Динамические свойства бутадиен-стирольных резин со слоистыми силикатами
https://doi.org/10.20914/2310-1202-2023-3-173-179
Аннотация
В нашем исследовании мы провели модификацию бутадиен-стирольного латекса СКС-30 АРКМ-15, используя разнообразные варианты бентонитовой глины. Среди них были отечественный натриевый бентонит, отечественный бентонит, предварительно обработанный поверхностно-активными веществами (ПАВ), а также органоглины, созданные на основе зарубежных слоистых силикатов и также подвергнутые обработке ПАВ на этапе коагуляции с последующим выделением каучука. Далее, в рамках нашего исследования, мы провели подробное сравнительное изучение физико-механических свойств резин, произведенных с использованием модифицированных бутадиен-стирольных каучуков. Рассмотрели резины, содержащие разные варианты бентонита, включая как отечественное происхождение, так и импортный. Был проведен анализ динамических свойств этих резин, включая модуль упругости и тангенс угла механических потерь, с использованием метода динамического термомеханического анализа (ДТМА). В результате исследования было установлено, что образцы резин, содержащие глину РТ и Cloisite 30B, демонстрировали снижение тангенса механических потерь на 20% в пределах рабочих температур. Это свидетельствует о повышении механических свойств резины в разнообразных условиях эксплуатации. В дополнение, образцы резин, содержащие импортные слоистые силикаты и обработанные ПАВ, проявили повышенную прочность как до, так и после термоокислительного старения при 150°C. Эти результаты подчеркивают важность выбора состава силикатов и ПАВ при создании резин с улучшенными механическими свойствами и долговечностью. Выводы данного исследования имеют важное значение для индустрии и научного сообщества, подчеркивая роль правильного выбора бентонита и его обработки в создании резин с оптимальными характеристиками для различных приложений
Об авторах
А. Ф. ГильмутдиновРоссия
аспирант, кафедра технологии синтетического каучука, ул. Карла Маркса, 68, г. Казань, 420015, Россия,
А. А. Акмырадов
аспирант, кафедра технологии синтетического каучука, ул. Карла Маркса, 68, г. Казань, 420015, Россия
В. А. Антонов
старший преподаватель, кафедра физического воспитания и спорта, ул. Карла Маркса, 68, г. Казань, 420015, Россия
М. А. Ибрагимов
к.т.н., доцент, кафедра технологии синтетического каучука, ул. Карла Маркса, 68, г. Казань, 420015, Россия
Е. Г. Зиновьева
к.х.н., доцент, кафедра общей, неорга-нической и аналитической химии, ул. Карла Маркса, 68, г. Казань, 420015, Россия
Список литературы
1. Uddin F. Clays, nanoclays, and montmorillonite minerals // Metallurgical and Materials Transactions A. 2008. V. 39. №. 12. P. 2804-2814.
2. Caccamo M.T., Mavilia G., Mavilia L., Lombardo D. et al. Self-assembly processes in hydrated montmorillonite by FTIR investigations // Materials. 2020. V. 13. №. 5. P. 1100. doi: 10.3390/ma13051100
3. Li B., Mao H., Li X., Ma W. et al. Synthesis of mesoporous silica-pillared clay by intragallery ammonia-catalyzed hydrolysis of tetraethoxysilane using quaternary ammonium surfactants as gallery templates // Journal of Colloid and Interface Science. 2009. V. 336. №. 1. P. 244-249. doi: 10.1016/j.jcis.2009.03.039
4. De Paiva L.B., Morales A.R., Díaz F.R.V. Organoclays: Properties, preparation and applications // Applied Clay Science. 2008. V. 42. №. 1-2. P. 8-24. doi: 10.1016/j.clay.2008.02.006
5. De Stefanis A., Tomlinson A.A.G. Towards designing pillared clays for catalysis // Catalysis Today. 2006. V. 114. №. 2-3. P. 126-141. doi: 10.1016/j.cattod.2006.01.019
6. Guggenheim S., Martin R.T. Definition of clay and clay mineral: joint report of the AIPEA nomenclature and CMS nomenclature committees // Clays and clay minerals. 1995. V. 43. P. 255-256.
7. Chen J., Liu X., Li G., Nie X. et al. Synthesis and characterization of novel SiO2 and TiO2 co-pillared montmorillonite composite for adsorption and photocatalytic degradation of hydrophobic organic pollutants in water // Catalysis Today. 2011. V. 164. №. 1. P. 364-369. doi: 10.1016/j.cattod.2010.11.014
8. Mishra T., Parida K. Transition metal pillared clay 4. A comparative study of textural, acidic and catalytic properties of chromia pillared montmorillonite and acid activated montmorillonite // Applied Catalysis A: General. 1998. V. 166. №. 1. P. 123-133. doi: 10.1016/S0926-860X(97)00247-0
9. Qin Z., Yuan P., Zhu J., He H. et al. Influences of thermal pretreatment temperature and solvent on the organosilane modification of Al13intercalated/Al-pillared montmorillonite // Applied Clay Science. 2010. V. 50. №. 4. P. 546-553. doi: 10.1016/j.clay.2010.10.011
10. Aouad A., Mandalia T., Bergaya F. A novel method of Al-pillared montmorillonite preparation for potential industrial up-scaling // Applied Clay Science. 2005. V. 28. №. 1-4. P. 175-182. doi: 10.1016/j.clay.2004.02.003
11. Manoratne C.H., Rajapakse R.M.G., Dissanayake M. Ionic conductivity of poly (ethylene oxide)(PEO)-montmorillonite (MMT) nanocomposites prepared by intercalation from aqueous medium // Int. J. Electrochem. Sci. 2006. V. 1. P. 32-46.
12. Coiai S., Cicogna F., de Santi A., Pérez Amaro L. et al. MMT and LDH organo-modification with surfactants tailored for PLA nanocomposites // Express Polymer Letters. 2017. V. 11. №. 3. doi: 10.3144/expresspolymlett.2017.18
13. Cumkur E.A., Baouz T., Yilmazer U. Poly(lactic acid) – layered silicate nanocomposites: The effects of modifier and compatibilizer on the morphology and mechanical properties // Journal of Applied Polymer Science. 2015. V. 132. №. 38. doi: 10.1002/app.42553
14. Goswamee R.L., Ayral A., Bhattacharyya K.G., Dutta D.K. Novel synthesis of active metal oxide surface from a self-organizing system of inorganic solids, Mater // Lett. 2000. V. 46. №. 2-3. P. 105-108. doi: 10.1016/S0167-577X(00)00150-6
15. Lagaly G., Ziesmer S. Colloid chemistry of clay minerals: The coagulation of montmorillonite dispersions // Advances in Colloid and Interface Science. 2003. V. 100. P. 105-128. doi: 10.1016/S0001-8686(02)00064-7
16. Ibragimov M.A., Shishkina N.N., Zinovjeva E.G. Reinforcement of elastomers based on butadiene rubbers and their mixtures with layered silicates // Key Engineering Materials. 2020. V. 869. № 4. Р. 158–162. doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.869.158
17. Пат. № 2569791, RU, B41M 5/00. Способ получения вещества защитной метки, содержащего микрокристаллы алмаза с активными nv-центрами, обладающими свойствами, модифицированными радиационным воздействием, способ защиты от подделок и проверки подлинности изделий с помощью указанной метки / Елисеева И.В., Туренко С.В., Лемпорт П., Рахматуллин А., Киселев И., Багряшов С.В. № 2014143418/12; Заявл. 28.10.2014; Опубл. 27.11.2015, Бюл. № 33.
18. Zhang L.Q., Wang Y.Z., Wang Y.Q., Sui Y. et al. Morphology and mechanical properties of clay/styrene-butadiene rubber nanocomposites // J. Appl. Polym. Sci. 2000. V. 78. P. 1873–1878.
19. Pat. № 98101496, CN. Process for preparing clay-rubber nm-class composite material / Zhang L.Q., Wang Y.Z., Yu D.S., Wang Y.Q. et al. Publ. 1998.
20. Polonik V.D., Prokopchuk N.R., Shashok Zh.S. Properties of elastomeric composites with fluorinated additive // Proceedings of BSTU. 2013. V. 4. P. 129–131.
21. Ибрагимов М.А., Хуссейн Фадл Х.Х., Акмырадов А.А., Антонов В.А. и др. Влияние слоистых силикатов на механические и термические свойства резин на основе бутадиен-стирольного каучука // Инновации и инвестиции. 2021. № 7. С. 77–81.
Рецензия
Для цитирования:
Гильмутдинов А.Ф., Акмырадов А.А., Антонов В.А., Ибрагимов М.А., Зиновьева Е.Г. Динамические свойства бутадиен-стирольных резин со слоистыми силикатами. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2023;85(3):173-179. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2023-3-173-179
For citation:
Gilmutdinov A.F., Akmyradow A.A., Antonov V.A., Ibragimov M.A., Zinovjeva E.G. Dynamic properties of butadiene styrene rubbers with layered silicates. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2023;85(3):173-179. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2023-3-173-179