Vliv složení kaučukových směsí na bariérové vlastnosti vulkanizátů

Abstract

Pryžové výrobky představují rozsáhlou skupinu polymerních výrobků. Každý pryžový výrobek musí vykazovat pro danou aplikaci dobré fyzikálně-mechanické, chemické a jiné vlastnosti. Dle aplikace výrobku jsou často požadovány i specifické vlastnosti, které musí výrobky splňovat. Jednou z těchto vlastností můžou být i bariérové vlastnosti, které často bývají důležitým požadavkem u gumárenských výrobků. Patří mezi ně např. plynopropustnost pro různé plyny, paropropustnost a také tlumení mechanických rázů či vibrací. Nízká plynopropustnost je požadována např. pro pláště pneumatik, hadice, různé membrány, masky atd. U některých pryžových výrobků bývají požadavky např. na tlumení mechanických vibrací. Jsou to např. tyto aplikace: silentbloky pro motory strojů, čerpadel nebo také podklady pro základy budov v místech častého zemětřesení. Kromě těchto požadavků musí také splňovat dobré mechanické vlastnosti, např. mez pevnosti v tahu pro dané aplikace. Toho lze docílit skladbou receptury kaučukových směsí a také typem plniva. Pro přípravu kaučukových směsí se využívá mnoho typů plniv. Nejčastějšími jsou saze, které vykazují nejen vysoký ztužující účinek, ale slouží i jako antioxidanty. Vedle sazí existují také světlá plniva např. Silika, Kaolín, CaCO3, různé jíly atd. která však z důvodu obsahu polárních kyslíkových skupin na povrchu, jsou hůře kompatibilní s nepolárními typy kaučuků, přírodní (NR), styren butadienový (SBR), etylen-propylen-dienový (EPDM). Aby bylo dosaženo dobrého ztužujícího účinku plniv i u těchto kaučuků, musí se plniva povrchově upravovat. Jednou z nejpoužívanějších úprav v gumárenském průmyslu jsou úpravy pomocí silanů tzv. silanizace, což umožňuje vyrábět pryžové výrobky s vysokou pevností v tahu. Nevýhodou, však je vysoká cena silanů, což snižuje ekonomičnost. Proto je aktuální zabývat se jinými modifikátory světlých plniv, které mají napomoci dosáhnout podobných vlastností gumárenských výrobků jako při aplikaci silanů. Hlavní část této práce se zaměřuje na různé modifikátory světlých plniv, jako jsou polyetylen glykol (PEG), dimetylsulfon (DMSO2) a jiné. Práce dále pojednává o možných postupech modifikace a jejich vlivu na výsledné mechanické a bariérové vlastnosti. Modifikátor vykazující podobné mechanické vlastnosti, světlých plniv jako u silanů, byl DMSO2. Tento modifikátor obsahuje sulfonylovou funkční skupinu. Jeho zjevnou výhodou je velmi nízká toxicita v porovnání se silany, což znamená, že při jeho aplikaci dochází k nižší zátěži na životním prostředí oproti klasicky používaným silanům. Jaho příznivý efekt se neprojevil jenom zlepšením běžně fyzikálně-mechanických vlastností (napětí v tahu), ale experimentálně stanovil se i jeho pozitivní efekt na plynopropustnost. U některých zkoumaných koncentrací byl vliv na nízkou plynopropustnost a na vzrůst pevnosti v tahu dokonce lepší, než u nejčastěji používaného silanu - tetraetylortosilanu (TEOS). Pozitivní vliv na mechanické vlastnosti a nízkou plynopropustnost měl i další typ použitého činidla, anhydridu kyseliny maleinové - maleinanhydridu. Jeho naroubováním na SBR a následnou modifikací siliky pomocí DMSO2 byly zaznamenány dokonce lepší vlastnosti (vyšší pevnost v tahu, nízká plynopropustnost a nízký ztrátový faktor tan „delta„) než v případě použití silanu TEOS. Nízký tan „delta„ je např. požadován u plášťů pneumatik. Přínosem práce byl výzkum modifikátoru DMSO2 a jeho poskytnutí dobrých mechanických vlastností (pevnost v tahu), nízká plynopropustnost. V roubovaném SBR pomocí maleinanhydridu bylo při jeho použití dosaženo ještě vyšších pevností v tahu a nízké plynopropustnosti.