Свойства шинных резин с цинкосодержащими технологическими добавками

В настоящее время технологически активные добавки являются одними из необходимых ингредиентов эластомерных композиций, позволяющими целенаправленно изменять технологические, реологические, вулканизационные и механические свойства резиновых смесей и вулканизатов на их основе.

Технологически активные добавки, являясь веществами полифункционального действия, образуют в среде каучука коллоидно-химические структуры, которые существенным образом влияют на распределение и реакционно способность ингредиентов резиновых смесей. Так, солюбилизируя агенты вулканизационной группы, данные добавки активируют гетерогенный процесс вулканизации на границе раздела каучук – частица дисперсной фазы агента вулканизации и способствуют тем самым образованию вулканизационных структур, которые и обуславливают физико-механические и эксплуатационные характеристики резин [1, 2].

В связи с этим разработка эластомерных композиций, содержащих новые технологически активные добавки, с целью оптимизации технологических параметров изготовления изделий на их основе и улучшения комплекса их свойств является актуальной задачей.

Цель, объекты и методы исследования

Цель работы – исследование влияния природы и дозировки цинкосодержащих технологических добавок при частичной замене оксида цинка и стеариновой кислоты на деформационно-прочностные и эксплуатационные свойства шинных резин.

Объектами исследования являлись наполненные эластомерные композиции на основе синтетических каучуков общего назначения СКИ-3 и СКМС-30 АРКМ-15 +СКД, применяемые в шинном производстве для изготовления различных полуфабрикатов.

Выбор цинкосодержащих технологических добавок осуществлялся исходя из их природы, доступности и предполагаемой стоимости. В качестве исследуемых добавок были выбраны композиционный активатор вулканизации «Вулкатив» (ТУ 2294 001-31273447-2010 [158] производства ООО «Совтех» г. Воронеж), а также четыре цинкосодержащие добавки, синтезированные в условиях ИООО «ДВЧ-Менеджмент» (г. Минск, РБ).

Исследуемые цинкосодержащие добавки «Вулкатив», СЦС1, СЦС2, СЦС3 представляют собой смесь цинковых солей жирных кислот, синтезированных с использованием растительного сырья различного вида. Наличие в составе данных добавок солей цинка и жирных кислот позволяет уменьшить в составе резиновых смесей содержание экологически небезопасного оксида цинка и стеариновой кислоты. В связи с этим в резиновые смеси вводили комбинации оксида цинка с различными цинкосодержащими добавками в соотношениях 4:1; 3:1; 2:1 и 1:1 при содержании 1,0 и 0,5 мас. ч. стеариновой кислоты, т. е. осуществляли снижение содержания кислоты на 50%. Общая дозировка технологических добавок составляла 4,0 мас. ч. на 100,0 мас. ч. каучука.

Упруго-прочностные характеристики вулканизатов оценивались по параметрам условной прочности при растяжении и относительному удлинению при разрыве. Испытания проводились на разрывной машине Тензометр Т 220 DC фирмы AlphaTechnologies по ГОСТ 270-75.

Стойкость резин к термическому старению в воздушной среде определяли по изменению относительного удлинения при разрыве и условной прочности при растяжении после выдержки их в термостате при температуре (100 ± 2) °C в течение (72 ± 1) ч старения по ГОСТ 9.024-74.

Определение прочности связи резины с текстильным кордом проводили H-методом в соответствии с ГОСТ 14863-69.

Износостойкость исследуемых резин оценивали по сопротивлению истиранию при скольжении на машине МИ-2 согласно ГОСТ 426-77.

Результаты и обсуждение

На прочностные свойства резин большое влияние оказывают тип и микроструктура каучука, тип вулканизующей системы и характер образующихся при вулканизации структур, дозировка и морфологические характеристики наполнителей, пластификаторов и других ингредиентов. В процессе вулканизации помимо процессов структурирования и деструкции происходит изменение состава и структуры полимерных цепей в результате внутримолекулярного присоединения серы с образованием серосодержащих циклов, цис-транс-изомеризация (в присутствии серы и ускорителей класса тиазолов и сульфенамидов). Все это приводит к уменьшению регулярности молекулярных цепей и снижению прочности вулканизатов [3–7]. Изменение основных упруго-прочностных свойств резин оказывает непосредственное влияние на эксплуатационные характеристики изделия и его работоспособность.

В таблице 1 приведены результаты определения основных прочностных показателей резин на основе СКИ-3 и СКМС-30 АРКМ-15 + СКД с цинкосодержащими технологическими добавками.

Таблица 1.

Упруго-прочностные показатели исследуемых резин, содержащих цинкосодержащие технологические добавки

Table 1.

Elastic-strength characteristics of rubbers, containing zinc-containing technological additives

Наименование компонентов (их соотношение) Nameofcomponents (theirratio)	Наименование показателя / содержание стеариновой кислоты / полимерная основа Indicator / stearic acid content / polymer base
	f р , МПа f р , МРа	ε р ,%	f р , МПа f р , МРа	ε р ,%	f р , МПа f р , МРа	ε р ,%	f р , МПа f р , МРа	ε р ,%
	1,0 мас. ч. стеариновой кислоты 1.0 part by weight stearic acid		0,5 мас. ч. стеариновой кислоты 0.5 part by weight stearic acid		2,0 мас. ч. стеариновой кислоты 2.0 part by weight stearic acid		1 мас. ч.стеариновой кислоты 1.0 part by weight stearic acid
	СКИ-3 / SRI-3				СКМС-30 АРКМ-15 + СКД / SRMS-30 ARKM-15 + SRD
Оксид цинка / Zinc охidе	18,7	575,0	19,4	590,0	16,5	500	17,0	520
Оксид цинка: Вулкатив (4:1) Zinc охidе: Vulkativ (4:1)	19,0	580,0	19,4	580,0	16,7	530	17,1	540
Оксид цинка: Вулкатив (3:1) Zinc охidе: Vulkativ (3:1)	18,9	590,0	19,3	600,0	16,5	535	16,9	530
Оксид цинка: Вулкатив (2:1) Zinc охidе: Vulkativ (2:1)	18,7	600,0	18,9	590,0	15,9	540	16,5	545
Оксид цинка: Вулкатив (1:1) Zinc охidе: Vulkativ (1:1)	18,5	590,0	18,7	580,0	15,7	540	16,0	550
Оксид цинка:СЦС 1 (4:1) Zinc охidе: SСS 1 (4:1)	19,7	600,0	19,6	600,0	16,6	530	16,9	540
Оксид цинка:СЦС 1 (3:1) Zinc охidе: SСS 1 (3:1)	19,7	590,0	19,5	590,0	16,3	535	16,8	545
Оксид цинка: СЦС 1 (2:1) Zinc охidе: SСS 1 (2:1)	19,6	600,0	19,5	615,0	15,8	520	16,0	530
Оксид цинка:СЦС 1 (1:1) Zinc охidе: SСS 1 (1:1)	18,9	580,0	18,9	600,0	15,4	520	15,7	530
Оксид цинка:СЦС 2 (4:1) Zinc охidе: SСS 2 (4:1)	19,9	580,0	19,8	595,0	17,1	520	17,5	535
Оксид цинка:СЦС 2 (3:1) Zinc охidе: SСS 2 (3:1)	19,9	580,0	19,9	590,0	17,0	520	17,4	540
Оксид цинка:СЦС 2 (2:1) Zinc охidе: SСS 2 (2:1)	19,8	570,0	19,5	580,0	17,0	525	17,2	540
Оксид цинка:СЦС 2 (1:1) Zinc охidе: SСS 2 (1:1)	19,2	565,0	19,1	575,0	16,8	540	17,0	540
Оксид цинка:СЦС 3 (4:1) Zinc охidе: SСS 3 (4:1)	19,7	575,0	19,8	580,0	16,9	525	17,3	525
Оксид цинка:СЦС 3 (3:1) Zinc охidе: SСS 3 (3:1)	19,6	580,0	19,8	585,0	16,9	530	17,1	535
Оксид цинка:СЦС 3 (2:1) Zinc охidе: SСS 3 (2:1)	19,6	570,0	19,7	580,0	16,7	530	17,0	540
Оксид цинка:СЦС 3 (1:1) Zinc охidе: SСS 3 (1:1)	19,1	565,0	19,2	560,0	16,5	535	16,8	540

Примечание: ε р – относительное удлинение при разрыве,%; f р – условная прочность при растяжении, МПа Note: ε р – elongation at break, %; f р – conditional tensile strength, МРа

Из представленных данных видно, что частичная замена оксида цинка на цинкосодержащие технологические добавки оказывает незначительное влияние на прочностные свойства исследуемых резин. Для резин на основе СКИ-3, содержащих оксид цинка, показатель условной прочности при растяжении составляет 18,7 МПа, а для резин с технологическими добавками находится в пределах от 18,7 МПа (композиция с комбинацией оксид цинка:«Вулка-тив» в соотношении 4:1) до 19,9 МПа (композиции с комбинацией оксид цинка:СЦС 2 в соотношениях

4:1 и 3:1). При этом с увеличением содержания исследуемых компонентов в данной эластомерной композиции показатель условной прочности при растяжении несколько уменьшается. Так, для резин с добавкой СЦС 3 показатель условной прочности при растяжении изменяется с 19,7 МПа (при комбинации оксид цинка:СЦС 3 в соотношении 4:1) до 19,1 МПа (при соотношении 1:1). Эластические свойства резин с исследуемыми компонентами также не претерпевают значительных изменений в случае частичной замены оксида цинка на технологические добавки.

Показатель относительного удлинения при разрыве для композиции с оксидом цинка равен 575%, а для резин с цинкосодержащими добавками показатель ε р находится в пределах 560–600%.

Введение в состав эластомерной композиции на основеСКМС-30 АРКМ-15 + СКД цинкосодержащих добавок в комбинациях с оксидом цинка не приводит к значительному ухудшению упруго-прочностных свойств резин. Так, для резины с оксидом цинка условная прочность при растяжении составляет 16,5 МПа, а для резин с исследуемыми добавками находится в пределах 15,4–17,1 МПа. При этом, с увеличением содержания в составе резиновой смеси добавок «Вулкатив» и СЦС 1 наблюдается некоторое снижение показателя прочности (на 6,7–4,8%), в то время как для резин с СЦС 2 и СЦС 3 значение f р находится на уровне или незначительно выше (на 3,6–2,4%) значения образца сравнения. Резины, содержащие в своем составе цинкосодержащие технологические добавки, характеризуются более высокими показателями относительного удлинения при разрыве, чем резина с традиционным активатором. В данном случае для композиции с оксидом цинка показатель ε р равен 500%, а для резин с исследуемыми компонентами находится в пределах 520–540%.

Аналогичные зависимости изменения упруго-прочностных свойств выявлены для всех исследуемых резин с уменьшенной дозировкой стеариновой кислоты. Так, резина на основе СКИ-3, содержащая оксид цинка, характеризуется f р = 19,4 МПа и ε р = 590,0%, а для резин с цинкосодержащими добавками показатель f р находится в пределах от 18,7 до 19,8 МПа и ε р – 560–615%. Для резин на основе СКМС-30 АРКМ-15 + СКД введение технологических добавок СЦС 2 и СЦС 3 в состав резиновых смесей во всех соотношениях с оксидом цинка в меньшей мере оказывает влияние на изменения прочностных свойств вулканизатов по сравнению с добавками «Вулкатив» и СЦС 1 .

Причина изменения свойств каучуков и резин под действием температуры – окисление и образование радикалов. Этот процесс может быть охарактеризован по степени изменения физико-механических показателей [3,4]. Стойкость исследуемых резин с цинкосодержащими технологическими добавками к тепловому старению оценивалось по изменению условной прочности при растяжении ( S σ )

и относительного удлинения при разрыве ( S ε ) после старения в воздушной среде (таблица 2) .

На основании полученных данных выявлено, что увеличение содержания в составе резиновых смесей на основе СКИ-3 исследуемых технологических добавок приводит к некоторому снижению стойкости резин к воздействию повышенных температур. Для композиции с оксидом цинка S σ составляет -10,7%, а S ε =-30,4%(с 1,0 мас.ч. стеариновой кислоты), в то время как для резин с технологической добавкой «Вулкатив» S σ находится в преде-лах-10,0%(при комбинации с оксидом цинка в соотношении 4:1) – -14,1%(при комбинации с оксидом цинка в соотношении 1:1), а значение S ε составляет от -27,6до-32,2%. Следует отметить, что в данном случае применение комбинаций «Вулкатива» с оксидом цинка в соотношении 4:1 и 3:1 позволяет получать резины со стойкостью к тепловому старению, не уступающие резине с промышленным активатором. В тоже время частичная замена оксида цинка на СЦС 1 во всех исследуемых соотношениях не обеспечивает получение вулканизатов стойких к воздействию повышенной температуры ( S σ от -11,2 до -14,8%, а S ε от-29,2 до-39,7%). Установлено, что введение в резиновые смеси цинкосодержащих добавок СЦС 2 и СЦС 3 при частичной замене оксида цинка позволяет незначительно увеличить теплостойкость резин за исключением комбинации с оксидом цинка в соотношении 1:1. В данном случае для резин с СЦС 2 значение S σ от -8,5 до -9,6% (при соотношении 1:1 S σ = -10,9%), а S ε от-22,4 до-26,5% (при соотношении 1:1 S ε =-26,5%). Аналогичные зависимости наблюдаются и для резин с СЦС 3 . В случае резин с уменьшенной дозировкой стеариновой кислоты выявлено, что резины с СЦС 2 в комбинации с оксидом цинка во всех исследуемых соотношениях и с СЦС 3 в комбинации с оксидом цинка в соотношениях 4:1 и 3:1 характеризуются повышенной стойкостью к тепловому старению в воздушной среде. Для этих резин S σ от-8,0 до -9,6%, а S ε от 21,8 до -25,2% (для резин с оксидом цинка S σ =-10,3%; S ε =-28,8%). Следует отметить, что введение в резиновую смесь комбинации оксид цинка: «Вулкатив» в соотношении 4:1 также позволяет получать резины с удовлет-во-рительной стойкостью к воздействию повышенной температуры ( S σ =-9,8%; S ε =-26,7%).

Таблица 2.

Изменение упруго-прочностных показателей исследуемых резин после теплового старения

Table 2.

The change of elastic-strength characteristics of rubbers after thermal aging

Наименование компонентов (их соотношение) Name of components (their ratio)	Наименование показателя / содержание стеариновой кислоты / полимерная основа Indicator / stearic acid content / polymer base
	Sσ,%	S ε , %	Sσ,%	S ε , %	Sσ,%	S ε , %	Sσ,%	S ε , %
	1,0мас. ч. стеариновой кислоты 1.0 part by weight stearic acid		0,5мас. ч. стеариновой кислоты 0.5 part by weight stearic acid		2,0мас. ч. стеариновой кислоты 2.0 part by weigh tstearic acid		1 мас. ч.стеариновой кислоты 1.0 part by weight stearic acid
	СКИ-3 SRI-3				СКМС-30 АРКМ-15 + СКД SRMS-30 ARKM-15 + SRD
Оксид цинка Zinc охidе	-10,7	-30,4	-10,3	-28,8	7,8	-36,0	7,1	-33,7
Оксид цинка: Вулкатив (4:1) Zincохidе: Vulkativ (4:1)	-10,0	-27,6	-9,8	-26,7	6,6	-30,2	6,4	-30,5
Оксид цинка: Вулкатив (3:1) Zincохidе: Vulkativ (3:1)	-10,6	-30,5	-10,8	-30,0	7,3	-30,8	6,5	-30,2
Оксид цинка: Вулкатив (2:1) Zincохidе: Vulkativ (2:1)	-11,2	-30,0	-11,1	-28,8	7,5	-33,3	6,7	-32,1
Оксид цинка: Вулкатив (1:1) Zincохidе: Vulkativ (1:1)	-14,1	-32,2	-13,7	-31,0	8,9	-38,9	8,8	-36,3
Оксид цинка: СЦС1 (4:1) Zincохidе: SСS1 (4:1)	-11,2	-29,2	-11,2	-26,6	7,2	-28,3	6,5	-27,8
Оксид цинка: СЦС1 (3:1) Zincохidе: SСS1 (3:1)	-12,2	-30,5	-12,3	-28,8	7,4	-29,8	6,6	-28,4
Оксид цинка: СЦС1 (2:1) Zincохidе: SСS1 (2:1)	-13,3	-35,0	-12,8	-31,7	8,2	-32,6	7,5	-30,8
Оксид цинка: СЦС1 (1:1) Zincохidе: SСS1 (1:1)	-14,8	-39,7	-14,3	-33,3	9,7	-37,5	8,9	-37,7
Оксид цинка: СЦС2 (4:1) Zincохidе: SСS2 (4:1)	-8,5	-22,4	-8,0	-21,8	6,4	-25,6	4,6	-24,2
Оксид цинка: СЦС2 (3:1) Zincохidе: SСS2 (3:1)	-9,0	-24,1	-8,2	-23,7	6,5	-28,8	5,2	-25,0
Оксид цинка: СЦС2 (2:1) Zincохidе: SСS2 (2:1)	-9,6	-24,6	-8,7	-24,1	7,0	-30,5	5,8	-28,7
Оксид цинка: СЦС2 (1:1) Zincохidе: SСS2 (1:1)	-10,9	-26,5	-9,4	-25,2	7,1	-32,4	6,5	-32,4
Оксид цинка: СЦС3 (4:1) Zincохidе: SСS3 (4:1)	-9,1	-23,4	-9,0	-22,4	6,6	-28,6	6,4	-25,7
Оксид цинка: СЦС3 (3:1) Zincохidе: SСS3 (3:1)	-9,7	-24,1	-9,6	-23,1	7,1	-31,1	6,4	-28,0
Оксид цинка: СЦС3 (2:1) Zincохidе: SСS3 (2:1)	-10,2	-24,5	-10,7	-24,1	7,2	-34,9	7,0	-33,3
Оксид цинка: СЦС3 (1:1) Zincохidе: SСS3 (1:1)	-11,5	-26,8	-11,0	-25,0	7,8	-37,4	7,1	-36,1

Примечание: S σ – изменение условной прочности при растяжении после теплового старения,%; S ε – изменение относительного удлинения при разрыве после теплового старения,%.

Note: S σ – change conditional tensile strength after heat aging,%; S ε – change of elongation at break after heat aging,%.

Исследование теплостойкости резин на основе СКМС-30 АРКМ-15 + СКД показало, что частичная замена оксида цинка на цинкосодержащие технологические добавки типа «Вулка-тив» в соотношении 1:1 и СЦС 1 в соотношениях 2:1 и 1:1 приводят к некоторому уменьшению стойкости данных резин к тепловому старению. Так, для резины с 2,0 мас.ч. стеариновой кислоты и оксидом цинка показатель S σ = 7,8%, а S ε =-36,0%, а для вышеперечисленных комбинаций значение S σ составляет от 8,2 до 9,7%, а S ε равно -38,5% (с добавкой «Вулкатив») и -37,5% (с добавкой СЦС 1 ). В тоже время резины, содержащие добавки СЦС 2 и СЦС 3 во всех соотношениях с оксидом цинка, а также добавки «Вулкатив» и СЦС 1 в оставшихся соотношениях с оксидом цинка не уступают резине с промышленным активатором по стойкости к тепловому старению в воздушной среде. При этом, минимальные изменения свойств резин выявлены для композиций, содержащих технологическую добавку в соотношении с оксидом цинка 4:1 и 3:1 ( S σ = 6,4% и 6,5%, а S ε =-25,6% и -28,8% соответственно). В композициях с уменьшенной дозировкой стеариновой кислоты (1,0 мас.ч.) выявлены практически аналогичные зависимости изменения стойкости резин к воздействию повышенной температуры. В данном случае также наилучшей стойкостью к тепловому старению характеризуются резины, содержащие комбинации оксид цинка с СЦС 2 в соотношениях 4:1 и 3:1 ( S σ = 4,6% и 5,2%, а S ε =-24,2% и -25,0% соответственно, а для резины с оксидом цинка S σ = 7,1% и S ε =-33,7%).

Таким образом, введение в исследуемые эластомерные композиции технологических добавок СЦС 2 в комбинации с оксидом цинка во всех исследуемых соотношениях и СЦС 3 в комбинации с оксидом цинка в соотношениях 4:1 и 3:1 приводит к повышению стойкости резин к тепловому старению (до 10,4%) в воздушной среде, что, вероятно, обусловлено особенностями структуры вулканизационной сетки резин с данными добавками, а именно плотностью сшивания и природой образующихся поперечных связей между макромолекулами каучука. В присутствии поверхностно-активных добавок происходит концентрирование полярных компонентов вулканизующих систем в ядре обратных мицелл. Это, по-видимому, способствует их более равномерному диспергированию в объеме матрицы и облегчает химическое взаимодействие между ними и неполярным каучуком [7–10].

Эластомерная композиция на основе СКИ-3 предназначена для изготовления каркаса шин, в связи с чем к данной резине предъявляются повышенные требования по обеспечению работоспособности резинокордной системы в процессе эксплуатации автопокрышки. Определяющую роль при этом играет химическое и молекулярное взаимодействие между текстильным кордом и резиной, для увеличения которого применяются адгезивы и вещества с активными функциональными группами. В тоже время серьезное влияние на прочность связи резины с кордом оказывает состав вулканизующей группы резиновой смеси, скорость и степень вулканизации [3, 4]. В таблице 3п риведены результаты исследования по определению влияния цинкосодержащих технологических добавок на прочность связи резины с полиэфирным кордом ПДУ18 при различных условиях испытания.

Из таблицы видно, что введение в резиновые смеси добавок типа «Вулкатив» и СЦС 1 приводит к некоторому уменьшению (на 0,4– 8,1%) прочности связи резины с кордом. В тоже время использование добавок СЦС 2 и СЦС 3 в определенном соотношении с оксидом цинка практически не оказывает влияние на адгезионную прочность резины с кордом по сравнению с резинокордной системой, содержащей оксид цинка. Прочность связи резины, содержащей оксид цинка, с полиэфирным кордом при н.у. составляет 109,0 Н, а при 120 °С – 93,6 Н, а для композиций с СЦС 2 показатель прочности резинокордной системы составляет 111,4 и 110,0 Н (при н.у.), 94,3 Н и 93,7 Н (при 120 °С) в случае соотношений 4:1 и 3:1 соответственно. Практически такие же зависимости изменения свойств установлены и для резин с СЦС 3 (110,4 и 109,1 Н (при н.у.), 93,8 и 92,9 Н (при 120 °С)).

Изменение прочности связи в резинокордных системах при введении цинкосодержащих технологических добавок может быть обусловлено влиянием данных компонентов на образование внутренних напряжений за счет усадочных явлений при формировании адгезионного контакта, а также участием исследуемых компонентов в процессе образования пространственной структуры с возникновением в зоне контакта разнородных материалов химических связей [3, 4, 6]. Поверхностно-активные свойства исследуемых компонентов приводит к облегчению релаксационных процессов в системе «резина-текстильный корд».

Таблица 3.

Прочность связи резин на основе СКИ-3 с полиэфирным кордом

Bond strength of rubbers based on SRI-3 with polyester cord

Table 3.

Наименование компонентов(их соотношение) Name of components (their ratio)	Прочность связи резины с кордом, Н / содержание стеариновой кислоты Bond strength between rubber and cord, N / stearic acid content
	1,0мас. ч. 1.0 wt. h.		0,5мас. ч. 0.5 wt. h.
	при н.у. at normal conditions	при 120 °С at 120 °С	при н.у. at normal conditions	при 120 °С at 120 °С
Оксид цинка Zinc охidе	109,0	93,6	110,3	94,1
Оксид цинка: Вулкатив (4:1) Zinc охidе: Vulkativ (4:1)	108,6	91,9	109,0	92,7
Оксид цинка: Вулкатив (3:1) Zinc охidе: Vulkativ (3:1)	107,1	90,6	107,3	91,5
Оксид цинка: Вулкатив (2:1) Zinc охidе: Vulkativ (2:1)	105,2	90,2	106,1	91,0
Оксид цинка: Вулкатив (1:1) Zinc охidе: Vulkativ (1:1)	100,2	89,6	101,0	90,3
Оксид цинка: СЦС 1 (4:1) Zinc охidе: SСS 1 (4:1)	107,9	92,8	108,2	93,5
Оксид цинка: СЦС 1 (3:1) Zinc охidе: SСS 1 (3:1)	106,2	92,0	106,1	92,9
Оксид цинка: СЦС 1 (2:1) Zinc охidе: SСS 1 (2:1)	104,3	91,6	105,6	92,0
Оксид цинка: СЦС 1 (1:1) Zinc охidе: SСS 1 (1:1)	101,0	91,3	101,9	91,8
Оксид цинка: СЦС 2 (4:1) Zinc охidе: SСS 2 (4:1)	111,4	94,3	112,8	95,5
Оксид цинка: СЦС 2 (3:1) Zinc охidе: SСS 2 (3:1)	110,0	93,7	111,4	94,2
Оксид цинка: СЦС 2 (2:1) Zinc охidе: SСS 2 (2:1)	108,2	93,0	109,6	93,8
Оксид цинка: СЦС 2 (1:1) Zinc охidе: SСS 2 (1:1)	106,5	92,8	107,3	93,0
Оксид цинка: СЦС 3 (4:1) Zinc охidе: SСS 3 (4:1)	110,4	93,8	110,9	94,6
Оксид цинка: СЦС 3 (3:1) Zinc охidе: SСS 3 (3:1)	109,1	92,9	110,0	93,7
Оксид цинка: СЦС 3 (2:1) Zinc охidе: SСS 3 (2:1)	107,5	91,9	108,7	92,3
Оксид цинка: СЦС 3 (1:1) Zinc охidе: SСS 3 (1:1)	105,9	91,7	106,3	92,0

Аналогичный характер изменения свойств выявлены и для резинокордных систем с уменьшенной дозировкой стеариновой кислоты. В данном случае введение комбинаций оксид цинка с добавками СЦС2 и СЦС3 в соотношениях 4:1 и 3:1 также практически не оказывает влияние на монолитность системы «резина–корд». Для композиции с оксидом цинка показатель прочности резины с кордом составляет 110,3 Н, а для композиции с СЦС2 – 112,8 и 111,4 Н (в соотношениях 4:1 и 3:1) и 110,9 и 110,0 Н –для композиций с СЦС3. В случае же композиций с добавками«Вулкатив»и СЦС1 прочность связи резинокордной системы несколько меньше (на 1,2–8,4%) по сравнению с композицией с оксидом цинка.

Для композиции на основе комбинации каучуков СКМС-30 АРКМ-15 + СКД, предназначенной для бегового слоя протектора, важной эксплуатационной характеристикой является износостойкость. Износостойкость характеризует способность резин сопротивляться потере материала в результате разрушения поверхности под действием фрикционных сил [3, 4]. Результаты исследования по определению сопротивления истиранию резин при скольжении на рисунке 1.

§               без добавки          4:1              3:1              2:1              1:1

9"                 without additive

5                       Соотношение оксид цинка:технологическая добавка

Ratio of zinc oxide:technological additive

■ Вулкатив       ■ СЦС1       ■ СЦС2       ■ СЦС3

Vulkative             SCS1            SCS2              SCS3

Ratio of zinc oxide:technological additive

■ Вулкатив ■ СЦС1       СЦС2       СЦС3

Vulkative            SCS1            SCS2              SCS3

(b)

Рисунок 1. Зависимость сопротивления истиранию резин на основе СКМС-30 АРКМ-15 + СКД от количественного содержания исследуемых технологических добавок:a) с 2,0 мас.ч. стеариновой кислоты;b) с 1,0 мас.ч. стеариновой кислоты

Figure1. Dependence of abrasion resistance of rubbers based on SRMS-30 ARKM-15 + SRD from the quantitative content of technological additives: a) with 2.0 parts by weight stearic acid; b) with 1.0 parts by weight stearic acid

На основании полученных результатов исследований установлено, что резины с цинкосодержащими технологическими добавками «Вулкатив» и СЦС1 характеризуются несколько пониженной стойкостью к истиранию. Так, сопротивление истиранию при скольжении образцов резин с СЦС1 составляет 61,3–58,9 Дж/мм3 (для резин с 2,0 мас.ч. стеариновой кислоты) и 61,8–60,4 Дж/мм3(для резин с 1,0 мас.ч. стеариновой кислоты) в то время как образцы с оксидом цинка характеризуются значениями 61,9 Дж/мм3 и 62,2 Дж/мм3. Следует отметить, что применение в составе эластомерных композиций технологической добавки СЦС2(во всех соотношениях с оксидом цинка) и добавки СЦС3 (в соотношениях 4:1 и 3:1) позволяет получать резины с износостойкостью, не уступающей резинам с промышленным активатором вулка- низации. В данном случае сопротивление истиранию резин при скольжении для образцов с СЦС2 находится в пределах 65,8–62,0 Дж/мм3 (для композиций с 2,0 мас.ч стеариновой кислоты) и 64,5–62,3 Дж/мм3(для композиций с 1,0 мас.ч стеариновой кислоты).

Характер изменения стойкости резин с цинкосодержащими технологическими добавками к истиранию при скольжении, вероятно, обусловлен их влиянием на степень диспергирования наполнителя, а также особенностями пространственной структуры вулканизатов. Наличие в объеме эластомерной матрицы очагов концентраций напряжений в случае неудовлетворительного диспергирования технического углерода приводит к снижению износостойкости резин. Степень поперечного сшивания резин также оказывает значительное влияние на износостойкость вулканизатов. Зависимость износостойкости от жесткости резин и, следовательно, от степени их вулканизации носит экстремальный характер и зависит как от их состава, так и от режима испытания [3, 4, 7].

Таким образом, на основании проведенных исследований выявлено, что частичная замена оксида цинка на цинкосодержащие технологические добавки не оказывает существенного влияния на деформационно-прочностные свойства резин на основе каучуков общего назначения. В данном случае вулканизаты с добавками СЦС 2 и СЦС 3 характеризуются несколько более высокими показателями прочности на 4,8–6,4%, что, однако, находится в пределах погрешности допустимой методикой на испытание. Характер изменения свойств резин при введении исследуемых компонентов, вероятно, связан с влиянием полифункциональных цинкосодержащих добавок на равномерность распределения компонентов вулканизующей системы в среде эластомерной матрицы, а также плотность сшивания и природу образующихся поперечных связей в процессе