОСТ СКН-18, бутадиен-нитрильный (СКН-40, бугадиен-нитрижного При изучении ГОСТ 7738-79), бутадиенТУ 38-005-1166-73) и резиновых смесей стирольный (СКС-30 АРКПН, ГОСТ 15627-79), а также резины на основе (ИРП-1078, ИРП-1078А, моделей изопренового (ИРП-51-1490, ТУ 105-199-70) каучуков. промышленных использовали в ка

Для индентификации исследуемых каучуков и композиций на их основе (выявление функциональных грзшп и изучение хода сплавах) был использован 1К-75 метод протекания химических реакций при термическом окислении каучуков на металлах и ИК-спектроскопии [110-112\ двухлучевом оптической пленок инфракрасном плотностью каучука. Анализы этим методом проводили на спектрофотометре Степевпь окисления характеризовали при скорости сканирования 160 cм"Vмин. определенной полосы поглощения в ИК-спектрах

изготовления Покрытия из каучука различной толщины получали путем нанесения 6%-ного раствора СКН-40 в ацетоне, СКН-18 в хлорбензоле, ПК, СКИ-3, СКД, СКС-30 АРКПН в бензоле на очищенную поверхность при металлических пластин с последующим высупшванием пленок на воздухе до полного испарения растворителя. интенсивном перемещивании В тот же раствор каучука необходимое вводили количество наполненные наполнителя и высаждением на кристаллы КВч получали резиновой смеси и компоненты заливочного компау

Изучали следующие эксплуатационные Механические свойства. свойства материалов на при по основе плакированных эластомерами материалов. Разрушающее напряжение определяли растяжении и относительное удлинение при разрыве ГОСТ 11262-80 на мапшне ZM-40 при скорости перемещения зажима 0,08 мм/с. Твердость резиновых смесей определяли на твердомере для резины типа ТПР при нагрузке ЮООгс по ГОСТ 263-75. Адгезионные свойства. Адгезионную прочность соединения вулканизата с подложками оценивали метод

ГЛАВА 3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ЭЛАСТОМЕРОВ В КОНТАКТЕ С ТВЕРДЫМИ МАТЕРИАЛАМИ Несмотря на весьма обпшрные исследования и большое число работ, появившихся в последние годы по проблемам адгезии эластомеров, все еще нет полной ясности в физико-химической и реологической трактовке происходяпщх при контакте элементов композиционных материалов явлений и выделении определяющих факторов. Вместе с тем различные точки зрения (реологическая и диффузионная) на механизм и закономерности адгезии эла

Рассмотрено влияние природы металла на развитие процессов деструкции и окислительной сшивки макромолекул в слоях, граничащих с воздухом и подложкой, немодифицированных каучуков, а также каучуков, содержащих стабилизаторы и катализаторы окисления. Представлены исследования кинетики окисления каучз^а на каталитически активных подложках. Обсуждается механизм реакций образования полимерметаллических комплексов и влияние на этот процесс стрз^сгуры макромолекул, природы металла и функциональных гру

Данные по накоплению карбонильных групп в СКС-30 и СКД, СКН-18 и СКН-40, термообработанных на различных металлических подложках приведены на рис.

3.1-

3.4. Как видно из рисунков, природа подложки влияет на скорость окисления каучука [126]. Наиболее медленно каучуки окисляются на алюминиевой подложке, которую можно считать практически неактивной к окислению. Это подтверждается тем, что скорости окисления каучуков на алюминии, стекле и политетрафторэтилене практически одинаковы (рис

3.1.2. Деструкция и окислительная сшивка Термическое окисление каучука на воздухе приводит к химическому структурированию (сщивке) его макромолекул. Об этом свидетельствует уменьщение содержания в каучуке двойных связей, а также появление и рост нерастворимой фракции (рис.

3.8,

3.9) [135,136\ Несмотря на то, что количество двойных связей уменьщается с самого начала термообработки каучука, нерастворимая фракция фиксируется не сразу, а с некоторым запозданием. Величина промежутка вр

При термическом окислении каучуков в контакте с катауштически активными металлическими подложками происходит растворение поверхностного слоя подложки и перенос металла в объем каучука [127130,138]. Следует отметить, что каучуки в исходном состоянии иных металлов в исходном материале, по-видимому, загрязнением каучука при синтезе остатками катализаторов. Установлено, что каталитически активные металлы растворяются в объеме окисляюЕцегося зависимостей каучз^а. по Из сопоставления видно, металло

Адгезия - прочность адгезионных соединений каучуков с металлами, в значительной мере зависит от природы металла. Температурные зависимости сопротивления отслаиванию покрытий из некристаллизуюпщхся каучуков, например, СКН-40 представлены на рис.

3.27. Для неокисленного каучука зависимость описывается кривой с двумя максимумами, положение которых не зависит от природы металла. Первый максимум находится в области температуры стеклования, причем температура, соответствующая максимуму адгези

Вулканизация каз^чуков в значительной мере предопределяет эксплуатационные свойства резинометаллических изделий, зависящие не только от природы вулканизуемого каучука и подложки, но и от строения пространственной сетки, определяемой типом вулканизующей системы и условиями вулканизации. Рассмотрена серная вулканизация резиновых смесей в металлами. Приведены данные по влиянию природы контакте с металла и ингредиентов резиновых смесей на кинетику контактной вулканизации, каучуков. Развивается

Для определения роли вулканизационных процессов в образовании адгезионной связи резины с металлом было изучено влияние природы подложки на прочность соединения. Для этого использовали модельные смеси, состав которых представлен в таблице

3.13. Значения адгезионной прочности соединения латунной подложки с различными резиновыми смесями и содержание нерастворимой фракции в вулканизатах в зависимости В смесях, от продолжительности формирования адгезионного контакта при 100°С представлены

При управлять серной вужанизации, меняя структуру каучука, можно каучука адгезионно-механическими характеристиками вужанизата. Так, при исследовании серной вулканизации СКН-18 было установлено, что чем сложнее состав резиновой смеси, тем выше скорость сшивания каучука (табл.

3.20) [154 . Первые признаки высокоэластичности, транственно сшитого каучука, проявляются характерной на для простермомеханических Таблица

3.20 Зависимость содержания нерастворимой фракции (%) от продолжи

Процесс вулканизации каучуков сопровождается изменением свойств резиновой смеси, которые в большинстве случаев описываются временными зависимостями, имеюпщми экстремумы. На рис.

3.37 риведены характерные зависимости изменения свойств смесей в ходе серной вулканизации для двух типичных представителей каучуков - НК и СКС. На начальном этапе вулканизации серы и достижения оптимальной реверсии вулканизации преобладает структурирование макромолекул каучука, а после присоединения оптимальног

При формировании адгезионных соединений резина-стеклоткань адгезива и сложный а остаточные деформации при растяжении и сжатии достаточно большое значение приобретают вязкоупругие характеристики условия формирования (давление, температура). Зависимость адгезионной прочности от давления имеет характер (табл.

3.22). В работах [53,93] применительно к системам ткань-сырая резина предложена теория пластического контакта. дальнейшее з^еличение определяется Согласно этой теории при и ее свой

В зависимости от продолжительности вулканизации резины в контакте с твердой подложкой прочность адгезионного соединения, характеризуемая сопротивлением отслаиванию, проходит через максимум, в то время как аналогичная зависимость для твердости резины имеет вид восходящей кривой с насыщением (рис. переходом Время, сырой необходимое резины из

3.38). Максимум на зависимости состояния в адгезионной прочности от продолжительности вулканизации связан с вязкотекучего частичной сшивке высо

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТ1СА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛАСТОМЕРОВ Перспективным конструкций направлением повышения тактико-технических создание из новых полимерных качеств слоистых Однако среде и данных изделий судового машиностроения гидроакустических материалов с элементов композиционных изделий является судов повышенным коэффициентом автоматическом механических потерь, что приведет к повышению мореходньгх и точности угла пеленга при судовождении в режиме. Обшивка новых констр

4.1. Влияние условий формирования и эксплуатации на адгезионно-механические характеристики системы резина-металлокорд По мнению специалистов судостроения армированный эластомер по сравнению с металлом и стеклопластиком имеет ряд преимуществ, числе: в том обладает акустическими свойствами, близкими к акустическим с свойствам воды; стоек к воздействию масел и химических веществ; не подвержен коррозии; имеет достаточно высокое сопротивление истиранию и старению; столкновений. на изготовленной Д

Исследовано влияние продолжительности вулканизации

4.1). Эта армированного эластомера на твердость покрытия (табл. зависимость имеет три участка. Первый участок - это промежуток времени (О - 45 мин), в течение которого не наблюдается существенного изменения твердости, но происходит рост адгезионной прочности соединения резина - металлокорд. резиновой Длительность этого периода определяется стойкостью к подвужанизации во время переработки, совужанизация формирование Учет данного факто

Исследование зависимости прочности адгезионных соединений что она резина-латунированный металлокорд от температуры показало, имеет вид кривой с максимумом в области -60 ч- -50°С, При оценке влияния температуры соответствующим на прочность переходу эластомера из стеклообразного в высокоэластичное состояние. испытаний адгезионных установлено, соединений резина-латунированный металлокорд, что при увеличении температуры с -60° С до -30° С наблюдается резкое падение прочности адгезионных сое

Проводились исследования по влиянию жидких сред: дизельное резина-металлокорд топливо, морская и дистиллированная вода - на адгезионную прочность соединений резина-металлокорд при температуре 20°С. Установлено, что прочность связи резина-корд ослабевает в течение б суток умекьшает прочность быстрее связи при нахождении соединений в дизельном топливе. Выдержка соединений в морской воде резина-металлокорд примерно в два раза. Дистиллированная вода в этих условиях оказывает незначительное влиян

В настоящее время резиновая промышленность устройств, располагает разнообразным непрерывное изделий. Пластикация ассортиментом обеспечиваюпщх изготовление рулонных резинотехнических материалов и резиновой смеси перед дублированием, обрезиниванием, обкладкой и т.д. на вальцах обеспечивает максимальную реализацию ее адгезионных свойств в изделии. Однако в случаях, когда вальцевание смеси неприемлемо (если иметь дело, обрезиненным технологических Наиболее металлокордом) приемов встает задач

При соединении невулканизованной резиновой достижения оптимальной тканого материала. адгезионной прочности зачастую в санитарное состояние производственных смеси с тканым материалом, в данном случае стеклотканью, первостепенное значение для имеет степень заполнения полимерами межволоконного и межниточного пространства Таким образом, для решения поставленной задачи - получение плакированного стеклотканью обрезиненного металлокорда - необходимо правильно выбрать оптимальную температуру фор

4.2.2. Режимы пла1сирования Обрезиненный металлокорд и материалами, их соединения. Рассмотрено влияние режимов работы каландров на прочность соединения резина-стеклоткань, полученного в результате пропускания пакета соединяемых материалов между валками каландра. Температура корда является определяющей в проведении операции совмещения (рис.

4.3). При температурах, меньших 90°С, полимер не обладает текучестью и совмещения обрезиненного металлокорда со стеклотканью не происходит. Максималь

4.2.3. Температурно-временные режимы вулканизации В процессе вулканизации обрезиненного корда наблюдается адгезионной прочности поддерживается в более пшроком увеличение адгезионной прочности к стеклоткани. резины (термообработка в течении 1 часа при 160°С) уменьщением ее механической прочности и приводит Перевужанизация сопровождается к когезионному разрущению образца при испытании на расслаивание соединения резинастеклоткань. Температура 140°С является недостаточной для химического спшва

4.2.4. Получение материала в промьппленных условиях Для осуществления в операции плакирования обрезиненного пригодны металлокорда лент. Однако, наиболее действия, промыпшенных условиях, наиболее вулканизационные прессы, применяемые для изготовления транспортных в отечественной резинотехнической промыпшенности непрерывного распространены барабанные вужанизаторы которые обладают рядом преимуществ. Но их недостатком является низкое значение максимального удельного давления на материал п

Конструкционные материалы на основе стеклопластика, более щироко используются в различных (судостроение, областях в том числе материалы стеклопластик-заливочный компаунд-стеклопластик, все мапшностроения В качестве составы. и к материалам авиационная промыпшенность и т.д.). клеевые конструкционным заливочных компаундов применяют эпоксидные Современная техника предъявляет к клеям разнообразные требования, основные из которых относятся возникающих в прочностным показателям. Последние, в сво

Наиболее ответственным этапом в из на технологическом стеклопластика прочность отверждения процессе является изготовления крупногабаритньпс изделий факторы оказывают большое влияние Исследовано влияние выбор заливочного компаунда и режимов отверждения. Известно, что эти адгезионных заливочного соединений стеклопластж-заливочный компаундстеклопластик. температуры компаунда на основе диановой эпоксидной смолы ЭД-20 и отвердителей: бензам АБА и полиэтиленполиамина (НЭПА) на прочность соединени

ГЛАВА 5 МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КОНТАКТНЫХ УПЛОТНЕНИЙ В настоящее время существует стойкости резиновых уплотнителей, данных, резину средах средах при повыщенных температурах. проблема увеличения защитной эксплуатируемых в углеводородных Как известно из литературных имеется ряд способов модифицирования резинотехнических определенных при наполнителей, способствующих как правило повыщению приводит к их изделий за счет изменения состава резиновой смеси. Однако,

введение в стойкости резиновых угшот

Оценено влияние старения, инициированного окислением резины в процессе термической обработки изделий из ИРП-1078 и ИРП-1078А, на их свойства при эксплуатации от марки резины. При окислении в реактивном топливе (РТ). Установлено, что влияние окислительной обработки существенно зависит резины марки ИРП-1078 степень набухания образцов остается на уровне исходного образца (наблюдается даже тенденция к снижению степени набухания) (таблица

5.2). При этом физико-механические характеристики обр

Исследовано влияние сшиваюпщх агентов и веществ, введенных в поверхностный Как слой, на низкомолекулярных работоспособность в можно результате добиться Однако, в ухудшение резины к резиновых изделий. В качестве сшивающих агентов использовали серу и серосодержапще последующей результате В соединения. установлено, модифицирования поверхностного слоя резиновых уплотнителей серой с кратковременной термообработкой такого от модифицирования серы значительного снижения степени набухания изделия в Р

5.3. Влияние полимерных: модификаторов Исследовано поверхностное модифицирование резиновых изделий, заключающееся в нанесении на поверхность образца защитного слоя в виде покрытия из другого полимерного материала. материалов использование использовали ДСТ-30 в ДСТ-30, качестве ПУ, В качестве таких Показано, что модификатора установлено, ПВХ. полимерного поверхностного слоя резиновых уплотнителей позволяет снизить степень набухания в РТ в 3-5 раз [171]. В ходе эксперимента что после нанесен

ГЛАВА 6 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

На основании комплексного исследования адгезионных, механических и защитных характеристик композиционных разработаны способы повыщения плакированных листов, резиной адгезионно-механических материалов. в листовых физикоматериалов параметров Предложенные формирования нем элементов судов с технологии учитывают температурно-временные режимы толщину слоя вулканизата и содержание вулканизующей группы. На предприятии НПО "Ритм" гидроакустические облицованы повыщенным облицовок (рис.

<

Для предприятия А-1944 разработана плакированных резиноармированных элементов судовых конструкций партий экспериментальных и технология для осуществлен Технология изготовления соединительных выпуск плакирования не остается высокие износостойкость и сопротивление старению, на поверхности облицовок следов после ударов и материалов изделий. обрезиненного металлокорда стеклотканью в промыпшенных условиях обеспечила оптимальные физико-механичёские параметры изготовляемых конструкций. Совместно