Способ определения летучих продуктов вулканизации Советский патент 1986 года по МПК B29C35/02 G01N33/44 

Изобретение относится к физически испытаниям резин и может быть использовано при разработке режимов вулканизации с учетом допустимой продолжительности вулканизации, при которо сброс давления не вызовет образова- ния в резине пор вследствие расширения летучих.

Цель изобретения - определение растворимости летучих продуктовj а также минимальной степени вулканизации, при которой исключается выделе ние летучих из вулканизата.

Образец резиновой смеси насыщают родой и воздухом при комнатной тем- пературе Т„ и максимальном давлении р 3,0-4,5 МПа не менее 24-48 ч

макс

ЧТО обеспечивает предельное насыщение газами и влагой при диффузии их по образцу резиновой смеси. Гермети™ зируют насыщенный образец,, сохраняя в нем и Тд, после чего снижают давление до выбранного значения 0,,5 МПа, при этом определяют мгновенное изменение ДУ, объема об разца, характеризз ющее растворимость

б газов в смеси 1

A%/v е,(Р„„,.-Р, )-.

Затем при , const нагревают обра зецс темпом ДТ/л 0,8-26,5 град/с, обеспечивающим установление одинаковой по толщине образца темлературы

-Г™ i

лГ

до достижения такой

Н-П

насыщения

температзфы Т 159,,9-217,8°С5 которая выше температуры Т пара при давлении Р и которая устанавливается за продолжительность (. - i- ранее конца неизотермического индукционного периода вулвсанизации .HMQ . реакции вулканизации, т.е. тогда, когда реакция еще не началась

Производят снижение давления до Р 0,2-0,4 МПа и опредехгяют мгно венное изменение uV объема, ха- рактеризукнцее суммарную раствори - месть 6у газов и паров:

V

Pi

PgX

растворимость паров 6(

Устанавливают постоянную Tei mapa- туру т и давление Р и вулканизуют образец до достижения времени, со- ставлякяцего от оптимального нременн вулканизации tom- при Т,

ч

Если за периодТ -Т выделяется избыточное над растворимым количество летучих продуктов вулканизации, объем образца увеличивается. В момент t сбрасывают давление до атмосферного Рр и определяют первое мгновенное приращение объема AV , характеризующее растворимость летучих при данной степени вулканизации:

а, Av,(p - р),

растворимость 6 остаточных летучих продуктов вулканизации составляет

ь (). Последовательно производят снижение давления до Р и повышение до Pj с соотношением до продолжительности действия (сброс-повышение) не более 1:10, устанавливая продолжительность L собственно изотермической вулканизации при Т , при которой во время сброса давления прекращается прирост объема образца.

1 1инимальная продолжительность и степень изотермической вулканизации, при которых исключается выделение ле-

тучих, составляют соответственно

,V 1

-п 1

где ,кo.т, ИНДУКЦИОННЫЙ период реак ции вулканизации при -Т,/.

Кинетика и степень 8,, вулканизации определены специальными методами, например реометрическими или вулка- метрическими,

На чертеже показано устройство для осуществления способа.

Для осуществления способа используется плунжерная пресс-форма 1 с индикаторами 2 перемещения нагружаемого переменными грузами 3 плунжера 4. Пресс-с1юрма герметизирована резиновыми уплотнителями 5, уплотняющими также кольцевые каналы 6, выточку 7 и термопару 8, размещенную в центре нагреваемого от нагревателя 9, имеющего программный задатчик 10 температуры, испытуемого образца.

При насьщении воздухом и влагой прессуют образец под максимальным дав- лением Р,., создаваемым от перемен-. ньк грузов,.например, давлением жидкости Б гидроцилиндре, открывая кольцевую выточку 7 в плунжере путем перемещения соответствукщего.уплотнителя 5 в канале 6 и подавая по ней воду и воздух под давлением . По окончании насыщения, происходящего при комнатной температуре не менее 24 ч.

уплотняют кольцевую выточку 7. Отсчитывают начальные показания индикаторов 2 (начальный отсчет показывает начальную высоту запрессованного об- гразца в гнезде пресс-формы известного диаметра, т.е.-объем образца V), Устанавливают на нуль шкалы индикаторов 2 перемещения плунжера 4 при увеличении объема образца.

Сброс давления с До Р, производят, меняя грузы 3, например, давление жидкости в гидроцилиндре с учетом соотношения площадей образца и гидроцилиндра и массы плунжера. Из- меряют изменение дУ объема V образца по индикаторам 2.

На программном задатчике 10 температуры (T-t) задается режим нагрева

т т +-L

fAt Л- (VЛ V

при L L.и L I

от . и Т Т , где оптимальное время вулканизации резиновой смеси в период собственно вулканизации при Т const. Включают нагреватель 9. По термопаре 8 контролируют исполнение заданного температурного режима.

Периодические сбросы и повышения давления во время изотермической вулканизации производят с помощью заранее настроенного программного регулятора 11 давления (P-t). Регулято 11 давления сбрасывает также вес i плунжера 4 при разгрузке образца до атмосферного давления Р. При сбросах давления фиксируют практически мгновенное изменение объема образца по индикаторам 2.

П р и м е РО Наполненную брекер- ную резиновую смесь на основе СКИ-3 в виде образца толщиной 3,93 мм, диаметром 65 мм, т.е. объемом V 13,125 см с коэффициентом температуропроводности а 0,1 46-10 насьпдают при Т 25 С под давлением 3 МПа. Сила, действующая на прессе, равняется 1000 кгс. При сбросе давления до Р 0,63 МПа определяется растворимость газов (преимутце- ственно воздуха) из полученных при V 13,125 &V, 4,5 см, поскольку ДУ, /V 5, /Р„„к :. - PI ) то &, OiV,/CV(P - Р, ) 1,45 /(см . МПа).

Выбирают темп нагрева лТ/д с 1,2 груд/с. В центре образца за I 120 с достигается температура 169°С при индукционном периоде неизотермического процесса неиг

290534

150 с), в.то время как соответствующий изотермический индукционный

т 90 с, т.е. LKHO неилм , ,

10

П ерИОД l,(

.T, причем Т„ укладывается в интервал Т (1,05-1,10)1 7,„, 540 с, собственно вулканизации, без индукционного периода, а с долей & 0,75 не- изотермического индукционного периода, т.е. 120/150 0,75, реальная продолжительность процесса до оптимума (в неизотерме) 1 (120+540) с, а при изотермическом процессе Т

А .Т

const имеют t.

630 с.

5

опт

т.е.

Ч

0

; Выбирают 1„ 0,1

л,лич1 ч

0,llonT.T. + й -инч нв«. 183 с. СНИX

жается при i. давлении с Р, до Р 0,3 МПа и определяется прирост объема, т.е. определяют А 5,2 см, откуда

- о, / V(P, -Р )/ 1 ,47 см V(cM -Mna) .. а растворимость паров 6 0,02 I(см - МПа). Следующее снижение при

1 0,2 ionT + 120 246 с производят 5 до атмосферного давления Р , и получают AV 3,88 см или б 1,48 /(), или & 0,1 () растворимость летучих продуктов собственно реакции вулканизации 6 6 - п 6, , последующие снижения и подъемы давления для определения минимальной продолжительности вулканизации при Т, при которой летучие не расширяются, производятся в соотношении по времени сброс-подъем 1:10.

0

5

В данном примере оптимум

гг. составляет 630 с, а снижение с Р до Р, т.е. от 0,3 к 0,1 МПа реализовывают с период 1ми 63 и 6 с до тех пор, пока 0 прекратилось приращение объема лУ ; , причем при каждом последующем снижении (. 2,...,N)

ду,.,ДУ,

При периоде от снижения к снижению в 63 с. при каждом i-ом сбросе добав- лялось л Ojiton-r. . Если общее количество сбросов равно N при i « 1, 2,..,, N, то при Т величина 1 „и„ - минимальное время вулканизации - равно 0,1 КЧо„, . В данном при- мере получают N 3, т.е. 0,3 200 с. Для брекерной резины г достаточно получать (О, l-0,2)t,f , для протекторной резины (0,2-0,4)tor, Таким образом, растворимость воз- 5 духа 5 1,45 (), паров воды 6 0,02 () , лету чих продуктов вулканизации б - 0,01 ().

При других параметрах способ в соответствии с данными осуществляется аналогичным образом -4.

4,5

24

48

Р.... 3 24

Р.а..А,5 48

Условия нижнего предела насыщения воздухом и водой резиновой смеси

Высший предел давления прессования

Не достигается предельного насыще - ния

Трудно реализовать прессование (высокое усилие прессования)

Т . 05Т,п.

159,9

Т, - 1,1Т„„26,5

217

Т, ,05Т,,,8

Т,1,1Т,,5

табл.

Таблица 1 Наблюдение

Таблица 2

Продолжительность нагрева t меньше инд,периода

.

То же

Продохсжительность нагрева больше ИНД.периода

Нел;ьзя реализовать температуру нагрева

I

2 3

0,2

0,4

Р, 0,2

4 Р, 0,4

Обеспечивается выделение летучих продуктов -

Недостаточно для снижения до , мала точность измерения iVj

Большое uVj формоизменение при расширении летучих продуктов

В зависимости от состава резины может быть достигнутой

ИНН

Может не окончиться индукционный период вулканизации

15

Может быть превышено iТаблица 3

Таблица 4

тава

ИНН

-t

11

7

г

hm

f/

Редактор M. Бланар

Составитель В, Шуралев

Техред Н.Бонкало Корректор Е. Рошко

Заказ 2407/13 Тираж 6АОПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

ЛрдиэвоДственно полиграфическое преддриятие, г. Ужгород, уд. Проектная, 4