Примеси железа в каучуке

Наш завод резин, для хранения каучуков, сырых резиновых смесей и их компонентов использует отапливаемый склад, температура на котором не достигает отрицательных значений. Однако, на срок годности каучука и продолжительность его хранения влияют различные примеси, которые попадают в него на различных стадиях производства.

Каучук недостаточно устойчив к воздействию кислорода, воздуха и вследствие этого имеет невысокую термоокислительную ста­бильность и относительно малый гарантийный срок хранения. Одной из причин этого является присутствие в каучуке металлов переменной валентности: меди, железа, титана, марганца и др. Ме­ханизм каталитического действия металлов переменной валентности на термоокислительную стабильность каучуков, как подвергнутых спе­циальной очистке, так и в присутствии антиок­сидантов, достаточно хорошо изучен. Известно, что металлы переменной валентности в значительной степени ускоряют протекание деструктивных процессов в каучуке.

В связи с этим, наш завод резин "DomRezin", считает важным понимание количественных зависимостей ско­рости и степени изменения тех или иных свойств каучука при его старении от концентрации в нем металлов переменной валентности. Наиболее важной является проблема обеспечения ста­бильности каучука в присутствии примесей железа, так как содержание этого металла в каучуке наиболее значительно.

Методом ускоренного старения завод резин определяет влия­ние концентрации примесей железа в каучуке на допустимый срок его хранения.

Ускоренному старению, завод резин, подвергает пленки каучука с содержанием железа 0,0018 (исходный); 0,0048; 0,0078; 0,0108 и 0,0138 масс. %. Пленки получали из растворов каучука (5 масс. %), в которые вводили стеарат железа в количестве, обеспечи­вающем указанные его концентрации. Старение пленок осуществляли в термошкафах при тем­пературах 45, 60, 75 и 90°С в течение различно­го времени. После старения образцов определя­ют характеристическую вязкость их растворов в бензоле.

Характеристическая вязкость растворов образцов каучука по мере увеличения продол­жительности их старения закономерно снижает­ся, причем начальные участки кривых могут быть описаны уравнением прямой.

Температурная зависимость скорости измене­ния характеристической вязкости образцов при различной температуре старения может быть выражена уравнением Аррениуса.

На основании полученных результатов, завод резин делает выводы, что на величину энергии активации процесса старения содержа­ние железа в образцах практически не влияет, в то время как константа скорости изменения ха­рактеристической вязкости их растворов в зна­чительной степени зависит от него.

Завод резин, находящейся в Санкт-Петербурге, предположил, что значение константы ско­рости увеличивается прямо пропорционально повышению содержания железа в каучуке при­мерно до 0,011 масс. %, а при дальнейшем увеличении концентрации железа оно резко воз­растает. Для прогнозирования сроков хранения каучука, на складе завода резин, с различным содержа­нием примесей железа может быть использован только прямолинейный участок кривой.

Так как на величину энергии активации прак­тически не влияет концентрация железа в образ­цах в исследованных пределах, то срок хранения образцов каучука с разным содержанием железа, на складе завода резин, будет определяться концентрационной зависимостью константы.

В настоящее время гарантийный срок хране­ния каучука в неотапливаемых складах составляет 1 год. Верхний допустимый пре­дел содержания железа в каучуке равен 0,006 масс. %. Поэтому, можно рассчитать срок хранения каучука в зависимости от концентрации железа в нем.

Из данных известно, что в отсутствие железа каучук можно хранить до 2,5 - 3 лет.

Анализ промышленных партий каучука показал, что нижний предел содержания приме­сей железа в каучуке составляет 0,001 масс. %. Этим концентрациям железа со­ответствует срок хранения каучука, равный ~ 2 годам.

Константа скорости изменения характеристи­ческой вязкости растворов каучука при термостарении зависит от концентрации железа в нем при постоянной энергии активации.

При снижении содержания железа в каучуке до 0,001—0,002 масс. % срок его хране­ния может быть увеличен вдвое.