ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МОДИФИЦИРОВАННОГО НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА

АННОТАЦИЯ

В результате наших исследований натуральный каучук (латекс) был модифицирован модификатором марки КРТ и повышена его термостойкость. В результате были получены резиновые изделия путем модификации натурального каучука (латекса) модификатором марки КРТ. Изучен термический анализ полученных резиновых изделий.

ABSTRACT

As a result of our research, natural rubber (latex) was modified with a KRT brand modifier and its heat resistance was increased. As a result, rubber products were obtained by modifying natural rubber (latex) with a KRT brand modifier. Thermal analysis of the resulting rubber products was studied.

Ключевые слова: натуральный каучук, латекс, модификатор, каучук, дериватограмма, термический анализ, интенсивный, массовый.

Keywords: natural rubber, latex, modifier, rubber, derivatogram, thermal analysis, intensive, mass.

Благодаря широкому распространению сегодня синтетического и натурального каучука (НК) их производство в мире в последние годы быстро растет. Согласно анализу, в 2016 году по сравнению с 2000 годом мировое производство НК выросло на 77% и превысило 12 млн тонн [9, 11]. В настоящее время большая часть каучуковых плантаций расположена в Юго-Восточной Азии и тропической части Африки. Поэтому Таиланд, Индонезия, Вьетнам, Китай и Малайзия считаются крупнейшими странами по производству НТ.

Известно, что более 2500 видов растений содержат латекс. Однако от 90% до 97% мирового производства НК в качестве технического сырья в промышленности состоит из латекса НК из бразильского дерева гевеи.

Натуральный каучук играет важную роль в развитии мировой экономики. Производство этих резиновых изделий считается важным стратегическим промышленным сырьем. НК используется при производстве автомобильных шин, при производстве резиновых шариков, в медицине, в химической промышленности, в нефтегазовой промышленности, в строительных материалах и во многих других областях.

Все виды натурального каучука изготавливаются из латекса. Каучуковые латексы представляют собой диспергированные в жидкой фазе эмульсии, состоящие из дисперсии, содержащей каучук и несколько добавок. По данным литературы установлено, что в одном грамме 40% латекса с частицами диаметром от 0,05 до 5 мкм содержится около 5*1015 частиц каучука со средним размером 0,26 мкм. В другом методе анализа анализировали наличие 5*107 частиц каучука в 1 мл латекса с концентрацией 8,7 г/л. Согласно данным, значение pH латекса гевеи составляет от 6,5 до 7,1, а плотность равна 0,98 г/см³.

В данной научно-исследовательской работе изучен термический анализ натурального каучука (латекса) и натурального каучука (латекса), модифицированного модификатором марки КРТ.

Дериватограмма натурального каучука (латекса) представлена на рисунке 1 и состоит из 2 кривых. Он состоит из кривой термогравиметрического анализа (ТГА) и кривой дифференциального термического анализа (ДТА). Из анализа ТГА (кривая 1) видно, что он в основном состоит из 3-х интенсивных разложений. В интервале 1 теряется 0,392 мг массы, в интервале 2 — 8,789 мг массы, в интервале 3 — 0,188 мг массы. Как видно из полученного термического анализа, основная потеря массы происходит во 2-м интервале.

Рисунок 1.  Дериватограмма натурального каучука (латекса) кривая термогравиметрического анализа (ТГА); 2 - кривая дифференциального термического анализа (ДТА)

Из наших результатов видно, что основная потеря массы происходит при 1-м распаде за 29 минут в интервале температур 29,0-306,60° С, при котором теряется 4,194% основной массы. Распад 2 происходит между 29 и 44,7 минутами, этот процесс происходит при 306,60-461,64° С, за время которого теряется 94,030% массы, разложение - 3 происходит между 44,7 и 69,37 минутами, этот процесс происходит при 461,64-701,61°С, за время которого теряется 2,011% массы.

Как видно из полученного термического анализа, основная потеря массы происходит во 2-м интервале. В этом интервале происходит степень разложения, т.е. 94,030% разложения. Подробный анализ кривой термогравиметрического анализа и кривой дифференциального термического анализа представлен в таблице 1 для более точного представления термического анализа натурального каучука (латекса).

Таблица 1.

Детальный анализ кривой термогравиметрического анализа и кривой дифференциального термического анализа натурального каучука (латекса)

Из наших результатов видно, что основная потеря массы при 1-м распаде составляет 0,392 мг за 29 минут, температура находится в диапазоне 29,0-306,60°С, при которой теряется 4,194% основной массы. Распад 2 происходит между 29 и 44,7 минутами, за которые теряется 8,789 мг основной массы, этот процесс происходит при 306,60-461,64°С, за которые теряется 94,030% массы. 3- разложение происходит между 44,7 и 69,37 минутами, в течение которых теряется 0,188 мг основной массы, этот процесс происходит при 461,64-701,61°С, в течение которого теряется 2,011% массы.

Дериватограмма натурального каучука (латекса), модифицированного модификатором марки КРТ, представлена на рисунке 2, который состоит из 2 кривых. Он состоит из кривой термогравиметрического анализа (ТГА) и кривой дифференциального термического анализа (ДТА).

Из анализа ТГА (кривая 1) видно, что он в основном состоит из 3-х интенсивных разложений. В интервале 1 теряется 0,303 мг массы, в интервале 2 теряется 4,66 мг массы, в интервале 3 теряется 0,379 мг массы. Как видно из полученного термического анализа, основная потеря массы происходит во 2-м интервале.

Рисунок 2. Дериватограмма натурального каучука (латекса), модифицированного модификатором марки КРТ: 1 - кривая термогравиметрического анализа (ТГА); 2- кривая дифференциального термического анализа (ДТА)

Из наших результатов видно, что основная потеря массы происходит при 1-м распаде за 23,38 мин в интервале температур 27,8-250°С, при котором теряется 5,559% основной массы. Распад 2 происходит между 23,38 и 43,8 минутами, причем этот процесс происходит при 250-451,91°С, при этом теряется 85,489% массы. 3- разложение происходит между 43,8 и 69,47 минутами, этот процесс происходит при 451,91-701,05°С, за время которого теряется 6,953% массы.

Как видно из полученного термического анализа, основная потеря массы происходит во 2-м интервале. В этом интервале происходит величина разложения, равная  85,489%.

Подробный анализ кривой термогравиметрического анализа и кривой дифференциального термического анализа представлен в таблице 2 для более точного представления термического анализа натурального каучука (латекса).

Таблица 2.

Детальный анализ кривой термогравиметрического анализа и кривой дифференциального термического анализа натурального каучука (латекса), модифицированного модификатором марки КРТ

Из наших результатов видно, что основная потеря массы при 1-м распаде составляет 0,303 мг за 23,38 мин, температура находится в пределах 27,8-250°С, при которой теряется 5,559% основной массы. Распад 2 происходит между 23,38 и 43,8 минутами, за которые теряется 4,66 мг основной массы, этот процесс происходит при 250-451,91°С, за которые теряется 85,489% массы. 3- разложение происходит между 43,8 и 69,47 минутами, в течение которых теряется 0,379 мг основной массы, этот процесс происходит при 451,91-701,05°С, в течение которого теряется 6,953% массы.

Заключение: По результатам проведенного нами термического анализа видно, что разложение натурального каучука (латекса) при 450°С составляет 97,44%, тогда как разложение натурального каучука (латекса), модифицированного модификатором марки КРТ, при 450°С составляет 90,92%. В результате были получены резиновые изделия путем модификации натурального каучука (латекса) модификатором марки КРТ и повышения их термостойкости.

Список литературы:

1. Васин, А.А. Математическое моделирование биохимических реакций на примере биосинтеза каучука / Васин А.А., Г апоненко А.К., Теплов А.Е., [и др.]. // Математическая биология и биоинформатика. -  2006. - Т.  1. - №1. - С. 41-57.
2. Осовская,  И.И.  Эластомеры:  учебное  пособие / И.И. Осовская, Е.В. Савина, В.Е. Левич.  -   СПб.: ВШТЭСПбГУТД. СПб., 2016. -   126 с.
3. Кравченко, Е.С.  Создание  высоконаполненных эластомерных композиционных материалов на основе латексов нк и шунгита (карелита): дис. канд. тех. наук. / Е.С. Кравченко. -  М., 2016. -   142 с.
4. Sakdapipanich, J.T. Natural rubber: bio-synthesis, structure, properties and application / J.T.  Sakdapipanich, P. Rojruthai // RSC Polymer Chemistry. Series № 7. -  2014. -  Vol.  1. -  P. 28-52.