Токопроводящая резина

 

В статье приведен новый состав магнитного эластомера с токопроводящими свойствами.

Резина на основе токопроводящей сажи характеризуется высоким удельным сопротивлением и используется для обеспечения отвода статического электричества. Используется для снятия статики в медицине, при изготовлении взрывчатых веществ, при использовании специального технологического оборудования. 

Целью разработки является создание магнитного эластомера с токопроводящими свойствами.

Указанный технический результат достигается путём создания резиновых смесей, в которых в качестве наполнителя используется порошок Nd-Fe-B, модифицированный 5% раствором 3-аминопропилтриэтоксисиланом и технический углерод N 330.

Для решения поставленной задачи нами предлагается нанесение на поверхность порошка Nd-Fe-B 5% спиртового раствора 3-аминопропилтриэтоксисилана. После чего его высушивают при температуре 20 - 25oC в течение 5 ч.

Изготавливалась резиновая смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука состоящая из (масс. ч. на 100 частей массы каучука): каучук БНКС–18АМН – 80,00; каучук БНКС–28АМН – 20,0; ускоритель вулканизации; сшивающих агентов – Sulfenax CBS/MG, Ekaland DTDM PD, Dimacit TMTD; активаторов вулканизации; мягчителей – масло-мягчительное «ПМ». В указанную резиновую смесь вводился порошок Nd-Fe-B в количестве 200-400 масс. ч. модифицированный 5% спиртовым раствором 3-аминопропилтриэтоксисиланом и технический углерод N 330 в количестве 65,87 масс. ч.

Наполнители вводились в резиновую смесь на вальцах ПД 320 при нулевом зазоре.

Образцы для испытания вулканизовали в гидравлическом прессе «Monsa», Италия при температуре 1750С в течение 10 мин. и давлении 3,5 МПа.

Было получено 4 смеси с различным содержанием порошка Nd-Fe-B и технического углерода N 330. Составы исследованных резиновых смесей приведены в табл. 1., рис.1.

Испытывались образцы шириной (25±0,5) мм, толщиной (2,0±0,2) мм и длиной 115 мм. Испытания проводили на разрывной машине Zwick/Roell со скоростью перемещения подвижного захвата 100 мм/мин.

Физико-механические показатели заявляемой резиновой смеси представлены в таблице 2.

Резиновые смеси № 1 и 3 не удовлетворяют требованиям по показателям: условная прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве и другие.

Таблица 1

Составы исследованных резиновых смесей

№ п/п	Состав	Содержание ингредиентов в составах, масс. ч.
		Исход-ная 1	2	3	4
1	Каучук БНКС–18АМН	80,00	80,00	80,00	80,00
2	КаучукБНКС–28АМН	20,00	20,00	20,00	20,00
3	SulfenaxCBS/MG	1,50	1,50	1,50	1,50
4	EkalandDTDMPD	1,50	1,50	1,50	1,50
5	DimacitTMTD	1,80	1,80	1,80	1,80
6	Углерод технический N 330 модифицированный	65,87	65,87	65,87	65,87
7	Масло-мягчитель «ПМ»	0,40	0,40	0,40	0,40
8	Duslin P	0,13	0,13	0,13	0,13
9	Белила цинковые БЦО М	5,00	5,00	5,00	5,00
10	Кислота стеариновая, Т-32	1,50	1,50	1,50	1,50
11	Dusantox IPPD	2,50	2,50	2,50	2,50
12	Пластификатор ДОФ	21,60	21,60	21,60	21,60
13	Церезин 80	5,00	5,00	5,00	5,00
14	Perkacit NDBC	1,50	1,50	1,50	1,50
15	Порошок Nd-Fe-B	200	200	400	400
16	3-аминопропилтриэтоксисилан	-	0,40	-	0,40
	Mmin, N·m **	2,23	1,96	2,73	2,66
	T2, мин.	0,43	0,44	0,44	0,44
	T50, мин.	0,70	0,72	0,73	0,76
	T90, мин.	1,47	1,71	2,25	2,38
	M max, N·m	14,00	23,37	31,25	44,01

Рис. 1. Кинетика вулканизации: 1- исходная резиновая смесь;

2 – р/с №1; 3- р/с №2; 4 – р/с №3.

 

Введение модифицированных порошков несколько ускоряет процесс вулканизации, что ведет к уменьшению времени вулканизации резиновых изделий и экономии электроэнергии. Также при введении магнитного наполнителя в резиновую смесь крутящий момент существенно возрастает. В большей степени увеличение разности крутящих моментов МН-ML характерно для резин, содержащих модифицированные органосиланами порошки. Предполагаем, что магнитный порошок выступает в роли вторичного катализатора, способствующего дополнительному образованию связей между макромолекулами каучука, и оказывающего влияние на взаимодействие наполнитель-эластомер. В большей степени это проявляется для модифицированных порошков. Таким образом, рост крутящего момента при введении магнитного наполнителя связан не только с вырастанием вязкости, но также с образованием дополнительных поперечных связей.

Таблица 2

Физико-механические показатели магнитных эластомеров

Показатель	Исходная 1	Составы магнитных эластомеров
		2	3	4
Твердость по Шор А, в пределах	63	56	70	65
Условная прочность при растяжении, кгс/см2, не менее	32	49	53	64
Относительное удлинение при разрыве, %, не менее	270	300	290	300
Сопротивление раздиру, кг/см в пределах	17	29	19	30
Удельное объемное сопротивление при напряжении 100 V, Ом·см	2,1	2,1	1,3	1,3
Магнитная энергия Вr,Тл, не менее	0,20	0,20	0,29	0,29

 

Анализ результатов показал возможность применения порошка Nd-Fe-B, модифицированного 5% спиртовым раствором 3-аминопропилтриэтоксисиланом и технического углерода N 330, для производства магнитных, токопроводящих эластомеров. При этом физико-механические и технологические характеристики магнитных, токопроводящих эластомеров на основе бутадиен-нитрильных каучуков соответствуют норме.

Использование разработанной токопроводящей резины с приведенными магнитными свойствами позволяет избежать применение токопроводящего клея, который необходим для крепления эластомера к металлическим поверхностям.

 

Литература:

1. Артеменко А.А. Основы технологии высокоэффективных магнитопластов: учебное пособие /А.А. Артеменко, С.Г. Кононенко, Н.Л. Зайцева. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2001. - 37 с.
2. Постоянные магниты: Справочник / Под ред. Ю.М.Пятина. - М.: Энергия.  - 1980.- 488 с.