Д.т.н., проф. М. Шаламберидзе, к.т.н., проф. М. Грдзелидзе

Кутаисский государственный университет им. Ак. Церетели, Грузия

Исследование реологических свойств бутадиен-стирольных термоэластопластов с латентным отвердителем для низа ортопедической обуви

При подборе полимерных композиции для низа ортопедической обуви большое внимание уделяется их реологическим свойствам от, которых зависят деформационные свойства материалов и течение при литье. В настоящее время особое внимание уделяется деформационным свойствам полимерных материалов вследствие их широкого использования и исключительно своеобразного реологического поведения и различных аномалий, сопровождающих течение и технологические процессы переработки синтетических материалов.

Регулирование оптимальных реологических свойств полимерных композиционных материалов для низа ортопедической обуви в каждом конкретном случае – задача весьма важная и во многом определяющая технологические и эксплуатационные свойства готовой продукции. Одной из технологических характеристик литьевых подошвенных полимерных материалов на основе бутадиен-стирольных термоэластопластов с латентным отвердителем (латентные отвердители – это соединения, проявляющие свою активность при повышенных температурах) является их реологическое поведение – свойство, от которого зависят текучесть и технологические процессы переработки полимеров [1-3].

В ходе эксперимента основным технологическим параметром была температура литья полимерных материалов. Реологические свойства бутадиен-стирольных термоэластопластов определяли в температурном интервале 150⁰–170⁰С, обеспечивающем наибольшую активность латентного отвердителя ЛО-3. Для определения реологических свойств полимерных композиции использовали пластограф ротационного типа "Брабендер" (Германия).

В полимерную систему вводили латентный отвердитель (ЛО-3) от 1 до 5 мас.ч. на 100 мас.ч. полимера.

На рис.1 представлены результаты исследования влияния содержания латентных отвердителей на реологические свойства бутадиен-стирольных термоэластопластов. Как видно из рисунка, вязкость бутадиен-стирольных ТЭП снижается с введением латентного отвердителя ЛО-3. Для полимера "Lacoflex" вязкость снижается на 0,05·10⁴Па·С (кривая 1), а для полимера "Siraflex" на 0,07·10⁴Па·С (кривая 2) в пределах 3,0-3,5 мас.ч. латентного отвердителя ЛО-3 на 100 мас.ч. бутадиен-стирольных ТЭП. При исследовании деформационно-прочностных свойств данных полимеров выявлено, что при таком соотношении отвердителя и полимера достигаются наилучшие деформационно-прочностные показатели(4). Снижение вязкости полимеров, в свою очередь, создает хорошие условия для их литья на обувных предприятиях, что способствует лучшему заполнению пресс-форм, и соответственно, повышению качества готовой продукции.

Рис. 1. Влияние содержания латентного отвердителя ЛО - 3 на вязкость бутадиен-стирольных термоэластопластов. 1 – «Lacoflex» и 2 – «Sicaflex».

В работе была также исследована зависимость влияния времени пластикации на вязкость полимерных смесей с латентным отвердителем ЛО-3.

На рис. 2 представлены реокинетические кривые бутадиен-стирольных термоэластопластов с латентным отвердителем ЛО-3 в температурном интервале 150-170⁰С (оптимальная температура литья данных полимерных материалов). Как видно из рисунка, в течение 3 мин. вязкость полимерных материалов остается почти без изменения. В интервале времени до 6 мин. наблюдается повышение вязкости на 0,3·10⁴Па·С для полимера "Lacoflex" (кривая 1) и на 0,25·10⁴Па·С для полимера "Siraflex" (кривая 2). При дальнейшем продолжении пластикации 9 мин. и выше происходит резкое повышение рабочей вязкости полимерных смесей. Исходя из вышесказанного процесс структурирования бутадиен-стирольных сополимеров с латентным отвердителем ЛО-3 можно разделить на три стадии. На первой стадии (до 3 мин.) происходит процесс активации латентного отвердителя ЛО-3 с образованием функциональных групп, которые при взаимодействии с бутадиен-стирольным термоэластопластом могут вызывать процесс структурирования полимеров. На второй стадии (от 3 до 6 мин.) происходит процесс взаимодействия отвердителя с полимером, и как видно из рис. 2, вязкость материалов постепенно увеличивается. На этой стадии происходит процесс разветвления макромолекул, охватывающий весь объем материала, но отсутствует единая химическая сетка. На третьей стадии (9 мин. и более) происходит резкое повышение вязкости полимерных материалов – это уже непосредственно связано с процессом структурирования – образованием пространственной химической сетки и потерей текучести полимеров. Физико-механические свойства бутадиен-стирольных термоэластопластов марки "Lacoflex" и "Siraflex" с латентным отвердителем ЛО-3 приведены в таблице 1.

Рис. 2. Влияние времени пластикации на вязкость бутадиен-стирольных термоэластопластов с латентным отвердителем ЛО - 3.

1 – «Lacoflex» и 2 – «Sicaflex».

Табл. 1. Физико-механические свойства ТЕП.

Показатели	«Lacoflex»	«Sicaflex»
Плотность	1,0	1,07
Твердость, по Шору Ф	60	65
Предель прочности при разрыве, МПа	4,0	4,5
Удлинение	350	300
Размер, Н/мм	6	8
Истирание, мм^3	220	200
Индекс текучести расплава, (ч/мин, на 190^0С)	40	20
Изгибостойкость, к/цикл	120	90

Полученные закономерности позволяют сделать вывод, что бутадиен-стирольные термоэластопласты с латентным отвердителем ЛО-3 обладают лучшими реологическими и деформационно-прочностными свойствами, чем их серные вулканизаты (1-2). Кроме того, при серной вулканизации в полимерную систему требуется вводить замедлители подвулканизации, активаторы, ускорители вулканизации и другие агенты, что создает большие трудности в производстве синтетических материалов для низа обуви.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Малкин А.Я., Чалых А.Е. Диффузия и вязкость полимеров. Методы измерения. М.: Химия, 1979, 302с.

2. Фридман М.Л. // В кн. Новое в реологии полимеров. /Под редакцией Г.В. Виноградова/ М.: АН России, 1992, 296с.

3. Shiga and Futura. // Rubb. Chem. A Techn. 1995, V. 58, p. 1-21/

4. Шаламберидзе М.М., Полухина Л.М. Влияние латентного отвердителя на физико-механические свойства бутадиен-стирольных сополимеров. // Кожевенно-обвуная промышленность, № 5, 2003, с. 33-34.

Резюме

В статье исследованы реологические и физико-механические свойства бутадиен-стирольных термоэлатопластов "Lacoflex" и "Siraflex" на основе латентного отвердителя ЛО-3. Доказано, что с применением латентных отвердителей ЛО-3 в бутадиен-стирольных каучуках образуется более гибкие и мягкие обувные материалы, чем с применением серных вулканизатов соответствующих каучуков, что является актуальным направлением при разработке ортопедической обуви.