Химия и химические технологии/1. Пластмассы, полимерные и синтетические материалы, каучуки, резино-технические изделия, шины и их производство.

Динь Тхань Бинь Минь, к. т. н. Пушкарев Ю.Н.

Одесский национальный политехнический университет

Изучение реологических характеристик растворов синтетических каучуков

Синтетический изопреновый каучук имеет большое значение в производстве шинных резино-технических изделий. Процесс полимери-зации изопрена осуществляется в различных растоворителях. По мере образования полимера вязкость раствора возрастает.

Реологические исследования растворов синтетических каучуков необходимы для расчетов процессов их полимеризации, связанных с определением индекса течения при перемешивании полимеризата в реакторе [1].

В работе изучениы зависимости вязкости 5% и 10% растворов изо-пренового каучука СКИ-3 от скорости сдвига в растворителях (о-ксилол, толуол и гептан).

Изучение вязкости растворов каучука СКИ-3 проводили на рота-ционном вискозиметре RHEOTEST-2 с системой коаксиальных цилин-дров в диапазоне скоростей сдвига с 2,5 до 316 с^-1 .

Результаты исследований показали, что 5% и 10% раствора каучука характеризуются как слабоструктурированные жидкости. С увеличением напряжения сдвига вязкость растворов каучука снижается.

Наибольшие значения вязкости имеют растворы СКИ-3 в о-кси-лоле, а наименьшие – в гептане. Зависимости вязкости СКИ-3 (η, Па.с) от скорости сдвига (Dr, с^-1), представленные на рис. 1 в логарифмических координатах вполне удовлетворительно могут быть описаны уравнением Освальда де Вилла [2]. Как видно из рисунка расчётные и эксперимен-тально полученные данные практически совпадают.

Рис. 1. – Зависимость вязкости (lgη) растворов СКИ-3 от скорости сдвига (lgDr) в растворителях: 1- о-ксилол; 2- толуол; 3- гептан при концентрациях (%масс.) а- 10%; б- 5%.

■, ♦, ●,▲ - экспериментально полученные данные;

□, ◊, ○, ∆ - расчётные данные.

Повышение вязкости раствора с увеличением концентрации каучука в растворителях с 5% до 10% обусловлено возрастанием сял межмолеку-лярного взаимодействия между цепями полимера ( зависимости «а» и «б» в растворителях о-ксилол, толуол и гептан ).

С увеличением скорости сдвига (Dr) слабые флуктуационные сетки полимера в растворе достаточно легко разрушаются и вязкость полимера снижается. Для 10% растворов во всех исследованных растворителях снижение вязкости при увеличении скорости сдвига практически одинаково (линии зависимостей 1а, 2а, 3а параллельны). Для 5% растворов каучука в о-ксилоле и, особенно, в гептане вязкость с увели-чением скорости сдвига снижается значительно медленнее ( линии зави-симостей 1б и 3б), в то время, как для 5% раствора в толуоле линии зависимостей 2а и 2б практически параллельны.

Полученные экспериментальные данные могут быть использованы при расчете мощностей привода мешалок, используемых при полимери-зации в растворах.

Литература: 1. В.И. Ермаков, В.С. Шеин, В.И. Рейхсфельд. Инженерные методы расчета процессов получения и переработки эластомеров. – Л. : Химия, 1982. – 334 с.

2. Мікульонок І.О. Полімерні композиційні матеріали. Визначення реологічних властивостей // Хімічна промисловість України, 2003. - №6. – с. 58-61.