Химия кремнезема ч.2 - Айлер Р.
Скачать (прямая ссылка):
БЮг этерифицированный 138 0,18 — 86 % 6 19 285 520 155 144 77
138 0,18 — 67 % в 45 275 540 135 95 76
138 0,18 — 75 % ' 34 290 540 155 143 78
й Хризотил-асбест этерифицированный 125 - — 100 о/о 6 0 240 330 225 76 77
Н Аттапульгит этерифицированный 157 — 57 % 6 67 280 440 200 100 71
а Из патента США 2657149. б Этерифицирована м-бутильными группами. в Этерифицирована изопропильными группами.
i1 Этерифицирована изоамильиыми группами.
814
Глава 5
Таблица 5.9
Характеристики резин, армированных тонкодисперсным кремнеземом с группами БЮВи на поверхности
Кремнеземный наполнитель Л н о 5 3" (_ я* а. С ь Разрывное удлинение Е, ю 1 о X ы (-4 Модуль, кг/см2 (300 %) Твердость по Шору Раздир, кг / см
Неэтерифицированный Частично этерифициро-ванный перед диспергированием Полностью этерифициро-ванный перед диспергированием Полностью этерифициро-ванный, измельченный на шаровой мельнице Полностью этерифици-рованный в отсутствие сетчатой структуры 200 315 345 345 490 670 730 760 1,0 2,1 2,5 2,6 115 95 75 60 89 87 78,5 71,5 34 125 125 125
Диаметр частиц, нм Удельная поверхность, м2/г
25 17 10 по 160 275 280 310 350 740 815 800 2,1 2,5 2,8 38 32 40 56 65 72 116 155 155
что истинное значение прочности на растяжение, отнесенное к единице поперечного сечения при разрыве (пропорционально Т-Е), оказывается наивысшим для полностью этерифицнрован-ных частиц.
Для того чтобы совершенно исключить влияние полярных поверхностных групп и сетчатого строения частиц, золи, имевшие однородные кремнеземные частицы, превращали в органозоли посредством их этерификации еще в состоянии золя, описанной в гл. 4. Как показано в табл. 5.9, понижение размеров частиц ведет к возрастанию прочности на растяжение и разрывного удлинения наряду с низким значением модуля, но еще при высокой прочности на раздир. Для большинства видов наполнителей (которые, как правило, содержат долю полярной поверхности) подобные небольшие по размеру частицы обычно способствуют получению очень твердых образцов вулканизированной резины и высокого значения модуля благодаря связыванию частиц наполнителя через полярные участки их поверхностей.
Силикагели и порошки
815
Получающееся в итоге представление об упрочнении резины состоит в том, что прочности на растяжение и на раздир и общая величина жесткости заметно повышаются в том случае, когда очень небольшие частицы наполнителя (диаметром 5— 10 нм) полностью диспергированы и находятся в виде разделенных, дискретных частиц внутри матрицы. Для получения хорошего диспергирования подобные небольшие по размеру частицы должны быть, вероятно, гидрофобными. Когда же на частицах наполнителя имеются полярные и гидрофильные участки поверхности, то такие частицы стремятся собраться вместе в виде цепочки благодаря связыванию подобных участков, которые не могут смачиваться углеводородным веществом матрицы эластомера. Это придает жесткость структуре резины, т. е. ведет к повышению значений модуля и твердости.
Сможет или нет кремнеземный наполнитель в конечном счете заменить углеродную сажу в протекторах покрышек, где расходуется основное количество углеродной сажи, будет зависеть от разработки необходимой адекватной износостойкости покрышек. Будет ли необходим в этом случае гидрофобный кремнезем, зависит от того, насколько низкой будет стоимость получения эте-рифпцированной поверхности кремнезема в сравнении с покрытием кремнезема органосилильного типа, которое оказывается достаточно устойчивым при подобном использовании. Замена углеродной сажи на кремнезем представляется относительно несложной проблемой, так как, согласно обширному обзору Вагнера и др. [563], кремнезем и углеродная сажа, имеющие близкие по размеру частицы, обеспечивают одинаковую степень упрочнения, когда с кремнеземом используются подходящие, способные с ними соединяться реагенты. В крупномасштабном деле по изготовлению покрышек замена некоторой доли углеродной сажи на кремнезем привела бы к улучшению профилирования протекторов н к понижению отходов производства. В покрышках, используемых для легковых автомобилей, вероятно, при оптимальном подборе нужных композиций можно достичь повышения их износостойкости.
Силиконовые эластомеры
Тонкодисперсный кремнезем несомненно является необходимым компонентом для силиконовых эластомеров. Вероятно, что подобный требуемый тип кремнезема стал высокоспециализированным, но в настоящее время никакой информации не имеется. В более раннем патенте Буече [568] кремнезем с этерифициро-ванной поверхностью использовался в качестве реагента, осуществляющего поперечную связь между цепями в органополи-
816
Глава 5
силоксановом эластомере. Согласно данным Кидвелла [569], материал Еэгеш! марки Уаг1оп [570] оказался значительно лучшим по сравнению с пирогенным кремнеземом, который имел близкие по размеру частицы, для целей упрочнения метил-фенилвинилполисилоксанового эластомера, образуя в результате вулканизат с величиной прочности на растяжение вплоть до 91 кг/см2 и разрывным удлинением, равным 880%.
Как сообщили Зеликин и др. [571], гидрофобные пирогенные кремнеземы были применены в качестве армирующих наполнителей в силиконовом каучуке, давая значения прочности на растяжение 71 кг/см2 и разрывного удлинения 460% • Однако упрочнение этого типа эластомера, вероятно, в настоящее время значительно улучшено благодаря новым способам введения частиц кремнезема с оптимальными характеристиками.
