Исследование влияния поверхности оксида цинка на вулканизацию полидиенов
https://doi.org/10.20914/2310-1202-2025-1-266-271
Аннотация
Проведены испытания комплексных активаторов вулканизации с содержанием оксида цинка 30 масс. % на основе бентонита марки П1Т2 и цинковых белил с различной площадью удельной поверхности. Исследованы вулканизационные и упруго-прочностные свойства опытных и эталонных резиновых смесей на основе каучука СКИ-3 и их вулканизатов. Опытные резиновые смеси получены путём замены традиционной активаторной системы (оксид цинка (5 масс. ч.) и стеариновая кислота (2 масс.ч.)) на комплексный активатор вулканизации (5 масс. ч.). Установлено, что минимальный крутящий момент у опытных смесей был ниже, что свидетельствует о хороших технологических свойствах опытных резиновых смесей. Время оптимума и скорость вулканизации были выше у эталонных образцов. Образцы комплексных активаторов вулканизации, содержащие частицы оксида цинка с удельной поверхностью от 5,2 до 18,1 м2/г характеризовались большей устойчивостью к преждевременной вулканизации. Установлено, что применение комплексных активаторов вулканизации позволяет сократить общее время изготовления резиновых смесей и вулканизатов. Упруго-прочностные показатели опытных резин в присутствии комплексных активаторов вулканизации находились на уровне эталонных. Стоит отметить лучшие показатели относительного удлинения при разрыве для опытных образцов. Установлено, что комплексный активатор вулканизации со сниженным содержанием оксида цинка и удельной поверхностью частиц оксида цинка от 4 до 7,5 м2/г мм обеспечивают лучший комплекс физико-механических свойств и могут быть рекомендованы к практическому использованию в составе резиновых смесей, что позволит снизить содержание токсичного для окружающей среды оксида цинка и улучшить технико-эксплуатационные показатели резиновых изделий.
Об авторе
А. А. ГолякевичРоссия
д.т.н. зав. кафедрой, кафедра технологии органических соединений, переработки полимеров и техносферной безопасности, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
Список литературы
1. Донцов А.А. О механизме образования вулканизационных структур при серной вулканизации // Высокомолекулярные соединения. 1973. Т. 15А. № 7. С. 1545–1551.
2. Догадкин Б.А., Донцов А.А., Шершнев В.А. Химия эластомеров. М.: Химия, 1981. 376 с.
3. Ikeda Y., Yasuda Y., Ohashi T. et al. Dinuclear Bridging Bidentate Zinc/Stearate Complex in Sulfur Cross-Linking of Rubber // Macromolecules. 2015. Vol. 48. P. 462–475.
4. Ikeda Y., Sakaki Y., Yasuda Y. et al. Roles of Dinuclear Bridging Bidentate Zinc/Stearate Complexes in Sulfur Cross-Linking of Isoprene Rubber // Organometallics. 2019. Vol. 38. P. 2363–2380.
5. Heideman G., Noordermeer J., Datta R., Baarle B.V. Effect of Zinc Complexes as Activator for Sulfur Vulcanization in Various Rubbers // Rubber Chemistry and Technology. 2005. Vol. 78. P. 245–257.
6. Butuc S.G. Novel Cyclic Polysulfide Based Blends: Elucidation of the Role of Zinc Oxide in Sulfur Crosslinking: Ph.D. Thesis. University of Twente, Enschede, The Netherlands, 2021.
7. Мухутдинов А.А., Нелюбин А.А., Ильясов Р.С. и др. Экологические аспекты модификации ингредиентов и технологии производства шин. Казань: Фэн, 1999. 399 с.
8. Карманова О.В., Тихомиров С.Г., Голякевич А.А. Применение новых активаторов вулканизации в производстве резинотехнических изделий // Резиновая промышленность. Сырье. Материалы. Технологии: Доклады XXVI научно-практической конференции. М., 2021. С. 107–108.
9. Шварц А.Г. Применение метода набухания при изучении свойств различных резин // Каучук и резина. 1965. № 4. С. 39–43.
10. Srivastava A., Sharma S. Recent advances in experimental and molecular dynamics study of graphene-oxide/natural rubber composites: A review // Journal of Reinforced Plastics and Composites. 2022. Vol. 42. № 3-4. P. 110–130. doi: 10.1177/07316844221102939.
11. Фатнева А.Ю. Активаторы вулканизации каучуков со сниженным содержанием оксида цинка: дис. ... канд. техн. наук. Воронеж: ВГУИТ, 2020. 127 с.
12. Карманова О.В., Голякевич А.А., Шашок Ж.С., Лешкевич А.В., Сафонов К.Д. Влияние дисперсности комплексного активатора вулканизации на свойства резиновых смесей и резин // Вестник ВГУИТ. 2024. Т. 86. № 4. С. 207–214. doi: 10.20914/2310-1202-2024-4-207-214.
13. Lin Y., Chen Y., Zeng Z. et al. Effect of ZnO nanoparticles doped graphene on static and dynamic mechanical properties of natural rubber composites // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2015. Vol. 70. P. 35–44. doi: 10.1016/j.compositesa.2014.12.008.
14. Krainoi A., Prasert W. et al. Effect of modified zinc oxide nanoparticles on enhancement of mechanical, thermal and antibacterial properties of disinfectant natural rubber latex foams // Materials Today Communications. 2023. Vol. 35. 105601. doi: 10.1016/j.mtcomm.2023.105601.
15. Hadi F.A., Kadhim R.G. A Study of the Effect of Nano Zinc Oxide on Cure Characteristics and Mechanical Properties of Rubber Composites // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1234. 012043. doi: 10.1088/1742-6596/1234/1/012043.
16. Qin X., Xu H. et al. Enhancing the Performance of Rubber with Nano ZnO as Activators // ACS Applied Materials & Interfaces. 2020. Vol. 12. № 42. P. 48007–48015. doi: 10.1021/acsami.0c15114.
17. Mostoni S., Milana P. et al. Zinc-Based Curing Activators: New Trends for Reducing Zinc Content in Rubber Vulcanization Process // Catalysts. 2019. Vol. 9. № 8. 664. doi: 10.3390/catal9080664.
18. Mostoni S., D’Arienzo M. et al. Design of a Zn Single-Site Curing Activator for a More Sustainable Sulfur Cross-Link Formation in Rubber // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2021. Vol. 60. № 28. P. 10180–10192. doi: 10.1021/acs.iecr.1c01580.
19. da Silva A.A., de Souza M.A.V. et al. Magnesium oxide synthesized with Alpinia zerumbet leaf extracts as a sustainable alternative to zinc oxide in nitrile rubber compounds: A comparative vulcanization kinetics investigation // Journal of Applied Polymer Science. 2023. Vol. 141. № 7. e54945. doi: 10.1002/app.54945.
20. Roy A., Rajkumar K., Kapgate B. Prospects of Green Materials in Rubber Technology // Encyclopedia of Green Materials / Eds. C. Baskar, S. Ramakrishna, A. Daniela La Rosa. Singapore: Springer, 2024. doi: 10.1007/978-981-16-4921-9_282-1.
Рецензия
Для цитирования:
Голякевич А.А. Исследование влияния поверхности оксида цинка на вулканизацию полидиенов. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2025;87(1):266-271. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2025-1-266-271
For citation:
Golyakevich A.A. Investigation of zinc oxide surface effect on polydienes vulcanization. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2025;87(1):266-271. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2025-1-266-271