ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 157
Скачиваний: 0
Степень сшивания иногда можно увеличить с помощью бифунк ционального триаллилизоцианурата [1 , 10], в этих случаях пере киси требуется меньше.
Температура вулканизации. Скорость разложения перекиси на свободные радикалы зависит от температуры. Взаимодействие сво бодных радикалов с полимером протекает быстрее, и поэтому ре акция разложения определяет скорость процесса. Продолжитель ность вулканизации при различных температурах рассчитывают по графику аналогичному тому, который приведен на рис. 7.3. При условии, что высокие температуры не оказывают иного влияния, кроме ускорения разложения перекиси, свойства материалов, вулка низованных при различных температурах, должны быть в общем оди наковыми. Это и подтверждается на примере вибратана 5004, отвержденного при 150, 177 и 204 °С [13]:
Р е ц е п т у р а , |
ч |
I |
И |
п і |
IV |
V |
|||||
|
|
|
|
|
|||||||
Вибратан 5004 |
• • |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
|||||
Стеариновая |
кислота |
0,25 |
0,25 |
0,25 |
0,25 |
0,25 |
|||||
Сажа |
HAF . . . . |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
|||||
Дикап |
40С |
• |
• • • |
4 |
3 |
4 |
3 |
4 |
|||
|
Р е ж и м |
|
|
|
|
|
|
||||
Температуравулкани |
150 " |
177 |
177 |
204 |
204 |
||||||
зации, |
°С |
|
• • • |
||||||||
Продолжительность |
45 |
3 |
3 |
2 |
2 |
||||||
вулканизации, |
мин |
||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||
С в о й с т в а |
|
|
|
|
|
|
|||||
Сопротивление |
раз |
295 |
295 |
291 |
293 |
302 |
|||||
рыву, |
кгс/см2 |
• |
• • |
||||||||
Относительное |
удли |
400 |
660 |
470 |
560 |
450 |
|||||
нение, |
% |
|
. . . . |
||||||||
Напряжение |
при |
|
|
|
|
|
|||||
300% |
удлинении, |
203 |
105 |
160 |
128 |
168 |
|||||
кгс/см2 |
|
|
|
|
|||||||
Сопротивление |
разди |
98 |
80 |
98 |
102 |
96 |
|||||
ру (Die С), |
кгс/см |
||||||||||
Твердость по Шору А |
68 |
68 |
70 |
65 |
70 |
Тот факт, что скорость разложения перекиси зависит только от температуры, позволяет перерабатывать эти материалы литьем под давлением (шприцеванием) при высоких температурах и с ко ротким циклом вулканизации. Общая продолжительность цикла сни жается благодаря использованию максимально допустимых темпера тур цилиндра и сопла, не вызывающих разложения перекиси. Тем пература может меняться от 60 до 90 °С; во втором случае общая продолжительность цикла значительно ниже, чем в первом. Боль шое значение имеет и температура формы. Так, при 200 °С продол жительность вулканизации составляет всего 2 мин.
7.3.2. Влияние наполнителей
Для полиуретанов, вулканизованных перекисью, в ка честве наполнителей чаще всего применяются сажа и двуокись кремния в количестве 10—50 ч. наполнителя на 100 ч. полимера,
но обычная норма составляет 20—25 ч. Ниже приведены свойства урепана 640 («Фарбенфабрикен Байер») с сажей и кремниевыми наполнителями [2]:
|
|
|
Р е ц е п т у р а , ч. |
і |
п |
|
|
|
|
|
|
||
Урепан |
640 |
|
|
100 |
100 |
|
Сажа HAF |
|
|
|
20 |
— |
|
Двуокись кремния с высоким усиливающим действием |
— |
20 |
||||
Перекись |
|
|
отрет-бутилкумила |
З |
3 |
|
Триаллилизоцианурат |
|
1 |
1 |
|||
|
|
|
С в о й с т в а |
|
|
|
Твердость |
по Шору А |
|
62 |
65 |
||
Сопротивление |
разрыву, кгс/см2 |
288 |
281 |
|||
Относительное |
удлинение, |
% |
380 |
450 |
||
Эластичность по отскоку, |
% |
43 |
37 |
|||
Сопротивление |
раздиру (кольцевой образец), кгс/см |
22 |
20 |
|||
Потери при истирании, мм3 |
45 |
60 |
||||
Остаточная деформация при сжатии, % |
|
|
||||
24 |
ч при 70 °С |
|
12 |
18 |
||
24 |
ч |
» |
100 °С |
|
25 |
50 |
При использовании сажевого наполнителя материал имеет обычно лучшие характеристики, в частности меньшую .остаточную дефор мацию при сжатии, более высокую эластичность по отскоку и стой кость к истиранию.
7.3.3. Комбинированные сшивающие агенты
на основе перекиси и диизоцианата
Перекись и диизоцианат совместимы и могут быть с ус пехом использованы вместе для вулканизации полимеров. Из диизо цианатов наиболее часто применяется димер ТДИ, который значи тельно увеличивает твердость эластомеров и гидролитическую стой кость. Оба эти свойства характерны для двух вальцуемых материа лов фирмы «Дженерал Тайер энд Раббер», известных под торговым названием «Джентан S и Джентан SR». При добавлении 4 ч. диизо цианата на 100 ч. джентана SR твердость материала по Шору А увеличивается от 56 до 77 [14]. Напряжение также увеличивается. Остаточное сжатие остается неизменным до 70 °С, но при темпера туре выше 100 °С значительно возрастает у всех трех эластомеров. Композиция с 4 ч. диизоцианата — единственная из трех, выдер живающая 70 ч в кипящей воде. Свойства этих композиций * при ведены ниже (вулканизация — 20 мин при 160 °С, дополнительная вулканизация — 24 ч при 150 °С):
* Джентан SR — 100 ч., стеариновая кислота — 0,2 ч., сажа FEF, 40% пере кись дикумила на карбонате кальция — 4 ч., димер ТД И — 4 ч. ( I I I ) , 2 ч. (II) и без ТДИ (I).
|
|
С в о й с т в |
|
а |
|
|
|
І |
п |
Ш |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Твердость |
по |
Шору |
А |
|
• |
кгс/см2 |
|
56 |
71 |
77 |
|||||
Сопротивление |
разрыву, |
|
191 |
240 |
207 |
||||||||||
Относительное |
удлинение, |
% |
|
. . . |
610 |
400 |
330 |
||||||||
Напряжение |
при |
|
300% |
|
удлинении, |
87 |
167 |
207 |
|||||||
Остаточная деформация, |
при |
сжатии, |
|||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||
% |
ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
14 |
|
22 |
при |
70 °С • |
• |
• |
|
|
|
|
— |
||||||
70 |
ч |
» |
100 |
°С |
• |
• |
|
|
|
|
34 |
45 |
|||
70 |
ч |
» |
120 |
°С |
• |
• |
|
70 |
ч в |
кипя |
52 |
70 |
80 |
||
После |
выдержки в течение |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
щей |
|
воде |
|
кгс/см2 |
|
|
|
|
||||
Сопротивление |
разрыву, |
|
Испытания |
Сильная |
101 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
невозможны |
деструкция |
|
|
Относительное |
удлинение, |
% |
|
. . . |
из-за |
То же |
350 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сильной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
деструкции |
|
|
|
Твердость |
по |
Шору |
А |
|
• |
|
• |
|
|
То же |
26 |
64 |
Ниже показано влияние на свойства полимеров марки джентан* дополнительной вулканизации димером ТДИ при 150 °С в тече ние 24 ч:
|
|
|
|
|
|
Д ж е н т а н S Д ж е н т а н Д ж е н т а н |
Д ж е н т а н |
||
|
|
|
|
|
|
|
S + 4 ч. |
S R |
S R + 4 ч. |
Твердость |
по Шору А |
|
|
|
|
Т Д И |
|
Т Д И |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
без дополнительной |
вулка |
|
|
|
|
||||
низации |
|
|
|
|
66 |
77 |
64 |
75 |
|
с дополнительной |
вулкани |
|
|
|
|
||||
зацией |
|
|
кгс/см2 |
62 |
76 |
69 |
80 |
||
Сопротивление |
разрыву, |
|
|
|
|
||||
без дополнительной |
вулка |
|
|
|
|
||||
низации |
. . . . |
. |
. . |
346 |
346 |
326 |
369 |
||
с дополнительной |
вулкани |
|
|
|
|
||||
зацией |
|
|
|
|
253 |
315 |
216 |
263 |
|
Относительное |
удлинение, |
% |
|
|
|
|
|||
без дополнительной |
вулка |
|
|
|
|
||||
низации |
|
|
|
|
560 |
420 |
560 |
450 |
|
с дополнительной |
вулкани |
|
|
|
|
||||
зацией |
|
|
|
|
640 |
430 |
670 |
370 |
|
Остаточная |
деформация |
при |
|
|
|
|
|||
сжатии ** (22 ч при 70 °С), % |
|
|
|
|
|||||
без дополнительной |
вулка |
|
|
|
|
||||
низации |
|
|
|
|
15,5 |
15,6 |
15,1 |
14,5 |
|
с дополнительной |
вулкани |
|
|
|
|
||||
зацией |
|
|
|
|
29,2 |
17,1 |
14,1 |
16,5 |
|
После выдержки |
в воде |
при |
93 °С |
|
|
|
|
||
в течение 72 |
ч |
|
|
|
|
|
|
||
Сопротивление |
разрыву, |
% |
из |
|
|
|
|
||
менения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
без дополнительной |
вулка |
|
|
|
|
||||
низации |
|
|
|
|
—33 |
—14 |
—6 |
—4 |
|
с дополнительной |
вулкани |
|
|
|
|
||||
зацией |
|
|
|
|
—48 |
—19 |
—19 |
—9 |
* |
Д ж е н т а н SR с 4 ч. Т Д И х о р о ш о в ы д е р ж и в а е т испытание в горячей воде |
и б е з д о п о л н и т е л ь н о й в у л к а н и з а ц и и . |
|
** |
В у л к а н и з а ц и я в течение 30 мин при 160 °С. |
|
|
Д ж е н т а н S Д ж е н т а н Д ж е н т а н |
Д ж е н т а н |
||
|
|
|
S|-4 4. |
S R |
S R + 4 4. |
|
|
|
Т Д И |
|
Т Д И |
Напряжение при 300% |
удлине |
|
|
|
|
нии, % изменения |
|
|
|
|
|
без дополнительной |
вулка |
|
|
|
|
низации |
|
—64 |
—27 |
—9 |
+ 2 |
с дополнительной |
вулкани |
|
|
|
|
зацией |
|
—69 |
—6 |
—6 |
0 |
Относительное удлинение, % из |
|
|
|
||
менения |
|
|
|
|
|
без дополнительной |
вулка |
|
|
|
|
низации |
|
+ 4 6 |
+ 1 4 |
+ 1 1 |
0 |
с дополнительной |
вулкани |
|
|
|
|
зацией |
|
+ 4 3 |
+ 7 |
+ 1 1 |
—12 |
Твердость по Шору А, % |
изме |
|
|
|
|
нения |
|
|
|
|
|
без дополнительной |
вулка |
|
|
|
|
низации |
|
—12 |
—2 |
—3 |
—1 |
с дополнительной |
вулкани |
|
|
|
|
зацией |
|
—14 |
—4 |
—6 |
—1 |
7.4. Системы, вулканизованные серой
Обычные полиуретановые композиции не пригодны для серной вулканизации, поскольку сложные и простые полиэфиры и диизоцианаты не имеют ненасыщенных связей, которые могли бы связываться серой. Однако при необходимости можно создать си стемы с введением ненасыщенности, заместив часть полиола ненасы щенным диолом, например моноаллиловым эфиром глицерина. При взаимодействии последнего с диизоцианатом и простым или сложным полиэфиром с недостатком изоцианата получается материал, ко торый можно вулканизовать серой. Подобные материалы существуют, но еще не нашли такого широкого применения, как системы, вулка низуемые перекисью и диизоцианатом. Химические связи в эласто мерах, сшитых серой или перекисями, более стабильны, и это при водит к снижению прочности полимера, так что в него необходимо вводить усиливающие наполнители. Ненаполненные системы, сши тые серой, обладают, однако, более высокими характеристиками, чем системы, сшитые перекисью; к тому же они обычно легче пере рабатываются. Недостаток их в том, что из-за низкого содержания двойных связей в полимере он требует очень активного ускорителя, который уменьшает стабильность других групп, что приводит к сни жению гидролитической стойкости. Ниже сравниваются различные вулканизующие системы для двух таких полиуретановых материа лов, обозначенных буквами А и Б. Полиуретан А [1] получен на основе полиэтиленполипропиленадипината, ТДИ и моноаллилового эфира глицерина; полиуретан Б — н а основе полиэтиленбутиленадипината, МДИ и различных аллильных соединений. Последние являются продуктами реакции бисхлорформиата и 1,4-бутандиола с iV-алилэтаноламином: