Email this article []
- Authors: Korchagin V.I.1, Kiselev I.S.1, Protasov A.V.1, Studenikina L.N.1
-
Affiliations:
- Voronezh State University of Engineering Technologies
- Issue: Vol 98, No 6 (2025)
- Pages: 401-410
- Section: Высокомолекулярные соединения и материалы на их основе
- URL: https://journal-vniispk.ru/0044-4618/article/view/320182
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044461825060065
- ID: 320182
Cite item
Open Access
Access granted
Subscription Access
Abstract
Функционализация среднеструктурного технического углерода в водной среде озоно-воздушной смесью при ультразвуковом воздействии обеспечивает возможность получения эластомерной композиции с минимальными размерами дисперсных единиц, равномерно распределенных по эластомерной матрице при жидкофазном наполнении бутадиен-стирольного каучука на стадии выделения из латекса. Установлено, что использование при озонолизе среднеструктурных марок технического углерода П324 и П514 способствует их диспергированию в водной среде и повышению функциональной способности, характеризуемой показателем рН ≤ 3.5 водной дисперсии. Выявлено, что ультразвуковое воздействие при озонолизе высокодисперсного технического углерода П324 в отличие от среднедисперсного технического углерода П514 интенсифицирует функционализацию в начальной стадии процесса, что подтверждается резким снижением показателя рН водной дисперсии. Экспериментальные образцы вулканизатов на основе эластомерной композиции, полученных жидкофазным совмещением водной дисперсии озонолизированного технического углерода П324 с каучуком СКС-30АРК на стадии латекса при ультразвуковом воздействии, превосходили по прочностным показателям вулканизаты, которые были получены по традиционной схеме «сухого» смешения, при этом показатель прочности на разрыв незначительно уступал вулканизатам, содержащим технический углерод К354, что позволяет рекомендовать функционализированный технический углерод в качестве аналога канального технического углерода.
About the authors
V. I. Korchagin
Voronezh State University of Engineering Technologies
Email: kvi-vgta@rambler.ru
I. S. Kiselev
Voronezh State University of Engineering Technologies
Email: kvi-vgta@rambler.ru
A. V. Protasov
Voronezh State University of Engineering Technologies
Email: kvi-vgta@rambler.ru
L. N. Studenikina
Voronezh State University of Engineering Technologies
Email: kvi-vgta@rambler.ru
References
- Гришин Б. С. Инновационные технологии производства усиленных эластомерных композиций // Каучук и резина. 2016. № 2. С. 58–63.
- https://www.elibrary.ru/vsywxb
- [Grishin B. S. Innovative technologies for the production of reinforced elastomer composites // Int. Polym. Sci. Technol. 2016. V. 43. N 12. P. T35–T42. https://doi.org/10.1177/0307174X1604301208].
- Zhao Q., Niu F., Liu J., Yin H. Research progress of natural rubber wet mixing technology // Polymers. 2024. V. 16. Iss. 13. N 1899.
- https://doi.org/10.3390/polym16131899
- Ghosh S. K., Nath K., Chowdhury S. N., Paul S., Ghosh T., Katheria A., Das P., Das N. C. Combination effect of functionalized high aspect ratio carbonaceous nanofillers and carbon black on electrical, thermal conductivity, dielectric and EMI shielding behavior of co-continuous thermoplastic elastomeric blend composite films // Chem. Eng. J. Advances. 2023. V. 15. N 100505.
- https://doi.org/10.1016/j.ceja.2023.100505
- Wang M. J., Wolff S., Donnet J. B. Filler-elastomer interactions. Part III. Carbon-black-surface energies and interactions with elastomer analogs // Rubber Chem. Technol. 1991. V. 64. P. 714–736.
- Pat. US 6040364 (publ. 2000). Methods for producing elastomeric compositions.
- Куперман Ф. Е. Натуральные каучуки, содержащие техуглеродные и кремнекислотные наполнители (обзор) // Каучук и резина. 2010. № 2. С. 2–5.
- https://www.elibrary.ru/tafftl
- Qiu Y., Zhang A., Wang L. Carbon black-filled styrene butadiene rubber masterbatch based on simple mixing of latex and carbon black suspension: Preparation and mechanical properties // J. Macromol. Sci. Part B. 2015. V. 54. P. 1541–1553.
- https://doi.org/10.1080/00222348.2015.1103434
- Корчагин В. И., Протасов А. В., Киселев И. С. Влияние нанодисперсного технического углерода на агрегативную устойчивость бутадиен-стирольного латекса при жидкофазном наполнении в ультразвуковом поле // ЖПХ. 2023. Т. 96. № 2. С. 169–176.https://doi.org/10.31857/S0044461823020056
- [Korchagin V. I., Protasov A. V., Kiselyov I. S. Effect of nanodispersed carbon black on the aggregative stability of butadiene-styrene latex in liquid-phase filling in an ultrasonic field // Russ. J. Appl. Chem. 2023. V. 96. N 2. P. 162–168.
- https://doi.org/10.1134/S1070427223020065].
- Чалый А. Е., Герасимов В. К., Горшкова О. В. Матвеева В. В. Фрактальная размерность саженаполненных полимеров и эластомеров. Ч. 1. Объекты и методы исследования, морфология // Каучук и резина. 2017. Т. 76. № 3. С. 138–143
- [Chalykh A. E., Gerasimov V. K., Matveev V. V., Gorshkova O. V. The fractal dimensions of carbon-black-filled polymers and elastomers. Part 1. Materials and methods of investigation, and morphology // Int. Polym. Sci. Technol. 2018. V. 45. N 4. P. 138–143.
- https://www.elibrary.ru/zcrlqn].
- Razdyakonova G. I., Likholobov V. A., Kokhanovskaya O. A. Main scientific aspects of carbon black emission // Химия в интересах устойчив. развития. 2016. Т. 24. С. 473–482.
- https://doi.org/10.15372/KhUR20160407
- Моисеевская Г. Н., Раздьяконова Г. И., Петин А. А. Влияние функционализации низкодисперсного технического углерода серии OMCAB пероксидом водорода на свойства наполненных композитов // Каучук и резина. 2017. Т. 76. № 1. С. 16–21 [Moiseevskaya G. V., Petin A. A., Razdʹyakonova G. I. The effect of the functionalisation of low-dispersion carbon black of the OMCARB series by hydrogen peroxide on the properties of filled composites // Int. Polym. Sci. Technol. 2017. V. 44. N 11. P. 16–20. https://doi.org/10.1177/0307174X1704401104].
- Kokhanovskaya O. A., Knyzheva O. A., Baklanova O. N., Leonteva N. N., Lavrenov A. V. Changes of the physicochemical and functional properties of carbon black during oxidative treatment by the ozone — oxygen mixture // AIP conf. proceedings. 2021. V. 2412. N 2412.
- https://doi.org/10.1063/5.0075024
- Полуэктов П. Т., Гусев А. В., Власова Л. А., Шутилин Ю. Ф. Жидкофазное наполнение модифицированных эмульсионных бутадиен-стирольных каучуков активной кремнекислотой // Каучук и резина. 2012. № 3. С. 21–24
- [Poluektov P. T., Gusev A. V., Vlasova L. A., Shutilin Y. F. The liquid-phase filling of modified emulsion butadiene-styrene rubbers with active silica // Int. Polym. Sci. Technol. 2013. V. 40. N 1. P. T27–T30. https://www.elibrary.ru/rtvitf].
- Корчагин В. И., Киселев И. С., Нечёсова Ю. М., Пронюшкин М. О. Эколого-технологические аспекты при жидкофазном наполнении техническим углеродом бутадиен-стирольного каучука в ультразвуковом поле // Экология и пром-сть России. 2024. Т. 28. № 5. С. 10–15.
- https://doi.org/10.18412/1816-0395-2024-5-10-15
- Yeo E. S. Y., Mathys G. I., Brack N., Thostenson E. T., Rider A. N. Functionalization and dispersion of carbon nanomaterials using an environmentally friendly ultrasonicated ozonolysis process // J. Vis. Exp. 2017. V 123. N 55614. https://doi.org/10.3791/55614
- Гюльмисарян Т. Г., Капустин В. М., Левенберг И. П. Технический углерод: морфология, войства, производство. М.: Каучук и Резина, 2017. 586 с.
- https://www.elibrary.ru/xqernj
- Вережников В. Н., Никулин С. С., Зорина А. В., Ермолаева А. К., Кретинина Н. И. Влияние механической обработки на агрегативную устойчивость латекса и на расход коагулянтов при выделении каучука // ЖПХ. 2016. Т. 89. № 10. С. 1345–1350 [Verezhnikov V. N., Zorina A. V., Ermolaeva A. K., Kretinina N. I., Nikulin S. S. Effect of mechanical treatment on the aggregative stability of latex and on consumption of coagulants in rubber recovery // Russ. J. Appl. Chem. 2016. V. 89. N 10. P. 1662–1666. https://doi.org/10.1134/S1070427216100153].
- Карманова О. В., Фатнева А. Ю., Тихомиров С. Г., Попова Л. В. Влияние состава композиционного активатора вулканизации на свойства эластомеров // Вестн. ВГУИТ. 2019. Т. 81. № 4. С. 178–183. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-4-178-183
- Киселев И. С. Физико-механические показатели вулканизатов на основе жидкофазно-наполненного озонированным техническим углеродом каучука СКС-30 АРК // Вестн. ВГУИТ. 2024. Т. 86. № 1. С. 265–271. https://www.elibrary.ru/zrqbsy
Supplementary files
