Модификация каучука СКИ-3 и резиновых смесей на его основе полифункциональным кислородсодержащим олигоизопреном тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.06, кандидат технических наук Чернов, Константин Анатольевич

• Чернов, Константин Анатольевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Чернов, Константин Анатольевич

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Модификация каучуков общего назначения.

1.2 Модификация как способ повышения когезионной прочности каучуков. ■

1.3 Модификация как способ повышения адгезии каучуков к металлам 48 * 1.4 Синтез модификаторов - полифункциональных олигомеров

1.5 Модификация каучуков и резин на их основе нефтеполимерными смолами.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1 Исходные вещества

2.2 Синтез модификаторов

2.3 Определение характеристик полифункциональных кислородсодержащих модификаторов.

2.4 Способы модификации каучука СКИ-3 73 ф 2.5 Испытание модифицированных резиновых смесей и вулканизатов

2.6 Определение характеристик пленкообразующих

2.7 Определение характеристик битумных вяжущих

ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

3.1 Функционализированные модификаторы каучука СКИ

3.2 Модификация резиновых смесей и вулканизатов на основе каучука СКИ

3.3 Другие направления применения функционализированных модификаторов 4. ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модификация каучука СКИ-3 и резиновых смесей на его основе полифункциональным кислородсодержащим олигоизопреном»

Актуальность темы. Вопросам модификации каучука СКИ-3 и резиновых смесей на их основе уделяется много внимания как с научной, так и с практической точки зрения. Этот интерес вполне закономерен, так как модификация в ряде случаев позволяет решить одновременно несколько задач, и прежде всего — создание композиций, обладающих высокой стабильностью к воздействию температуры, хорошими прочностными свойствами, достаточным уровнем когезионной прочности резиновых смесей и повышенной адгезии вулканизатов к латунированному металлокорду.

Целью настоящей работы явилось повышение когезионной прочности резиновых смесей и адгезии вулканизатов на основе изопренового каучука СКИ-3 путем модификации его полифункциональными кислородсодержащими олигомерами.

Научная новизна.

1. Впервые синтезирован малеинизированный полифункциональный кислородсодержащий олигоизопрен методом жидкофазной термоокислительной деструкции изопренового каучука в углеводородном растворителе.

2. Впервые изучены в качестве модификаторов каучука СКИ-3 полифункциональные кислородсодержащие олигоизопрены, которые позволяют повысить когезионную прочность брекерных резиновых смесей на основе каучука СКИ-3 и адгезию вулканизатов к латунированному металлокорду.

Практическая значимость. Подобраны оптимальные условия и разработаны методики синтеза полифункциональных олигомеров -модификаторов каучука СКИ-3. Модификаторы позволяют повысить когезионную прочность резиновых смесей и прочностные свойства вулканизатов. Синтез модификаторов отличается простотой и доступностью сырья. Для синтеза полифункционального олигоизопрена можно использовать некондиционный каучук СКИ-3 или его отходы. "В отличие от других модификаторов, вводимых на стадии выделения, полученные нами модификаторы равномерно распределяются в обьеме каучука и не происходит сублимации модификаторов в воздух рабочей зоны при выделении и сушке каучука.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Первых Кирпичниковских чтениях, г.Казань, 2000г.; Десятой международной конференции студентов и аспирантов "Синтез, исследования свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений. Вторые Кирпичниковские чтения", г.Казань, 2001г.; , VI Международной конференции по интенсификации нефтехимических процессов «Нефтехимия-2002», г.Нижнекамск, 2002г.; Региональном научно-практическом семинаре Российского фонда фундаментальных исследований «Пути коммерциализации фундаментальных исследований в области химии для отечественной промышленности», г.Казань, 2002 г.; Восьмой международной конференции по химии и физико-химии олигомеров, г.Москва, 2002г.; Семнадцатом Менделеевском сьезде по общей и прикладной химии, 2003г.; Научной сессии КГТУ 2003 г.; III Кирпичниковских чтениях, г.Казань, 2003 г; Межрегиональной научно-практической конференции "Инновационные процессы в области образования, науки и производства", г.Нижнекамск, 2004г.; Бутлеровских чтениях, 2004г.; Одиннадцатой международной научно-практической конференции "Резиновая промышленность. Сырье, материалы, технологии", г.Москва, 2005г.; Седьмой Международной конференции по интенсификации нефтехимических процессов' "Нефтехимия-2005", г.Нижнекамск, 2005г.

По результатам работы опубликовано 2 статьи в центральной и региональной печати, получено 2 патента. В 2002-2005 г.г. работа проводилась в соответствии с грантами АН РТ.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и изложена на 145 стр., включающих 33 таблицы, 53 рисунка и список литературы из 108 источников.

Заключение диссертации по теме «Технология и переработка полимеров и композитов», Чернов, Константин Анатольевич

4. ВЫВОДЫ.

1. Исследованы закономерности влияния функциональных кислородсодержащих олигоизопренов на свойства резиновых смесей и вулканизатов на их основе.

2. Синтезирован малеинизированный полифункциональный ' кислородсодержащий олигоизопрен путем жидкофазной термоокислительной деструкцией каучука СКИ-3 молекулярным кислородом в углеводородном растворителе. Введение данного модификатора в каучук СКИ-3 позволяет повысить когезионную прочность резиновых смесей в 3-4 раза и адгезию к латунированному металлокорду в 1,5 раза.

3. Показано, что роль инициаторов присоединения малеинового ангидрида к олигоизопрену могут выполнять гидроперекиси образующиеся в результате процесса окислительной деструкции каучука.

4. Проведена модификация нефтеполимерной смолы полифункциональным олигоизопреном. Показано, что такая модификация позволяет повысить адгезионные свойства и' сопротивление раздиру брекерных резин.

5. Установлено, что введение функционального олигоизопрена в рецептуру пленкообразующего на основе нефтеполимерной смолы позволяет улучшить адгезию к подложке, прочность на удар и эластичность покрытия.

6. Модификация дорожного битума функциональным олигоизопреном позволяет повысить температуру размягчения и морозостойкость битума.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Чернов, Константин Анатольевич, 2005 год

1. Туторский И.Л., Потапов Е.Э., Шварц А.Г. Химическая модификация эластомеров. - М.: Химия, 1993. - 304 с.

2. Карбоксилсодержащие соединения в технологии эластомеров / И.А. Осошник, А.П. Коршунов, B.C. Шеин, Ю.К. Гусев // Каучук и резина. -1987. № 6. - С.34.

3. О комплексном улучшении свойств резин путем химической модификации каучуков общего назначения / JI.E. Полуэктова, J1.B. Масагутова, В.А. Сапронов, А.С. Лыкин // Каучук и резина. 1985. - №1.-С. 16.

4. Взаимодействие эпоксидных смол с неполярными каучуками / // Каучук и резина. 1982. - № 1. - С .

5. Влияние олигоэфирэпоксидов на структуру и свойства вулканизатов цис-1,4-полиизопрена / // Каучук и резина. 1981. - №7. - С 26.

6. Модификация СКИ-3 2-окси-З-хлорпропилакрилатом / // Каучук и резина. 1982. - № 3. - С 6.• 7. Влияние взаимодействия каучук-технический углерод на свойстварезин на основе СКИ-3, модифицированных олигодиенами / // Каучук и резина. 1983.-№10.-С.11.

7. Влияние химической природы поверхности технического углерода на свойства резин / В.А. Панкратов, В.Н.Строев, В.А.Ляпина, В.Н.Бабюк // Каучук и резина. 1984. - №4. - С. 18.

8. Рецептуростроение в свете современных представлений о структуре и свойствах резин / А.Г.Шварц // Каучук и резина. 1985. - №1. - С.37.

9. Влияние химических модификаторов на упругогистерезисные » свойства шинных резин на основе СКИ-3-01 / А.М.Пичугин, А.Г.Шварц"//

10. Каучук и резина. 1985. - №8. - С.23.

11. И. Межфазное взаимодействие в наполненных серных вулканизатах СКИ-3 / Н.А.Южакова, Э.А.Анфимова, А.С.Лыкин, Л.А.Шуманов // Каучук и резина. 1984. - №7. - С. 12.

12. Модификация свойств резин олигчшерными аминосодержащими соединениями / // Каучук и резина. №8. - 1982. - С. 18.

13. Афанасьев С.В., Баранова А.С., Бабаян В.Г. Стабилизация бутадиен-нитрильных каучуков и резин на их основе. М.: НИИТЭХИМ, 1978.-19 с.

14. Коган Л.М., Кроль В.А. Химическая модификация полимеров диенов.- М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1976. -73 с.

15. Алексеева И.К., Сахновский Н.Л., Шварц А.Г. Современные принципы построения рецептуры шинных резин. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1983.-72 с.

16. А.А.Лялин, И.К.Алексеева, Н.М.Арензон // Производство шин, РТИ и АТИ: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1974.- №1. - С.27.

17. Н.С.Зечихина, И.К.Алексеева, А.И.Туманова, И.М.Жаркова // Производство шин, РТИ и АТИ: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1974.-№1. - С.27.

18. A. Aminta // Revue generale des caoutchoues et Plastigues. -1979. -V.56. № 593. - P.171.

19. H.M. Приклонская, M.B. Тимофеева, А.Д. Пояркова // Каучук и резина. 1969. - № 2. - С. 7.

20. Кирпичников П.А., Аверко-Антонович Л.А., Аверко-Антонович Ю.О. Химия и технология синтетического каучука. Л.: Химия, 1987. -424 с.

21. В.П. Миронюк, Г.Т. Ткаченко, Ю.Г. Каменев и др. // Промышленность СК. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1971. - № 1. - С. 30.

22. К.В. Кисин, В.А.Ловчиков, В.П. Миронюк, В.Б. Романишин // Каучук и резина. 1981.-№ 6. - С. 5.

23. Г.Э. Бетц, В.Г. Жакова, Б.К. Кармин // Каучук и резина. 1967. - № 8.-С. 10.

24. Бетц Г.Э., Кармин Б.К., Жакова В.Г. Исследования в области строения и свойств каучуков и резин. М.: Изд. ХОЗУ Минпромстроя СССР, 1977.-С. 159.

25. Б.Д. Бабицкий, Н.Ф. Ковалев, В.А. Кормер, Г.В. Холодницкая // Каучук и резина. 1974. -№ 7. - С.4. - •

26. Афанасьев И.Д., Курлянд С.К., Марей А.И. и др. Промышленность СК. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1974. - №3. - С.1.

27. Гусева В.И., Масагутова JT.B. Промышленность СК. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1973. -№11.- С.7.

28. Куперман Ф.Е., Кантор Ф.С., Масагутова JI.B., Сапронов В.А. Свойства и применение растворных бутадиен-стирольных каучуков в шинной промышленности. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1982. - 60 с.

29. Уитби Г.С. Синтетический каучук. JI.: Госхимиздат, 1967. -998 с.

30. В.М. Артемов, Ф.А. Галил-Оглы, Ю.И. Котов // Каучук и резина. -1975. № 9. - С.9.

31. С.А. Афанасьев, Т.И. Бычкова, В.В. Богданов // Каучук и резина. -1989. № 3. - С.11.

32. С.В. Афанасьев, Л.П. Зябликова, Е.М. Сире, Ф.А. Михайлова // Каучук и резина. 1986. - № 12. - С.9.

33. Афанасьев С.В. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции по полиизопрену. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1987. - С. 61.

34. О.А. Камаева, С.В. Афанасьев, Е.М. Сире, Ф.А. Михайлова // Каучук и резина. 1986. - № 2. - С. 14.

35. Ф.А. Михайлова, С.В. Афанасьев, Е.М. Сире, В.П. Смирнов // Каучук и резина. 1986. - № 11. - С. 4.

36. Москвитин Н.И. Склеивание полимеров. М.: Лесная промышленность, 1968. - 304 с.

37. Юдин В.П., Шаталов В.П. Производство изопренового каучука на литийорганических соединениях. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1975. - 50 с.

38. В.П. Шаталов, В.П. Юдин, JI.H. Фоменко, С.В. Вейссенберг // Промышленность СК. 1974. - № 8. - С. 6.

39. Н.Ф. Ковалев, И.М. Цыпкина, Б.К. Кармин, С.К. Курлянд // Промышленность СК. 1977. - № 2. - С. 6.

40. Е.Б. Моисеева, Е.С. Деркачева, J1.B. Гинсбург и др. // Промышленность СК. 1987. - № 12. - С. 12.

41. Л.Б. Гаврилова, Т.В. Ратникова, В.И. Гипак // Каучук и резина. -1982. № 4. - С.24.

42. М.В. Вознесенская, А.А. Лялин, В.Ф. Евстратов, Н.М. Арензон // Каучук и резина. 1974. - № 3. - С. 13.

43. Е.С. Юрцева, Л.И. Любчанская, Е.З. Динер, В.А. Кроль // Каучук и резина. 1974. - № 6. - С. 14.

44. И.И. Юкельсон, Л.В. Федотова, Л.В. Концова, И.А. Осошник // Каучук и резина. 1979. - № 6. - С. 14.

45. И.К. Алексеева, С.М. Кавун, А.С. Лыкин, М.Ю. Токарева // Каучук и резина. 1977. - № 3. - С. 26.

46. Л.М. Коган, В.П. Смирнов, Н.Ф. Ковалев, В.А. Кроль // Каучук и резина. 1978. - 1978. - № 9. - С. 7.

47. М.Ю. Токарева, И.К. Алексеева, С.М. Кавун, А.С. Лыкин // Каучук и резина. 1980.-№ 11.-С. 13.

48. Е.Э. Потапов, В.А. Шершнев, И.А. Туторский, В.Ф. Евстратов // Каучук и резина. 1985. - № 8. - С. 38.

49. Е.С. Gregg // Rubb. Chem. And Technol. 1973. - V. 46. - P. 47.

50. Моисеев В.В., Попова O.K., Косовцев В.В., Евдокимова О.А. Применение белков при получении эластомеров. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1985.-52 с.

51. Н.А. Микуденко, Л.Е. Полуэктова, Л.В. Масагутова, В.Ф. Евстратов // Каучук и резина. 1986. - № 2. - С. 12.

52. Гречановский В.А., Дмитриева И.П., Зайцев Н.Б. и др. Физика и химия каучука и резины. М.: Химия, 1984. - 100 с.

53. Кирпичников П.А., Вольфсон С.И., Карп М.Г. Синтетический изопреновый каучук: молекулярная структура, переработка, свойства. — М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1984. 80 с.

54. С.В. Афанасьев, Л.П. Зябликова // Каучук и резина. 1988. - № 5.1. С. 5.

55. В.П. Смирнов, В.Н. Рейх, JI.C. Иванова, А.Б. Кусов // Каучук и резина. 1969. - № 6. - С. 1.

56. О.А. Камаева, В.П. Смирнов, Е.М. Сире, С.В. Афанасьев // Каучук и резина. 1984. - № 8. - С. 33.

57. Новикова Г.Н. Фазово-агрегатное .состояние и свойства эластомеров. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1982. - С. 111.

58. Гармонов И.В., Иванова JI.C., Маранджева И.Н., и др. Труды международной конференции по каучуку и резине. М.: Химия, 1971. — С.276.

59. В.П. Смирнов, Н.Ф. Ковалев, Е.Н. Маранджева // Каучук и резина. -1971.-№6.-С. 4.

60. Е.Н. Маранджева, А.С. Эстрин, И.В. Гармонов // Каучук и резина. 1971.-№2.-С. 57.

61. В.П. Смирнов, Н.Ф. Ковалев, А.С. Эстрин, А.В. Фуреенко // Каучук и резина. 1975. - № 9. - С. 5.

62. D.S. Edwards // Rubb. Chem. and Technol. 1980. - V. 53. - P. 66.

63. И.И. Тростянская, Б.М. Болховец, В.П. Смирнов // Промышленность СК. 1979. - № 1. - С. 15.

64. Девирц Э.Я. Химическая модификация резин. — М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1980. 64 с.

65. Л.Э. Полуэктова, Л.В. Масагутова, В.А. Сапронов // ВМС, 1979. -Сер.А. Т. 21. - № 9. - С. 1930.

66. Курлянд С.К., Марей А.И. Физические свойства эластомеров. М.: Химия, 1975.-С. 48.

67. Гусев Ю.К. Каучуки эмульсионной полимеризации. — М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1982.-С. 16.

68. Гусев Ю.К., Герасимова Э.Ф. Модификация каучуков эмульсионной полимеризации М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1986. - 64 с.

69. Полуэктова Л.Э., Масагутова Л.В. Каучуки эмульсионной полимеризации. Синтез и модификация. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1982. — С. 114.

70. Масагутова Л.В., Полуэктова Л.Э., Сапронов В.А., Евстратов B.C. Физика и химия каучука и резины. М.: Химия, 1984. - 111 с.

71. Патент Франции № 2345469, 1977.

72. Патент США № 4052542, 1977.

73. G.I. Eriggs // Rubb. Chem. and Technol. 1982. - V.55. - P 262.

74. G.I. Eriggs, I.M. Holmes // Elastomerics. 1979. - V. 111. - P. 30.

75. Патент США № 4162240, 1979.

76. Патент ФРГ № 2528142, 1982.

77. Патент США № 4454304, 1984.78. Патент Канады № 1100732.

78. Патент США №4307210, 1981.

79. Патент США № 4363897, 1982.

80. Патент США № 4414359, 1983.

81. Патент США № 4438425, 1983.

82. Т.С. Кабина, В.П. Бугров, Е.П. Копылов, B.C. Шмарлин // Каучук и резина. 1978. -№ 1.-С. 6.

83. Туторский И.А., Потапов Е.Э., Шварц А.Г. Химическая модификация эластомеров. М.: Химия, 1993. - 304 с.

84. Агаянц Л.А., Лындин Д.А., Малоенко В.Л., Шварц А.Г. Модифицирование резин с целью повышения прочности крепления к металлам. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1982. - 79 с.

85. Салыч Г.Г., Сахарова Е.В., Шварц А.Г., Потапов Е.Э. Совершенствование качества резинометаллокордных изделий путем применения промоторов адгезии. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1988. - 71 с.

86. Шварц А.Г., Быстрова Г.Я., Фроликова В.Г. Химическая модификация резин. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1985. - С.127.

87. Жеребков С.К. Крепление резины к металлам. М.: Химия, 1966.80 с.

88. JI. Амброзио и др. // Каучук и резина. 1985. - № 1. - С. 25.

89. JI. Амброзио и др. // Каучук и резина. 1985. - № 4. - С. 27.

90. Пиотровский К.Б., Тарасова З.Н. Старение и стабилизация синтетических каучуков и вулканизатов. — М.: Химия, 1980. — 264 с.

91. Семенов Н.Н. Цепные реакции. JL: Госхимиздат, 1934. - 555 с.

92. Жидкие углеводородные каучуки / М. М. Могилевич, Б. С. Туров, Ю. Л. Морозова, Б. Ф. Уставщиков. М.: Химия, 1983. - 200 с.

93. Могилевич М. М., Плисс Е. М. Окисление и окислительная полимеризация непредельных соединений. М.: Химия, 1990. - 238 с.

94. Пчелинцев В.В. Термоокислительная деструкция диеновых каучуков. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1986. - 51 с.

95. Кузьминский А.С., Лежнев Н.Н., Зуев Ю.С. Окисление каучуков- и резин. М.: Госхимиздат, 1957. - 319 с.

96. Думский Ю.В., Но Б.И., Бутов Г.М. Химия и технология нефтеполимерных смол. М.: Химия, 1999. - 302с.

97. Лившиц P.M., Добровинский Л.А. Заменители растительных масел в лакокрасочной промышленности. М.: Химия, 1987. - 158с.

98. Лонщакова Т.И., Лиакумович А.Г. Нефтеполимерная смола Сполак // Обзор информации. Сер. Актуальные вопросы хим. науки и технол., экологии в хим. промышленности М.: НИИТЭхим, 1994. - В.2. -32с.

99. Влияние сырья и условий пиролиза на выход светлых нефтеполимерных смол. Ю.В. Думский, Л.Б. Гринько, М.Е. Беляков и др. // Нефтехимия и нефтепереработка. -1986. -№10. -С.20-22.

100. Термоокислительная деструкция каучука СКБ воздухом 'в растворе в присутствии кобальтовых солей органических кислот. И.В. Улитин, Р.Ш. Галимзянов, Т.Н. Лонщакова, А.Г. Лиакумович // Изв.вузов. Химия и хим. технология. 2001. -Т.44. -№6. -С.30-36.

101. Галимзянов Р.Ш. Разработка процесса синтеза пленкообразующего на основе синтетического каучука СКБ /. Дис. к.т.н. -Казань. -2000г. -164с. Дис. к.т.н. -Казань. -2002г. -164с.

102. Пат. 2098427, РФ, МКИ С08С 19/04, С09115/00. Способ получения пленкообразующего / Т.И. Лонщакова, А.Г. Лиакумович, Л.Ю. Губайдуллин и др.//Опубл. 1997. Бюл. №34. .

103. Роговин З.А. Химические реакции полимеров. М.: Мир, 1967, Т.1,- 503 с.

104. И.А. Туторский, С.В. Новиков, Б.А. Догадкин // Успехи химии. -1967. Т.36. - № 11. - С. 2026-2051.

105. A.M. Кисина, В.И. Куценко Полимер-битумные кровельные и гидроизоляционные материалы. -Л.: Стройиздат, 1983, 450 с.

106. Г.И. Торшенина, Н.В.Михайлов Полимер-битумные изоляционные материалы. -М.: Недра, 1967, 300с.

107. А.И. Лукомская Тепловые основы вулканизации резиновых изделий. -М.: Химия, 1972, 200с.