Шины. Некоторые проблемы эксплутации и производства - Ильясов Р.С.
ISBN 5-7882-0140-3
Скачать (прямая ссылка):
2.3. Олигомеры в резиновых смесях и резинах
Основным путем улучшения качества резиновых смесей и шинных резин на их основе долгое время являлась корректировка количественного содержания ингредиентов в резиновых смесях. Сейчас резервы данного направления улучшения качества шинных смесей и резин практически выбраны. Требования же к технико-экспуатационным характеристикам шин продолжают ужесточаться. Выполнить эти требования можно не только улучшая технологические операции изготовления шин и их конструкции, но и продолжая совершенствовать качественный состав ингредиентов рецептур шинных резин. В этой связи большой интерес вызывает сравнительно новый тип химических веществ - олигомеры. Интерес этот вызван прежде всего из-за молекулярной массы олигомеров, лежащей в пределах 500-10000 г/моль. Такая относительная высокая молекулярная масса олигомеров, по сравнению с другими ингредиентами (за исключением каучуков), предопределяет низкую их летучесть
127
при повышенных температурах, что дает им большие преимущества. Например, обычный в настоящее время в шинной промышленности противо старите ль М-фенил-К-изопропил-пара-фенилендиамин (торговое название диафен ФП) при температуре эксплуатации 120° С за 60 минут улетучивается из резины на 88 %. Сейчас при скоростях движения автомобилей более 130 км/час такая температура в шине достигается за 0,5 часов. Следовательно, при таком режиме эксплуатации шинные резины очень скоро останутся без антиоксиданта и наступит быстрая стадия окисления резины шины кислородом воздуха, что резко сократит период ее использования.
Замена низкомолекулярных противостарителей на олигомерные позволит снять эту проблему. При этом увеличится не только пробег шины, но и улучшится экологическая обстановка из-за меньшего выделения газообразных веществ в окружающую среду
Аналогичные рассуждения можно провести и в отношении пластификаторов, мягчителей, модификаторов и некоторых других ингредиентов.
Следующий момент делает олигомеры привлекательным классом ингредиентов. Если олигомер имеет близкую или, еще лучше, одинаковую химическую структуру с каучуком резиновой смеси, то он имеет с ним не технологическую, а термодинамическую совместимость, что автоматически делает его истинным нелетучим пластификатором, резко повышающим морозостойкость шинной резины. Резиновые же смеси с такими олигомерами будут иметь пониженную вязкость и повышенную пластичность. Такие олигомеры с функциональными группами на концах макроцепи наиболее удобно получать двумя путями. Первый способ заключается в проведении анионной полимеризации того же мономера, из которого получен сам каучук, в присутствии определенных добавок. Так, например, после достижения определенной молекулярной массы "живую" макро-
128
молекулу олигомера ~R"CH2, Ме+ можно стабилизировать путем добавки в реакционную массу а) диоксида углерода или б) этиленоксида с последующей обработкой нуклеофильным реагентом.
+НС1
а) ~ R“CH2, Ме+ + С02 -> ~ RCH2COO“, Ме+------>
- RCH2COOH + MeCl
4-R !ПН
б) - R"CH2, Ме+ + СН2-СН2 -> ~ RCH2-CH2-CH2-0", Ме+
~ R‘CH2-CH2-CH2-OH + R‘OMe
В случае а) получается олигомер с концевыми карбоксильными группами, а в случае б) с гидроксильными.
Второй путь состоит в озонировании, скажем некондиционного, синтетического каучука в присутствии низкомолекулярных соединений с функциональными группами [94].
Олигомеры могут быть разного химического строения, но общее для них то, что они являются членами гомологических рядов, содержащими повторяющиеся звенья и занимающие промежуточное положение между мономерами и полимерами. Подобно мономерам олигомеры характеризуются индивидуальными физико-химическими константами и одновременно проявляют характерные только для полимеров свойства. Олигомеры в своем составе могут иметь реакционные группы (гидроксильные, карбоксильные, аминные, эпоксидные и т.д.), которые могут быть расположены в разных местах цепи, но чаще на концах.
Большую группу составляют олигомеры химически стабильные при изготовлении, переработке и эксплуатации содержащих их резин. Как реакционноспособные, так и не реакционноспособные олигомеры по строению основной цепи подразделяются на карбоцепные, гетероцепные и элементоцепные. Классификацию олигомеров можно провести и по типу функ-
129
циональных групп и по положению их в молекуле (в основной цепи, в боковых ответвлениях, на концах цепи и т.д.).
К настоящему времени в шинной промышленности пока нет рецептур массового изготовления шин, в которых бы использовались олигомеры синтетического происхождения. Идет период накопления данных по использованию различных олигомеров в разных серийных рецептурах. Надо отметить, что в зависимости от химического строения олигомера, его молекулярных характеристик, физического состояния, дозировки, типа каучука, в который вводится олигомер, модифицирующий эффект может быть самым различным: от изменения какого-либо одного показателя до появления нового комплекса свойств.
Последующие разделы монографии посвящены подробному рассмотрению этих вопросов. Олигомеры, являющиеся продуктами природного происхождения или продуктами их переработки в данном монографии не рассматриваются, поскольку действие их общеизвестно [5, 95].
