Изготовление нанокомпозитов на основе эластомеров

1. вулканизирующие агенты

Вулканизирующие агенты участвуют в образовании пространственно-сеточной структуры вулканизата. Обычно в качестве таких веществ применяют серу и селен, для некоторых каучуков - перекиси. Для резины электротехнического назначения применяют органические сернистые соединения - тиурам (тиурамовые резины).

1.1. Сера

В производстве резины качество вулканизата определяется в известной мере дисперсностью добавляемого порошка серы.  Представляет собой желтый порошок, имеющий характерный запах, вступает в реакцию вулканизации в температурном диапазоне 120-180 °С, размер частиц серы от 5мкм до 50 мкм.

Химическая формула: S

На рис.1.1. представлена микрофотография серы при различных увлечениях. Видно, что сера представляет собой порошок с частиц различной формы, имеет специфическую бугристую поверхность.

Рис.1.1. Электронные микрофотографии серы

2.Активатор вулканизации

Активатор вулканизации применяется в резиновой промышленности для активации вулканизации резин на основе ненасыщенных каучуков. В качестве активаторов наиболее широкое применение находят оксид цинка и композиции, полученные на его основе.

2.1. Оксид цинка

Активаторами являются химические добавки, активирующие ускорители вулканизации, что делает процесс более эффективным. Оксид цинка являются наиболее широко применяемым активатором для широкого круга каучуков общего назначения. В современной технологии вулканизация каучука осуществляется обычно с применением органических ускорителей и их активаторов.

Химическая формула: ZnO

На микроснимках видно, что частицы оксида цинка имеют высокую дисперсность. Их размерности достигают нанометрового диапазона: от 20 нм до 300 нм, имеют правильную гексагональную структуру. При больших увлечениях видно, что частицы оксида цинка с высокой удельной поверхностной энергией агломерируются.

Рис.2.1. Электронные микрофотографии оксида цинка

3. Ускорители вулканизации

Ускорители вулканизации - это вещества, которые вводятся в резиновую смесь для ускорения процесса вулканизации и повышения физико-механических свойств резины.

3.1. Альтакс

Альтакс (дибензотиазолдисульфид) представляет собой порошок желто-серого цвета с высокой критической температурой действия (126 °С), вследствие чего он сообщает резиновым смесям высокую стойкость к преждевременной вулканизации. Альтакс является ускорителем высокой активности, применяется в дозировке 0,8--1,5% от массы каучука.

Химическая формула: C₁₄H₈N₂S₄

На микрофотографиях рис. 3.1. представлен альтакс, видно, что он представляет собой порошок, состоящий из более мелких сросшихся частиц, которые имеют размеры от нано- до микрометра.

Рис.3.1. Электронные микрофотографии альтакса

3.2. Дифенилгуанидин

Дифенилгуанидин является основным щелочным ускорителем вулканизации из класса гуанидинов, усиливает действие других ускорителей, в основном, применяется в сочетании с каптаксом. Представляет собой бесцветные кристаллы; т. пл. 148-148,5^оС, т. кип. 170 °С (с разложением).

Химическая формула: (C₆H₅NH)₂C=NH

Структурная формула:

На микрофотографиях ДФГ, представленных на рис.3.2, видно, что порошок состоит из агломерировавшихся мелких частиц, которые имеют размеры от нано- до микрометра.

Рис.3.2. Электронные микрофотографии ДФГ

3.3. Сульфенамид Ц

Сульфенамид Ц (N-Циклогексилбензотиазосульфенамид-2) первичный ускоритель средней активности, подходящий для резиновых смесей на основе натурального и синтетических каучуков. Представляет собой гранулированный порошок от кремового до светло-зеленого цвета; с характерным запахом; т. пл. 103°С, т. разл. 130 °C. Растворим в бензоле, этилацетате, не растворим в воде.

Химическая формула: C₁₃H₁₆N₂S₂

На микрофотографиях сульфенамид Ц, представленных на рис.3.3, видно, что гранулы состоят из плотно соединенных частиц.

×35	×500	×2000	×20000

4. Противостарители

Противостарители - вещества, замедляющие процесс старения резин озонного растрескивания, разрушения под влиянием многократных деформаций, теплового и светового старения. Физические противостарители (парафин, воск) растворяются в резине при вулканизации и затем диффундируют на поверхность, образуя пленку, стойкую к воздействию кислорода и озона. Для замедления термоокислительного старения в резины вводят антиоксиданты неозон Д, ацетонанил Р, диафен ФП, амидтиофосфоновой кислоты (Б-25), сантофлекс, неозон, флектал.

4.1. Диафен ФП

Диафен ФП имеет свойства антиоксидантов, антиозонантов и противоутомителей. Защищает резины от теплового старения, повышает выносливость при многократных деформациях. Особенно эффективно защищает статически и динамически напряженные резины от атмосферного старения. На свету окрашивает резины и контактирующие с ними материалы. Несколько повышает жесткость смесей. Увеличивает склонность к подвулканизации и скорость вулканизации смесей на основе НК, СКИ-3 и полихлоропрена.

Химическая формула: C₁₅H₁₈N₂

Нас микроснимках 4.1. видно, что диафен ФП имеет плотную структуру, примерный размер частиц составляет 0.5-2 см, цвет фиолетово-коричневый.

4.2. Нафтам-2 (Неозон Д)

Антиоксидант общего назначения, защищает каучуки и резины от теплового старения, повышает сопротивление резин разрушению при многократных деформациях.Применяется в качестве стабилизатора синтетических каучуков и для защиты резин на основе каучуков общего назначения. Используется в производстве резиновых технических изделий, подвергающихся тепловому старению и динамическим деформациям.

Химическая формула: С₁₆Н₁₃N

На микрофотографиях 4.2 видно, что нафтам-2 представляет собой порошок или рассыпающиеся чешуйки толщиной0,3-0,6 мм, имеющие плотную структуру; цвет - от светло-серого или светло-коричневого.