Способ оценки усиливающих свойств сажи в резинах

 

(i i) 4424I9

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 16.08.71 (21) 1691202 23-5 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 05.09.74. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 23.05.75 (51) М. Кл. G Oln 31. 08

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 620.179(088.8) во делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Н. Н. Лежнев, К. А, Якухина и М. К. Красильникова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ УСИЛИВАЮЩИХ СВОИСТВ СА

В РЕЗИНАХ

Изобретение может найти применение при разработке технологии производства новых типов саж и в потребляющих сажу отраслях производства — шинной, резинотехнической, в производстве резиновой обуви — для оценки качества саж.

Известен способ определения усиливающей активности наполнителя по конечному результату — по влиянию на механические свойства резин, а также на устойчивость этих свойств при повышенных температурах. Недостатками способа определения свойств саж по свойствам резин, содержащих сажи, являются трудоемкость, большой разброс экспериментальных результатов, которые в значительной степени зависят от способов получения резиновой смеси, стабильности других ингредиентов резины. Удельная поверхность саж, рассматриваемая как важная характеристика, не является критерием интенсивности взаимодействия сажи с каучуком и не может служить однозначной мерой, усиливающей активность саж.

Цель изобретения — повысить точность, однозначность, надежность и скорость оценки, усиливающих свойств сажи.

Сущность предлагаемого способа оценки усиливающей активности сажи заключается в определении термодинамической характеристики — теплоты взаимодействия сажи с модельным углеводородом (низкомолекулярным олефином) при заполнении поверхности сажи на 2 — 30 ц олефином, принятым за эталон каучука. Способ состоит в определении

5 дифференциальных теплот адсорбции (Ян) модельного олефинового углеводорода — аналога звена молекулярной цепи каучука, например l-бутена, для полибутадиеновых каучуков, 2-метил-2-бутена — для пзопреновых

10 каучуков и т. д., при степени заполнения поверхности от 0,02 до 0,3. По полученным значениям дифференциальной теплоты адсорбцпи судят об усиливающих свойствах сажи в резине. Дифференциальные теплоты адсорб15 ции олефпнов на исследуемой саже сравнивают с дифференциальными теплотами адсорбцип тех же веществ «а саже, принятой за эталон.

Дифференциальные теплоты адсорбции

20 олефина определяют одним из известных способов: непосредственным замером в калориметре, рассчетным — путем регистрации изостер или экспрессным способом по одной изотерме адсорбцнн.

25 Чем выше Яд в начальной области заполнений, тем выше механические, особенно прочностные и износостойкие характеристики резин, наполненных сажами.

Пример. Дифференциальные теплоты ад30 сорбции модельного олефина бутена-1 на са442419 жах регистрировали в области заполнений от

0,02 до 0,30. Определяли Q двух серий саж.

Результаты определения Qa в интервале 0=

=0 02 — 0 30 представлены на фиг. 1 для первой серии саж, где кривая 1 — Вулкан-б, тип ISAF; 2 — Вулкан-3, тип HAF; 3 — Стерлинг SO, тип FEF; 4 — Вулкан-3, термически обработанная при 2600 С, и кривая 5 — Стерлинг FT, тип FT; на фиг. 2 — результаты для второй серии саж, опытных саж № 1 и 2 тиТаблиЦа 1

Средний диаметр частиц (по электронномикроскопическим данным)

Удельная поверхность, измеренная методом

БЭТ (Бвэт) ° м /г

Q,< при

8=0,02, истирание на машине

МИР при 12% проскальзывания, см /кв. час

Сажа сопротивление разрыву, кг/см модуль при

300%-ном удлийении, КГ/СМ сопротивление раздиру, кг/см ккал/ моль

10,3

280

120

299

154

269

8,9

332

276

153

3I3

240

8,4

550

165

363

2000

6,7

140

29

545

318

8,0

86

176

490

Табли па 2

Механическая характеристика вулканизата БСК-1500 с сажами

Удельная поверхность, измеренная методом БЭТ (Бтэ) кг/см модуль при

300 /-ном

Qd npu

6=0,02, ккал/ истирание (в см /кв час) на машине МИР-1 при проскальзывании, % сопротивление разрыву, сопротивление

Сажа удлинении, раздиру, кг/см кг/см моль

12

Вулкан-б, тип

1БАР (эталон) 299

120

10,3

154

375

1I5

269 № 1, тип ПМ-100 № 2, тип ПМ-100

295

10,3

I13

146

269

381

110

124

278

9,6

399

138

283

Из данных табл. 1 следует, что прочностные характеристики, особенно истираемость, резин тесно связаны с величиной Яа при

0 = 0,02: сажа Вулкан-б, тип I SAF (IIM-100) наиболее усиливающая, характеризуется величиной Qa при 0 = 0,02, большей

10 ккал/моль; сажа ГТ, наименее усиливающая, имеет Qg при 0=0,02 ниже 7 ккал/моль; сажа Вулкан-3, термически обработанная при

2600 С, почти не теряет удельной поверхности, но характеризуется более низкой величиной Qp при =0,62, а следовательно, и меньшей усиливающей активностью. ХаракВулкан-б, тип

ISAF (ПМ-100)

Вулкан-3, тип

HAF (ПМ-75)

Стерлинг SO, тип

FEF (ПМ-50)

Стерлинг FT, тип

FT

Вулкан-3, термообработанная при 2600 С па ПМ вЂ” 100 ВНИИ сажевой промышленности, где кривая 1 — сажа № 1 и кривая 2— сажа ¹ 2.

Величины Яа при 0=0,02, средний диа5 метр частиц (по данным электронной микроскопии), удельная поверхность по БЭТ—

Явэт (по низкотемпературной адсорбции паров азота), а также механические характеристики вулканизатов каучука БСК 1500 с са10 жами представлены в табл. 1 и 2.

Механическая характеристика вулканизата

ВСК вЂ” 1500 с сажами терпые для разных типов саж значения Яа при 0=0,02 могут служить эталонными.

Из табл. 2 видно, что Яа сажи № 1 совпадает с величиной Яа эталона. Воспроизводи15 мость величины составляет 0,1 ккал/моль при 0=0,02. Сажа № 2 заметно отличается от эталона по Я,ь что сказывается на меха. нических характеристиках вулканизатов, приготовленных с добавкой этой сажи.

20 Эффективность предлагаемого способа в том, что он позволяет достаточно надежно, быстро (5 — 6 час) и однозначно оценить адсорбционную и, следовательно, усиливающую активность сажи.

442419

1 с (01 02 gg

Предмет изобретения

Способ оценки усиливающих свойств сажи в резинах, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, однозначности, надежности и скорости оценки, поверхность сажи заполняют на 2 — 30 олефином, принятым за эталон каучука, определяют удельную дифференциальную теплоту адсорбции олефина на саже и по ней судят об усили5 вающих свойствах сажи в резине.

442419 ккал/моль

Риг 2

Составитель О. Лукоянова

Техред В. Рыбакова Корректор Л. Царькова

Редактор Л. Ушакова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1169/3 Изд. № 456 Тираж 651 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5