Способ определения степени сшивания каучука Советский патент 1985 года по МПК G01N33/44 C08L9/00 

Изобретение относится к области получения и переработки резиновых смесей и касается способа определения структурных параметров резин из комбинаций каучуков.

Известен способ определения степени сшивания каучука по величине золь-фракции вулканизатов в четыреххлористом углероде 1,

Данный способ не позволяет оцени степень сшивания каждой фазы (каждого каучука) в резине, кроме того он имеет большие погрешности (10.15%).

Цель изобретения - оценка степени сшивания каждого каучука в отдельности и повышение точности способа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения степени сшивания каучука в резине по величине золь-фракции в четыреххлористом углероде сначала берут 1%-ный раствор золь-фракции в четыреххлористом углероде, снимают инфракрасные спектры, по градуировочным графическим зависимостям определяют количество каждого каучука в золь-фракции, а также их равновесное набухание в толуоле и затем рассчитывают степень сшивания каждого каучука М по формуле 11 (1-Уг) + У| -) где УО - молярный объем растворит ля, для толуола V 106,5 см /г-моль, объемная доля каучука в набухшей системе, функциональность попереч ных связей, равна 4, константа взаимодействия каучук-растворителе . где Q - равновесное набухани резин; р| и рр - плотность каучука и р аств орителя. Применительно к резинам из смесей каучуков необходимо измерить значение степени набухания Q и содержания золь-фракции S каждой из

эластомерных фаз. Для нахождения Q и S необходимо определить содержание золь-фракции в вулканизате из комбинации каучуков, соотношение каучуков в золь-фракции вулканизата на основе комбинаций каучуков зависимость Q f(S) для вулканизатов из индивидуальных эластомеров .

Определение содержания золь-фракции в вулканизатах из индивидуальных каучуков и их комбинаций проводят по общепринятой методике зольгель анализа (1) со следующими изменениями. Для вулканизатов на основе смеси каучуков для полноты вымывания золь-фракции продолтаи тельность толуольной экстракции необходимо увеличить за 48 с (экстракцию проводят в токе аргона для предотвращения деструкции углеводорода каучука).

После проведения ацетоновой и толуольной экстракции образцы сушат сначала на воздухе, в течение 1 ч при 20°С, а затем в вакуум-шкафу при до постоянной массы.

Расчет степени равновесного набухания проводят по формуле

РН - Pt

(1)

Q

PC -Р Р, Рц и Pj. - масса исходного (после толуольной экстракции) и сухого образцов; оС - массовая доля нерастворимых образцов в толуоле, рассчитываемая по формуле Рци - масса нераствориьак образцов в толуоле (по рецепту), РСМ - масса смеси (по рецепту). асчет проводят по формуле Ро - PC PQ - Р Р, Рд и Р - масса исходного, после ацетоновой экстракции и экстракции растворителей образца. тносительное содержание каучуков ль-фракции вулканизата из комбинаций каучуков определяют методом ИК-спектроскопии. Вымывание зольфракции из вулканизата растворителе (четыреххлористый углерод СС ) про водят при со сменой последнего через каждые 2 сут в течение 10 сут (в атмосфере аргона для предотвраще ний деструкции углеводорода каучука Полноту вымывания контролируют, сопоставляя изменение массы образцо после золь-гель анализа и.после вым вания. Полученные 1%-ные растворы золь-фракций вулканизатов помещают разборные кюветы и снимают ИК-спеКт рь« на приборе ИК-20. Пример 1. Расчет степени н бухания эластомерных фаз серных вул канизатов СКИгСКМС в соотношении 80:20 (сера:сульфенамид Ц 1,5:1,0), вулк. 60, Т 143°С. Содержание золь-фракции в вулканизаторе из комбинации каучуков рав но 0,97. По данным ИК-спектроскопии .соотношение каучуков в золь-фракции вулканизата рассчитьшают по градуировочной зависимости. ЧбГО 0,74, Scr. - г5г 0,97 - 0,2-3-34 N, 3,38. С помощью зависимости Q f(S) по найденным значениям S, и Sj опре деляют Q и Q. Полученные значения S, 0,38, Qi 4,12, Sj 3,34, Q .5,40 являются исходными данными для расчета структурных параметров вулканизационной сетки рбзин из комбинаций каучуков. Одновременно Q, и Q можно определить по данным равновесного напряжения, вулканизатов С и Cj и рассчитать степень сшивания каждой фазы (1/М cd, и l/Mcoi-) по формуле / (Ч-Уг) К. v,(vr,-) 2 Vo - мольный объем растворителя .(для толуола V,, 106,5 см /г-моль); V - объемная доля каучука в набухшей системе; f - фунциоиальность поперечных связей (обычно равна 4), ft - константа взаимодействия каучук-растворитель (для СКИ-3 4 0,36, для СКМС ЗОАРК jw. 0,30). . где Q степень равновесного ., набухания вулкамизата, плотность каучука и растворителя соответственно (для СКИ-3 Р 0,93 г/смз, для СКМС - ЗОАРК Р 0,94 г/см, для толуола / 0,865 г/см). Б таблице представлены сравнительные данные структурньгх параметров сетки вулканизатов из смесей каучуков СКИ-3 и СКМС - ЗОАРК. Удовлетворительное совпадение значений степени сшивания (1/М ) эластомерных фаз, полученных двумя независимыми методами, свидетельствует о правомерности предлагаемого методического подхода для определения структурных параметров сетки ре7 ЗИН из смесей эластомеров. Пример 2. Для вулканизатов, наполненных техническим углеродом, экспериментальные значения степени равновесного набухания резин корректируют для учета эффекта ограниче- . ния набухания в присутствии наполнителя . Разность между экспериментально определяемой величиной доли каучука в наполненном вулканизате и характеризует степень взаимодействия полимер-наполнитель V - V где V - экспериментально определяемая величина доли набухшего каучука в наполненном вулканизате истинная обьемная доля каучука в набухшем наполненном вулканизате. Расчет степени сшивания проводят аналогично примеру 1.

§

Предлагаемый способ позволяет оце- погрешность предлагаемого способа нить степень сшивки каждого каучука, составляет 3-5%, что в сравнении с входящего в резиновую смесь,при этом известным в 3-А раза ниже.

1163262

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ СШИВАНИЯ КАУЧУКА в резине по величине золь-фракции в четыреххлористом углероде, отличающийся тем, что, с целью определения степени сшивания каучуков в резине на основе их смеси и повышения точности ощзе-деления, сначала берут 1%-ный раствор золь-фракции в четьфеххлористом углероде, снимают инфракрасные спектры, по градуировочным графическим зависимостям определяют количество каждого каучука в золь-фракции, а также их равновесное набухание в толуоле и затем рассчитывают степень сшивания каждого каучука М по формуле 1/ - н

80:20 0,38 0,34 4,12 5,40 60:40 0,28 2,33т 3,93 4,69 16,6 8,5 16,8 8,8 17,2 11,2 17,6 11,0