Влияние технического углерода (П367Э) на электропроводность резин

До недавнего времени улучшения электрических характеристик резин шло экстенсивным методом, т.е. снижение удельного объёмного электросопротивления материала осуществлялось путём увеличения содержания электропроводного наполнителя. Однако, в этом случае, после достижения оптимума наполнения при дальнейшем увеличении содержания электропроводного технического углерода в композиции происходит резкое возрастание вязкости резиновой смеси (чему способствует большая адсорбционная поверхность электропроводного наполнителя), снижение упругопрочностных свойств резин, повышение их стоимости. При этом выигрыш в электрических характеристиках материала при наполнении выше 50 масс. ч. небольшой

Наиболее важной характеристикой электропроводных резин является показатель их удельного объёмного электросопротивления, который определяли потенциометрическим методом непосредственно после вулканизации образцов (при оптимальном времени вулканизации) и после их нормализации в воздушном термостате при t= 120⁰С в течение 1 часа. Исследования показали, что для получения электропроводной резины необходимо ввести в каучук не менее 30 масс.ч. технического углерода марок П367Э. Таким образом, на величину показателя ρ v резин оказывают влияние сразу три фактора: содержание наполнителя, его дисперсность и структурность. Порядок введения наполнителей оказывает влияние на формирующуюся углерод-эластомерную структуру и, соответственно, на ρ v материала. Наилучшим комплексом электрических свойств обладают резины, изготовленные по режиму смешения, при котором электропроводный

наполнитель вводится в эластомерную матрицу, уже содержащую грубодисперсный технический углерод марки П803.

Сера (S)

Се́ ра — элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI группы), третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 16. Проявляет неметаллические свойства. Обозначается символом S. В водородных и кислородных соединениях находится в составе различных ионов, образует многие кислоты и соли. Многие серосодержащие соли малорастворимы в воде.

Сера существенно отличается способностью образовывать устойчивые цепочки и циклы из атомов. Наиболее стабильны циклические молекулы S₈, имеющие форму короны, образующие ромбическую и моноклинную серу. Это кристаллическая сера — хрупкое вещество жёлтого цвета. Кроме того, возможны молекулы с замкнутыми (S₄, S₆) цепями и открытыми цепями. Такой состав имеет пластическая сера, вещество коричневого цвета, которая получается при резком охлаждении расплава серы (пластическая сера уже через несколько часов становится хрупкой, приобретает жёлтый цвет и постепенно превращается в ромбическую).

Серу применяют для вулканизации каучука. Ее добавляют в количестве, не превышающим 3 масс.ч. на 100 масс.ч каучука, сохраняя эластичность резины. При концентрации серы 30 - 50 % частота поперечных связей так велика, что эластичность полностью исключается; полученный после вулканизации твердый материал называют эбонитом.

Для введения в резиновые смеси используют серу в тонкодисперсном состоянии. В резиновой промышленности обычно применяют природную молотую серу высшего сорта.

Для вулканизации каучуков, содержащих двойные связи, сера применяется совместно с ускорителями и активаторами вулканизации. В отсутствие ускорителей вулканизации структурирование непредельных каучуков проходит очень медленно и требует затрат большего количества энергии. При повышенной температуре (выше 150°С) происходит раскрытие восьмичленного цикла серы по ионному или радикальному механизму в зависимости от природы примесей, содержащихся в каучуке и переход ее серы в активное состояние.

Активированная сера взаимодействует с реакционноспособными участками молекул каучука (например, с α -метиленовыми группами или двойными связями). При этом образуется некоторое количество поперечных полисульфидных связей или персульфгидрильных групп, которые в дальнейшем перегруппировываются с образованием связей различных типов – полисульфидных с меньшей сульфидностью, дисульфидных и др. Основная часть серы в остутствие ускорителей вулканизации присоединяется к цепочкам НК внутримолекулярно с образованием циклических сульфидов.

Резины, полученные с применением серы, характеризуются высокой прочностью при растяжении и большой выносливостью при многократных деформациях, что обусловлено наличием в структуре вулканизата полисульфидных поперечных связей

Использованная литература:

1. Корнев А.Е., Буканов А.М., Шевердяев О.Н. «Технология эластомерных материалов»: Учебник для вузов. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: НППА «Истек», г. Москва, 2009. – 504 с.
2. В.Ф.Суровикин, д.т.н. (главный редактор), С.В. Орехов, к.т.н., Н. К. Кореняк, Г. В. Сажин, В. А. Руденко. «Получение и свойства элетропроводящего технического углерода» сборник научных трудов. ЦНИ ИТЭнефтехим. 1981год.
3. Курс лекций
4. Интернет