Назначение и классификация хлоропреновых каучуков
Настоящий стандарт определяет физические и химические методы испытаний, применяемые для оценки хлоропреновых каучуков (CR). Документ содержит стандартные ингредиенты, рецептуры, оборудование и режимы приготовления резиновых смесей, которые используются для оценки вулканизационных характеристик и физико-механических свойств каучука.
В зависимости от типа регулятора полимеризации, хлоропреновые каучуки (CR) подразделяются на три основных класса:
- Класс a) — каучуки, модифицированные серой;
- Класс b) — каучуки, модифицированные меркаптанами;
- Класс c) — каучуки, модифицированные другими продуктами (для них применяются методы оценки, предназначенные для классов a или b).
Стандартные рецептуры для испытательных смесей
Для проведения оценки свойств хлоропреновых каучуков стандарт предусматривает приготовление резиновых смесей по строго определённым рецептурам.
Рецептура для каучуков, модифицированных серой
Для оценки CR, модифицированного серой, используется следующая стандартная рецептура.
| Наименование ингредиента | Массовая часть |
|---|---|
| Хлоропреновый каучук (CR), модифицированный серой | 100,00 |
| Стеариновая кислота | 0,50 |
| Оксид магния | 4,00 |
| Технический углерод | 25,00 |
| Оксид цинка | 5,00 |
| Всего | 134,50 |
Примечание: Поверхностная площадь оксида магния должна быть 130–200 м²/г. Оксид магния следует хранить в сухом месте, так как он поглощает воду и углекислый газ, что влияет на его активность.
Рецептуры для каучуков, модифицированных меркаптанами
Для оценки CR, модифицированного меркаптанами, стандарт предлагает две рецептуры: А (с использованием 3-метилтиазолидин-тион-2) и В (с использованием системы на основе серы, DOTG и CBS).
| Наименование ингредиента | Массовая часть для рецепта | |
|---|---|---|
| A | B | |
| Хлоропреновый каучук (CR), модифицированный меркаптанами | 100,00 | 100,00 |
| Оксид магния | 4,00 | 4,00 |
| Технический углерод | 25,00 | 25,00 |
| Оксид цинка | 5,00 | 5,00 |
| МТТ 80 в полимерном связующем (вулканизующее вещество) | 0,45 | − |
| Сера | − | 1,00 |
| Ди-орто-толилгуанидин (DOTG) | − | 1,00 |
| N-циклогексил-2-бензотиазилсульфенамид (CBS) | − | 1,00 |
| Всего | 134,45 | 137,00 |
Примечание: При определённых условиях ди-орто-толилгуанидин (DOTG) может выделять о-толуидин, который классифицируется как канцероген.
Процедуры приготовления резиновых смесей
Стандарт описывает два основных метода приготовления смесей для испытаний: на вальцах и в закрытом микросмесителе.
Смешение на вальцах
Этот метод является основным и включает следующие этапы:
- Предварительная пластикация: 500 г каучука вальцуют в течение 6 минут при температуре поверхности валков (50 ± 5) °C.
- Смешение: В пластицированный каучук последовательно вводятся ингредиенты согласно рецептуре. Поддерживается хорошо обрабатываемый запас смеси.
- Листование: Готовую смесь листуют до толщины, необходимой для испытаний (например, 2,2 мм для пластин или 6 мм для испытаний на реометре).
- Выдержка: Перед вулканизацией смесь выдерживают от 2 до 24 часов при стандартной температуре и влажности.
Смешение в закрытом микросмесителе (MIM)
Альтернативный метод, который применяется для обеих групп каучуков. Смешение проводится в камере микросмесителя при температуре (60 ± 3) °C и скорости ротора 60–63 об/мин. Процесс включает пластикацию каучука, ввод заранее смешанных порошкообразных ингредиентов и последующее листование смеси на вальцах.
Ключевые методы испытаний каучука и смесей
Физико-химические испытания каучука
- Вязкость по Муни: Определяется по ISO 289-1. Результат записывается как ML (1 + 4) при температуре 100 °C.
- Содержание летучих веществ: Определяется по ISO 248-1 методом с применением термостата или методом горячего вальцевания.
- Зольность: Определяется по ISO 247.
Определение вулканизационных характеристик на реометре
Характеристики вулканизации определяют на реометре с колеблющимся диском (по ISO 3417) или безроторном реометре (по ISO 6502) при температуре (160,0 ± 0,3) °C. Основные определяемые параметры:
- ML или FL — минимальный крутящий момент;
- MH или FH — максимальный крутящий момент;
- ts1 — время начала подвулканизации (скорчинг);
- tc(50) — время достижения 50% степени вулканизации;
- tc(90) — время достижения 90% степени вулканизации (оптимальное время вулканизации).
Определение упругопрочностных свойств вулканизатов
Пластины вулканизуют при 150 °C или 160 °C. После выдержки в течение 16–96 часов определяют упругопрочностные свойства при растяжении согласно ISO 37.
Показатели прецизионности испытаний
В приложении А стандарта приведены данные о повторяемости (внутрилабораторная прецизионность) и воспроизводимости (межлабораторная прецизионность) результатов испытаний для различных типов хлоропреновых каучуков.
| Тип каучука и рецептура | Показатель | Среднее значение | Повторяемость (r) | Воспроизводимость (R) |
|---|---|---|---|---|
| Каучуки CR, модифицированные серой | ML, дН·м | 5,7 | 0,80 | 3,24 |
| MH, дН·м | 53,9 | 2,87 | 8,32 | |
| ts1, мин | 2,1 | 0,61 | 1,43 | |
| tc(90), мин | 8,6 | 1,45 | 3,81 | |
| Напряжение при удлинении 100 %, МПа | 3,0 | 0,27 | 0,48 | |
| Прочность при растяжении, МПа | 26,1 | 2,15 | 4,65 | |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 597 | 46,62 | 89,60 | |
| Каучуки CR, модифицированные меркаптанами (рецептура А) | ML, дН·м | 7,6 | 0,77 | 2,87 |
| MH, дН·м | 47,5 | 1,93 | 9,27 | |
| ts1, мин | 2,2 | 0,28 | 0,89 | |
| tc(90), мин | 10,7 | 2,43 | 6,91 | |
| Напряжение при удлинении 100 %, МПа | 2,6 | 0,34 | 0,67 | |
| Прочность при растяжении, МПа | 24,3 | 3,48 | 4,23 | |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 441 | 66,03 | 95,67 | |
| Каучуки CR, модифицированные меркаптанами (рецептура B) | ML, дН·м | 1,7 | 0,16 | 0,65 |
| MH, дН·м | 27,8 | 1,14 | 7,23 | |
| ts1, мин | 2,2 | 0,31 | 0,80 | |
| tc(90), мин | 35,7 | 3,34 | 12,23 | |
| Напряжение при удлинении 100 %, МПа | 3,5 | 0,75 | 1,42 | |
| Прочность при растяжении, МПа | 26,5 | 2,76 | 4,93 | |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 479 | 79,74 | 139,45 |
Нормативные документы, на которые ссылается стандарт
| Обозначение и наименование ссылочного стандарта | Степень соответствия | Соответствующий межгосударственный стандарт |
|---|---|---|
| ISO 37:2011 Резина вулканизованная или термопластичная. Определение упругопрочностных свойств при растяжении | IDT | ГОСТ ISO 37-2013 Резина или термопластик. Определение упругопрочностных свойств при растяжении |
| ISO 247:2006 Резина. Определение золы | IDT | ГОСТ ISO 247-2013 Каучук и резина. Определение золы |
| ISO 248-1:2011 Каучук. Определение содержания летучих веществ. Часть 1. Метод горячего вальцевания и метод с использованием термостата | IDT | ГОСТ ISO 248-1-2013 Каучук. Определение содержания летучих веществ. Часть 1. Метод горячего вальцевания и метод с использованием термостата |
| ISO 1795:2007 Каучук натуральный и синтетический. Отбор проб и дальнейшие подготовительные процедуры | NEQ | ГОСТ ИСО 1795-96 Каучук натуральный и синтетический. Отбор проб и дальнейшие подготовительные процедуры |
| ISO 2393:2008 Смеси резиновые для испытаний. Приготовление, смешение и вулканизация. Оборудование и методы | NEQ | ГОСТ 30263-96 Смеси резиновые для испытаний. Приготовление, смешение и вулканизация. Оборудование и методы |
| ISO 23529:2010 Резина. Общие методы подготовки и кондиционирования образцов для физических методов испытаний | IDT | ГОСТ ISO 23529-2013 Резина. Общие методы приготовления и кондиционирования образцов для определения физических свойств |
IDT — идентичные стандарты; NEQ — неэквивалентные стандарты.