Поверхностная обработка армирующих наполнителей смесью фенилметана и полибутадиена для повышения адгезии с эластомером

Актуальной задачей в материаловедении при получении композитных эластомеров является применение высокомодульных волокон, обладающих повышенными технологическими и эксплуатационными свойствами. Наиболее известные армирующие наполнители – базальто-, стеклои углеволокна, обладающие высокой химической инертностью. Поэтому с введением данных наполнителей в эластомер встает вопрос о повышении их сцепления с резиновой матрицей, что позволит повысить надежность и долговечность материала при эксплуатации. В работе приводится метод повышения адгезии между адгезивом и субстратом за счет поверхностной обработки армирующих тканей резиновой смесью, предварительно растворенной в фенилметане (толуол). Полученные материалы исследовали на упругопрочностные свойства, износостойкость, твердость и величину адгезии. Также было проведено изучение микроструктуры в объеме материала, поверхности трения и места расслоения. По результатам проведенных испытаний на растяжение наблюдается общая тенденция по повышению значений пределов прочности до 1,6 раза и снижению показателей относительного удлинения до 2 раз. Проведенные испытания на износостойкость показали снижение значений на 10–20 % у образцов с поверхностной обработкой ткани растворенной смесью, при этом наблюдается повышение значений твердости. Поверхностная обработка тканей приведенным методом перед вулканизацией позволила повысить значения адгезии от 1,2 до 3 раз.

1. Сокольская М.К., Колосова А.С., Виткалова И.А., Торлова А.С., Пикалов А.С. Связующие для получения современных полимерных композиционных материалов. Фундаментальные исследования. 2017;10(2): 290–295.

2. Колосова А.С., Сокольская М.К., Виткалова И.А., Торлова А.С., Пикалов Е.С. Наполнители для модификации современных полимерных композиционных материалов. Фундаментальные исследования. 2017; 10(3):459–465.

3. ИТС 32-2017. «Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Производство полимеров, в том числе биоразлагаемых».

4. Корнев А.Е., Бобров А.П., Кузин В.С., Звезденков К.А. Использование неодимовых каучуков в резинах протекторов и боковин шин. Каучук и резина. 2004;6:7–10.

5. Алексеев А.Г. и др. Большой справочник резинщика. Ч. 1. Резины и резинотехнические изделия. Под ред. С.В. Резниченко, Ю.Л. Морозова. М.: ООО «Издательский центр «Техинформ» МАИ», 2012; 735 с.

6. Литвинов М.Ю. Анализ микроструктуры цисбутадиеновых каучуков с помощью спектроскопии ЯМР. Вестник современных исследований. 2018; 9.1(24):2472–50.

7. Ильин В.М., Резова А.К. Бутадиеновый каучук: мощности и фирменная структура производства в мире. Каучук и резина. 2015;5:46–51.

8. Яковлев B.А., Гавриленко И.Ф., Бондаренко Г.Н., Чаусова О.В. Полимеризация бутадиена под влиянием неодимовых катализаторов, нанесенных на оксидные носители. Высокомолекулярные соединения. Серия Б. 2006;48 (8):1519–1522.

9. Панкратьева У.В., Кудяков К.Л. Опыт применения стекловолокна и стеклокомпозитов для армирования бетонных конструкций. Томск: Избранные доклады 65-й Юбилейной университетской научнотехнической конференции студентов и молодых ученых. Сборник докладов; 2019:90–92.

10. Коренец А.М., Братошевская В.В. Использование углеволокна в современном строительстве. Научное обеспечение агропромышленного комплекса. Сборник статей по материалам 76-й научно-практической конференции студентов по итогам НИР за 2020 год. Краснодар; 2021:99–100.

11. Сопин Д.М., Богусевич Г.Г., Богусевич В.А., Чэнь В. Армирование бетона дисперсным базальтовым волокном. Наука и инновации в строительстве: Сборник докладов IV Международной научно-практической конференции. Белгород; 2020:385–389.

12. Васильев В.В., Протасов В.Д., Болотин В.В. Композиционные материалы: Справочник. М.: Машиностроение. 1990; 512 c.

13. Каблов Е.Н., Щетанов Б.В., Ивахненко Ю.А., Балинова Ю.А. Перспективные армирующие высокотемпературные волокна для металлических и керамических композиционных материалов. Труды ВИАМ. 2013;(2).

14. Курносов А.О., Мельников Д.А., Соколов И.И. Стеклопластики конструкционного назначения для авиастроения. Труды ВИАМ. 2015;(8):55–59.

15. Озкан С.Ж., Карпачева Г.П., Дзидзигури Э.Л., Чернавский П.А., Бондаренко Г.Н. Полимер-металлуглеродные наноматериалы на основе поли-3-амино7-метиламино-2-метилфеназина и наночастиц магнетита, закрепленных на одностенных углеродных нанотрубках. V Международная конференция-школа по химической технологии: сборник тезисов докладов сателлитной конференции «ХХ Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. Волгоград; 2016: 70–73.

16. Дьяконов А.А., Аммосов С.С., Тарасова П.Н., Охлопкова А.А., Слепцова С.А., Петрова Н.Н., Кычкин А.К., Кычкин А.А., Туисов А.Г. Исследование композиционных полимерных материалов армированных базальтовой тканью. Ползуновский вестник. 2021;(2):175–181. DOI: 10.25712/ASTU.2072-8921.2021.02.024.

17. Молчанов Б.И., Гудимов М.М. Свойства углепластиков и области их применения. Авиационная промышленность. 1997;(3–4):58–60.

18. Тростянская Е.Б. Армированные пластики. Справочное пособие. Под ред. Г.С. Головкина, В.И. Семенова. М.: МАИ; 1997; 268 с.

19. Ибатуллина А.Р. Обзор производителей и сравнение свойств сверхпрочных высокомодульных волокон. Вестник Казанского технологического университета. 2014;17(19):136–139.

20. Гуняева А.Г., Сидорина А.И., Курносов А.О., Клименко О.Н. Полимерные композиционные материалы нового поколения на основе связующего ВСЭ-1212 и наполнителей, альтернативных наполнителям фирм Porcher Ind. И Toho Tenax. Авиационные материалы и технологии. 2018;3(52):18–26. DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-3-18-26.

21. Симамура С., Синдо А., Коцука К. Углеродные волокна. Пер. с яп. Ю. М. Товмасяна. Под ред. Э.С. Зеленского. М.: Мир; 1987; 304.

22. Huang X. Fabrication and Properties of Carbon Fibers. Materials. 2009; 2(4): 2369–2403. DOI:10.3390/ma2042369.

23. Newcomb B.A. Processing, structure, and properties of carbon fibers. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2016;91:262–282.

24. Dalinkevich A.A., Gumargalieva K.Z., Sukhanov A.V., Aseev A.V. COBRAE Conference «Bridge engineering with Polymer Composites». Dubendorf: EMPA; 2005.

25. Калинчев В.А., Макаров М.С. Намотанные стеклопластики. М.: Химия; 1986; 268.

26. Асланова М.С., Колесов Ю.И., Хазанов В.Е. Стеклянные волокна. М.: Химия; 1979; 597 с.

27. Пащенко А.А., Сербин В.П., Паславская А.П., Глуховский В.В., Бирюкович Ю.Л., Солодовник А.Б. Армирование неорганических вяжущих веществ минеральными волокнами. М.: Стройиздат; 1988; 200 с.

28. Бабаевский П.Г. Пластики конструкционного назначения (реактопласты). Под ред. Е. Б. Тростянской. Москва: Химия. 1974; 303 с.

29. Мелешко А.И., Половников С.П. Углерод, углеродные волокна, углеродные композиты. М.: САЙНСПРЕСС; 2007; 92 с.

30. Etcheverry M., Barbosa S.E. Glass Fiber Reinforced Polypropylene Mechanical Properties Enhancement by Adhesion Improvement. Materials. 2012;5(12): 1084–1113. DOI:10.3390/ma5061084.

31. Авторское свидетельство № 326775 СССР, МПК C08L 9/04, C08K 5/04, C08K 5/20. Способ повышения адгезии стекловолокна к резинам: № 1345942/23-5 : заявл. 07.07.1969 : опубл. 19.01.1972 / М. Кунио, Н. Сабуре, О. Сатору [и др.].

32. Cech V., Knob A., Hosein H.A., Babik A., Lepcio P., Ondreas F., Drzal L.T. Enhanced interfacial adhesion of glass fibers by tetravinylsilane plasma modification. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2014;58:84–89. DOI:10.1016/j.compositesa.2013.12.003.

33. Мухин В.В., Петрова Н.Н., Капитонов Е.А., Афанасьев А.В. Разработка стойких к авиационным синтетическим маслам резин на основе смесей нитрильных и диеновых каучуков. Вестник СВФУ. 2016;6(56):41–50.