Использование магниевой лактамсодержащей комплексной соли

Использование магниевой лактамсодержащей комплексной соли (млкс) в
качестве вулканизующего агента для фторкаучуков
А.Ф. Пучков, Е.В. Черняк, В.Ф. Каблов
Волжский политехнический институт (филиал)
Волгоградского государственного технического университета. Волжский. Россия.
www.volpi.ru
Фторкаучуки - класс фторполимеров специального назначения, так как
используются для изготовления резин, эксплуатируемых в экстремальных условиях относительно высокая температура 200-300С и среда, представленная нефтепродуктами.
В качестве вулканизующих агентов для фторкаучуков применяют перекисные, диаминные
и бисфенольные системы. Также рассматривается возможность использования в качестве
вулканизующего агента лактамсодержащего комплекса (ЛК). Получение комплексов ɛкапролактама в расплаве – новое направление химии комплексных соединений.
Прерогатива в образовании ЛК в расплаве принадлежит, прежде всего, ɛкапролактаму. Со многими органическими соединениями как, например, жирными
алифатическими кислотами (стеариновой [1], олеиновой), ароматическими – салициловой
кислотой, первичными и вторичными диаминами, ɛ-капролактам образует простые
эвтектики с относительно небольшой температурой плавления и низкой вязкостью. В
свою очередь, это дает возможность использовать такие бинарные сплавы как
дисперсионную среду для синтеза комплексных соединений. К тому же, известный
конформизм ɛ-капролактама способен существенно увеличить термодинамическую
подвижность соседствующих с ним молекул других веществ и, тем самым, уменьшить
затруднения для осуществления различного рода химических реакций или вхождения
нейтральных молекул в лигандную сферу комплексных соединений. Эти особенности
поведения ɛ-капролактама были заложены для синтеза ЛК.
Синтез ЛК осуществлялся при разных температурах: 80, 125 и 150С.
Соответственно этому приведена аббревиатура полученных соединений: диспрактол Mg80, диспрактол Mg-125, диспрактол Mg-150.
Для подтверждения структуры комплекса были проведены термический и ИКспектральный анализы, которые являются достаточным основанием для характеристики
полученного продукта как комплексного соединения.
Применение комплексных соединений для вулканизации фторкаучуков известно
[2]. Прежде всего, это салицилальимин меди для СКФ-32. Основным же вулканизующим
агентом для СКФ-26 является бифургин (бис-фурилиденгексаметилендиимин).
Были приготовлены резиновые смеси, составы которых приведены в табл. 1.
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
Таблица 1 – Рецепт резиновой смеси на основе СКФ-26
Составы, мас.ч.
контр. 1
2
3
2'
3'
СКФ-26
100
100 100 100 100 100
MgO
15
12
12
12
12
12
П-803
15
15
15
15
15
15
Бифургин
5
5
5
5
Диспрактол Mg-80
3
Диспрактол Mg-125 3
8
Диспрактол Mg-150 3
8
Ингредиенты
Основным положительным фактором в действии исследуемых веществ является
снижение вязкости резиновых смесей (исходя из минимального крутящего момента), что
особенно важно для их реализации в условиях изготовления деталей литьем под
давлением.
Таблица 2 – Реометрические характеристики резиновых смесей на основе CКФ-26
Показатель
Шифр резиновой смеси
контр. 1
2
3
2'
3'
Минимальный крутящий момент, ML, 8,28
7,67
7,46
7,32
8,76
8,35
Нм
Максимальный крутящий момент, MH, 12,32
11,16 10,82 10,47 9,65
9,10
Нм
3,78
2,60
2,72
2,60
7,09
6,38
Время начала вулканизации, s, мин
Время
достижения
оптимума 37,32
21,50 23,39 19,84 30,94 26,22
вулканизации, 90 мин
Скорость вулканизации, мин-1
2,98
5,29
4,84
5,80
4,19
5,04
Из приведенных в табл. 2 данных видно, что скорость вулканизации резиновых
смесей, содержащих МЛКС, выше скорости вулканизации контрольной резиновой смеси.
Как оказалось, влияние диспрактолов на модули и прочностные свойства вулканизатов не
столь существенно. Об этом свидетельствуют данные физико-механических испытаний
вулканизатов смесей, в составе которых кроме бифургина присутствуют диспрактолы
(табл. 3). Лишь увеличение относительного удлинения при разрыве, при практически
неизменной величине остаточного, характеризует диспрактолы как соагенты,
потенциально способные улучшить упруго-прочностные свойства вулканизатов в целом.
Таблица 3 – Физико-механические показатели вулканизатов
Шифр резиновой смеси
Нормированн
ое значение
контр. 1
2
3
2'
3'
показателя
Условное напряжение при 9,7
7,7
6,9
6,4
7,6
6,8
100% удлинении, МПа
Условная прочность при 13,2
12,5 12,3 12,3 11,9
11,0
не менее 12
растяжении, МПа
Относительное удлинение 153
190 203 210 290
247
не менее 150
при разрыве, %
Остаточное
удлинение 0
0
4
4
8
4
после разрыва, %
Показатель
Тем не менее, отмеченное влияние диспрактолов на эффект структурирования было
использовано в опытах, в которых последние представлены как вулканизующие агенты.
Можно отметить явный структурирующий эффект и считать диспрактолы
действительными агентами вулканизации, судя по тому, что вулканизатам обеспечивается
необходимый уровень прочностных показателей.
Таким образом, -капролактам является не только комплексообразователем, но и,
выполняя роль дисперсионной среды, способствует получению комплексных соединений
с веществами, используемыми для их получения, в данном случае этим веществом
явилась салициловая кислота. С помощью физико-химических методов анализа была
идентифицирована предполагаемая структура комплексного соединения. Показана
возможность вулканизации фторкаучуков продуктами комплексного соединения.
Литература
1.
Пучков А.Ф. Свойства бинарного сплава -капролактам-стеариновая кислота /
Пучков А.Ф., Талби Е.В. // Каучук и резина. - 2006. - № 6. С. 21-24.
2.
ГОСТ 18376-79 Фторкаучуки СКФ-26 и СКФ-32.