Статья:

Применение анализатора RPA-2000 для экспресс - оценки молекулярно-массового распределения в каучуках эмульсионной полимеризации

Конференция: XXXI Студенческая международная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум»

Секция: Химия

Выходные данные
Шевченко В.М. Применение анализатора RPA-2000 для экспресс - оценки молекулярно-массового распределения в каучуках эмульсионной полимеризации // Молодежный научный форум: электр. сб. ст. по мат. XXXI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 1(31). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_interdisciplinarity/1(31).pdf (дата обращения: 25.09.2020)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

Применение анализатора RPA-2000 для экспресс - оценки молекулярно-массового распределения в каучуках эмульсионной полимеризации

Шевченко Виктория Михайловна
магистрант, Тольяттинский государственный университет, РФ, г. Тольятти
Писарева Валентина Сергеевна
научный руководитель, канд. техн. наук, доцент, Тольяттинский государственный университет, РФ, г. Тольятти

 

Аннотация. Проанализированы основные проблемы, возникающие при производстве каучуков эмульсионной полимеризации и основные показатели, характеризующие их качество. Найден способ экспресс-оценки молекулярно-массового распределения в каучуках. На приборе RPA-2000 протестированы образцы каучуков, полученных в различных производственных условиях. Выявлены отличия в молекулярно-массовом распределении этих образцов.

Ключевые слова: анализатор RPA-2000, вязкость оп Муни, каучуки, молекулярно-массовое распределение, эмульсионная полимеризация.

 

Основными условиями процесса эмульсионной полимеризации каучуков является выдерживание в установленном  диапазоне температуры процесса и степени конверсии. Нарушение условий производственного технологического регламента может не сказаться на таких традиционных свойствах, определяемых при контроле качества продукта, как вязкость по Муни, но может привести к изменению молекулярно-массового распределения в каучуках.

Молекулярно-массовое распределение – соотношение количеств макромолекул различной молекулярной массы в образце полимера, т.е. состав полимера по молекулярным массам.[1]

Сужение ММР в ходе полимеризации, вероятно, связано с тем, что по мере увеличения конверсии тип ММР в конечном итоге формируется наиболее реакционно-способным при данных условиях центром полимеризации.

Повышение температуры полимеризации приводит к расширению ММР, причиной этому может стать увеличение разветвленности каучука и повышение содержания гель-фракции в нем. Ухудшение свойств каучука приводит к возникновению трудностей при его переработке, возникает необходимость в увеличении времени смешения для разрушения  возникших структур, что влечет за собой повышение трудо-и энергозатрат процесса. Эти факторы приводят  падению спроса на каучук со стороны потребителя.

В связи с этим возникает потребность в мониторинге не только основных свойств, заложенных в технических условиях на каучук, но и проведении анализа изменения их ММР.

Одним из самых распространенных способов определения молекулярно-массовых характеристик каучуков является метод гель-проникающей хроматографии. Однако, метод довольно длителен по времени и требует предварительной пробоподготовки, одно только растворение каучука занимает 24 часа.

Однако существует способ экспресс-оценки молекулярно-массового распределения при помощи анализа на приборе РПА-2000. Этот метод не требует предварительной пробоподготовки, она осуществляется непосредственно в камере прибора при задании оператором нужных параметров испытания в цикле  подпрограммы «TIMED».[2]

Параметр, снимаемый с прибора и характеризующий молекулярно-массовые характеристики каучука - tanα. Для удобства оценки - обратное отношение 1/ tanα.

Угол сдвига фаз δ - угол сдвига между синусоидальной деформацией и S* крутящего момента в течение колебательного цикла.

Тангенс δ  - отношение модуля вязкости к модулю упругости материала.

                tg δ=G’’/G’                                                                                                                (1)

Практические исследования каучуков эмульсионной полимеризации, полученных в различных условиях производственного процесса на анализаторе RPA-2000 показывают различные значения ММР. Для тестирований было отобрано по 10 партий каучуков, полученных в условиях повышенной конверсии и температуры полимеризации  и по 10 партий каучуков, полученных в условиях, соответствующих нормам технологического регламента. Результаты практического эксперимента представлены в таблицах 1-2.

Таблица 1.

Результаты анализа ММР каучуков, полученных в условиях повышенной конверсии и температуры полимеризации на RPA-2000

№ образца

М0,ед.Муни

1/∆tg(0,1-20)Гц

1

53

6,3

2

55

6,1

3

53

6,2

4

55

6,4

5

55

7,0

6

55

6,2

7

50

6,1

8

50

6,2

9

51

6,2

10

52

6,3

     

 

Таблица 2.

Результаты анализа ММР каучуков, полученных в условиях соответствующих нормам технологического регламента на RPA-2000

№ образца

М0,ед.Муни

1/∆tg(0,1-20)Гц

1

52

4,9

2

54

4,9

3

53

4,8

4

49

5.0

5

51

5.1

6

48

4,9

7

52

5,3

8

51

5,1

9

54

4,9

10

53

4,8

     

 

Таким образом, у каучуков, полученных в условиях повышенной конверсии и температуры полимеризации  при уровне вязкости по Муни (50-55) ед. Муни, значение ММР составляет (6,1-7,0), а у каучуков, полученных в условиях соответствующих нормам технологического регламента при уровне вязкости по Муни (48-54)ед. Муни, значение ММР составляет (4,8-5,3).

 

Список литературы:

  1. Кирпичников П.А. Химия и технология синтетического каучука: учебник для вузов / П.А. Кирпичников, Л.А. Аверко-Антонович, Ю.О.– Л.: Химия, 1987. – 269 с.
  2. Презентация Ярославского семинара шинной промышленности RPA-2000, 2016.