аспирант, кафедра химии и технологии переработки эластомеров им. Кошелева Ф.Ф., пр-т Вернадского, 78, г. Москва, 119454, Россия
graduate student, F.F. Koshelev department of chemistry and technology of elastomer processing, Vernadsky Av., 78, Moscow, 119454, Russia
д.т.н., профессор, кафедра химии и технологии переработки эластомеров им. Кошелева Ф.Ф., пр-т Вернадского, 78, г. Москва, 119454, Россия
Dr. Sci. (Chem.), professor, F.F. Koshelev department of chemistry and technology of elastomer processing, Vernadsky Av., 78, Moscow, 119454, Russia
ведущий инженер-технолог, отдел разработок и исследований, ул. Ленина, д. 87, пгт Обухово, 142440, Россия
leading process engineer, research and development department, Lenina St., Building 87, uts Obukhovo, 142440, Russia
магистр, кафедра химии и технологии переработки эластомеров им. Кошелева Ф.Ф., пр-т Вернадского, 78, г. Москва, 119454, Россия
graduate student, F.F. Koshelev department of chemistry and technology of elastomer processing, Vernadsky Av., 78, Moscow, 119454, Russia
Исследовано влияние рецептурно-технологических параметров на формирование морфологической структуры открытопористых эластомерных материалов (ОПЭМ) на основе этилен-пропилен-диенового каучука (СКЭПТ), предназначенных для сорбции нефтепродуктов. В качестве ключевого подхода использована двухстадийная технология вспенивания, обеспечивающая температурное и временное разделение процессов газовыделения и вулканизации. На первой стадии при 120 °C и избыточном давлении происходило разложение низкотемпературного порообразователя (бикарбонат натрия, БКН), что закладывало основу открытой макропористой структуры. На второй стадии при 180 °C и атмосферном давлении осуществлялся основной рост пор за счет разложения высокотемпературного порообразователя (азодикарбонамида) и фиксация структуры вулканизационной сетки. Установлено, что морфология материала (от квазисферической до стохастически-трабекулярной) и доля открытых пор (от 1 до 91%) определяются концентрацией БКН (2–10 масс.ч.) и длительностью первой стадии (5–9 мин). Показано, что трабекулярная структура с высокой извилистостью поровых каналов демонстрирует максимальную сорбционную емкость (до 17.5 г/г для масла 15W40) и эффективно удерживает сорбат за счет капиллярных сил. Выявлена склонность материала к набуханию в углеводородах, что ограничивает его ресурс при многократных циклах «сорбция-отжим». Разработанное решение открывает путь к целенаправленному проектированию структуры ОПЭМ с заданными сорбционными свойствами.
The influence of formulation and technological parameters on the formation of the morphology of open-cell elastomeric materials based on ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), intended for the sorption of petroleum products, was investigated. A two-stage foaming technology, providing temporal and temperature separation of gas evolution and vulcanization processes, was employed as the key approach. In the first stage at 120°C and excess pressure, decomposition of the low-temperature blowing agent (sodium bicarbonate, SB) occurred, laying the foundation for an open macroporous structure. In the second stage at 180°C and atmospheric pressure, the main pore growth proceeded via the high-temperature blowing agent (azodicarbonamide) with simultaneous structure fixation by the vulcanization network. It was established that the material's morphology (ranging from quasi-spherical to stochastically trabecular) and the fraction of open pores (from 1 to 91%) are determined by the SB concentration (2–10 phr) and the duration of the first stage (5–9 min). It was shown that the trabecular structure with high tortuosity of pore channels exhibits maximum sorption capacity (up to 17.5 g/g for 15W40 oil) and effectively retains the sorbate due to capillary forces. A tendency of the material to swell in hydrocarbons was identified, which limits its service life during multiple "sorption-pressing" cycles. The developed solution paves the way for the targeted design of structure with predetermined sorption properties.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.