Модификация биологически активными системами синтетического полиизопрена (стр. 5 из 13)
Напряжение при удлинении вычисляется по формуле:
f = P/S ; [MПа]
где P – нагрузка при данном удлинении;
S = ab – площадь поперечного сечения образца;
b – ширина рабочего участка.
Прочность разрыва можно вычислить по формуле:
f = Pp/S ; [МПа]
где Рр – нагрузка при разрыве [44].
Рис. 4.1 Разрывная машина INSTRON 1122
Определение динамических характеристик резиновых смесей проводилось на вибрационном сдвиговом реометре фирмы "Монсанто" - роторном ODR. Применение в этом приборе микропроцессорной и компьютерной техники, использование высокочувствительных датчиков обеспечивает эффективный контроль качества и свойств, его использование значительно сокращает продолжительность проведения испытания, анализ и проведение расчетов.
Реомерт ODR
Тестируемый каучук помещают в уплотнение полости тестера, под начальное прессование обслуживанием меняющейся температуры. Двуконусный диск залегает среди пластов в тестируемом куске и вибрирует между малой амплитудой малого ротационного типа. Эта акция усиливается со сдвиговыми усилиями, направленными на исследуемый материал. И торсионная сила обуславливает колебания диска, зависящего от подвижных, негибких свойств каучука. Крутящий момент записывается автографически, как функция времени.
Директивная пропорционалность между крутящим моментом и
жесткостью не может быть ожидаемой, при всех условиях теста. Амплитуда колебаний составляет 1,
Аппаратура прибора состоит из следующих основных частей:
1 . амперметр
2. матричная полость(штамп)
3. матричный затвор (перегородки)
4. диск из прочной стали
5. дисковый колебатель (виброметр)
6. вращающаяся измерительная система, которая включает в себя отдельные части: измеритель, перо, температурный измеритель
7. колибрация крутящегося преобразующего датчика и записыватель Такие приборы применяют для определения скорости вулканизации
вместо определения физико-механических свойств по серии образцов, вулканизованных разное время. Применение реометров позволяет довольно точно выявить изменения концентрации агента вулканизации или состава вулканизующей системы, определить время достижения оптимума и вид плато вулканизации, изменения вулканизата при перевулканизации.
Рис. 4.2 Вибрационный сдвиговый реометр фирмы "Монсанто"
5. Экспериментальная часть
5.1. Влияние липидов на свойства СКИ-3 и резиновых смесей
на их основе
Представляло интерес исследовать влияние липидного остатка Rh. Caps на когезионные свойства СКИ-3 в сравнении с НК. Липидный остаток биомассы Rh. Caps вводили в СКИ-3 в виде раствора в хлороформе в количестве 0,03, 0,075 и 0,120 мас. ч. Показано, что при введении липидного остатка в каучук условное напряжение при 100%-ом растяжении уменьшается с увеличением его содержания (табл. 5.1).Также наблюдается уменьшение условной прочности при растяжении с возрастанием содержания липидного остатка в каучуке СКИ-3. При этом, относительное удлинение имеет экстремальный характер поведения с изменением содержания липидного остатка: максимальное значение соответствует образцам с содержанием 0,075 мас. ч. Также заметно, что относительное удлинение у образцов с введённым липидным остатком выше, чем у исходного СКИ-3. Таким образом, введение данного липидного остатка не способствует увеличению когезионной прочности резиновых смесей на основе СКИ-3 до уровня НК.
Таблица 5.1
Влияние липидного остатка биомассы Rh. Caps на когезионные свойства СКИ-3.
| Каучук | Содержание липидного остатка в каучуке, мас. ч. | Условное напряжение при 100%-ом растяжении, МПа | Условная прочность при растяжении, МПа | Относитель-ное удлинение, % |
| НК | - | 0,33 | 1,15 | 650 |
| СКИ-3 | - | 0,23 | 0,22 | 225 |
| СКИ-3 | 0,03 | 0,21 | 0,20 | 350 |
| СКИ-3 | 0,075 | 0,20 | 0,19 | 400 |
| СКИ-3 | 0.120 | 0,18 | 0,16 | 300 |
На основе, модифицированного липидами СКИ-3 были приготовлены резиновые смеси, состав которых приведен в таблице 3.13 .Смешение проводилось на лабораторных вальцах. Вулканизацию резиновых смесей осуществляли при температурах 150 оС, 155 оС. На вибрационном роторном реометре фирмы “Монсанто” оценивали комплекс вулканизационных свойств резиновых смесей.
Введение липидного остатка биомассыRhodobactercapsulatus существенно повлияло на вулканизационные характеристики резиновых смесей. Снижается индукционный период вулканизации с увеличением содержания липидного остатка в каучуке, также снижается время достижения оптимума вулканизации по сравнению с СКИ-3 (рис. 5.1). При введении в каучук 0,03 мас. ч., минимальный крутящий момент несколько уменьшается, однако при дальнейшем увеличении содержания липидного остатка наблюдается рост минимального крутящего момента. Введение в каучук 0,03 и 0,075 мас.ч. липидного остатка несколько увеличивает максимальный крутящий момент по сравнению с СКИ-3 (табл. 5.2). Кроме того, введение липидного остатка в количестве 0,120 мас. ч. приводит к существенному увеличению максимального крутящего момента, что приближает его к максимальному моменту резин на основе НК. Также наблюдается рост степени вулканизации и скорости вулканизации.
Таблица 5.2
Вулканизационные характеристики смесей на основе СКИ-3, модифицированного липидным остатком биомассыRhodobactercapsulatus (150о)
| каучук | Содержание Л.О. в каучуке, мас. ч. | Индукционный период вулканизации, TS | Время достижения оптимума вулкани зации, мин ТС(90) | Крутящий момент, ф*дм | Степень вулканизации, ф*дм Мmax- Мmin | Скорость вулканизации 1 (ТС(90)- TS) | |
 Мmin | Мmax | ||||||
| НК | - | 7,5 | 12,5 | 4,6 | 20,8 | 16,2 | 0,13 |
| СКИ-3 | - | 19 | 25 | 2,8 | 17 | 15,6 | 0,17 |
| СКИ-3 | 0,03 | 18,4 | 24,5 | 2,6 | 17,6 | 16,1 | 0,16 |
| СКИ-3 | 0,075 | 17,3 | 23 | 3 | 17,3 | 15,8 | 0,17 |
| СКИ-3 | 0,120 | 16,75 | 21,5 | 3 | 18,3 | 16,8 | 0,21 |
Как видно из рисунка 5.2 вулканизация ускоряется почти в два раза при увеличении температуры на 5 градусов. Следует отметить усиление влияния содержания липидного остатка в каучуке на вулканизационные характеристики резиновых смесей на основе СКИ-3: уменьшился индукционный период вулканизации, увеличивается значение максимального крутящего момента с увеличением содержания липидного остатка, самое высокое значение максимального крутящего момента у каучука СКИ-3 с содержанием 0,120 массовых частей липидного остатка, но минимальный крутящий момент ниже, нежели чем у других образцов, а следовательно самая высокая степень сшивания. Однако минимальный крутящий момент выше у образца с минимальным содержанием липидного остатка. Время достижения оптимума вулканизации существенно уменьшается, как это можно видеть из рисунка 5.2 и таблицы 5.5. Степень вулканизации остается неизменной (такая же, как и у СКИ-3) у образцов с липидным остатком 0,03 и 0,075,а при введении 0,120 масс.ч степень вулканизации резко возрастает. Наблюдается снижение времени достижения оптимума вулканизации, с увеличением содержания липидного остатка в резиновой смеси, однако происходит рост скорости вулканизации.
Таблица 5.3
Вулканизационные характеристики смесей на основе СКИ-3, модифицированного липидным остатком биомассыRhodobactercapsulatus (155о)
| каучук | Содержание липидного остатка в каучуке, мас. ч. | Индукционный период вулканизации, TS | Время достижения оптимума вулкани зации, мин ТС(90) | Крутящий момент, ф*дм | Степень вулканизации, ф*дм Мmax- Мmin | Скорость вулканизации 1 (ТС(90)- TS) | |
| Мmin | Мmax | ||||||
| НК | - | 4 | 7,8 | 5 | 20 | 14,9 | 0,26 |
| СКИ-3 | - | 13 | 17 | 3,3 | 17,5 | 14,3 | 0,25 |
| СКИ-3 | 0,03 | 11,6 | 14,3 | 3,3 | 17,5 | 14,3 | 0,37 |
| СКИ-3 | 0,075 | 9,5 | 11,8 | 2,9 | 17,3 | 14,3 | 0,43 |
| СКИ-3 | 0,120 | 7,9 | 10,5 | 2,5 | 18,1, | 15,6 | 0,42 |
Рассматривая влияние липидного остатка биомассы Rhodobactercapsulatus на зависимость напряжения от деформации было установлено, что у всех образцов резиновых смесей на основе СКИ-3 наблюдается резкий скачок упруго-прочностных характеристик практически при одном и том же значении деформации (рис. 5.5), причем, наиболее заметно положительное влияние 0,075 м.ч липидного остатка биомассыRhodobactercapsulatus на увеличение условного напряжения.
