chemicallytechFine Chemical TechnologiesТонкие химические технологии2410-65932686-7575MIREA – Russian Technological University (RTU MIREA).10.32362/2410-6593-2020-15-5-46-53chemicallytech-1649Research ArticleSYNTHESIS AND PROCESSING OF POLYMERS AND POLYMERIC COMPOSITESСИНТЕЗ И ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕРОВ И КОМПОЗИТОВ НА ИХ ОСНОВЕInfluence of iron ore concentrate (magnetite) on the kinetics of butadiene–styrene rubber-based blend curing in the presence of different acceleratorsВлияние железорудного концентрата (магнетита) на кинетику вулканизации резиновых смесей на основе бутадиен-стирольного каучука в присутствии различных ускорителейhttps://orcid.org/0000-0002-3852-581XХачатуровА. А.KhachaturovA. A.

Хачатуров Арам Арнольдович, аспирант кафедры Физики и химии материалов им. Б.А. Догадкина Физико-технологического института

119571, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 86

Aram A. Khachaturov, Postgraduate Student, B.A. Dogadkin Department of Physics and Chemistry of Materials, Institute of Physics and Technology

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454, Russia

xa4aram@mail.ruПотаповЕ. Э.PotapovE. E.

Потапов Евгений Эдуардович, доктор химических наук, профессор, профессор кафедры Физики и химии материалов им. Б.А. Догадкина Физико-технологического института. Scopus Author ID 7006238695

119571, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 86

Evgeniy E. Potapov, Dr. of Sci. (Chemistry), Professor, B.A. Dogadkin Department of Physics and Chemistry of Materials, Institute of Physics and Technology. Scopus Author ID 7006238695

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454, Russia

svitar@yandex.ruРезниченкоС. В.ReznichenkoS. V.

Резниченко Сергей Владимирович, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой Физики и химии материалов им. Б.А. Догадкина Физико-технологического института. Scopus Author ID 6603145791

119571, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 86

Sergei V. Reznichenko, Dr. of Sci. (Technology), Professor, Head of the B.A. Dogadkin Department of Physics and Chemistry of Materials, Institute of Physics and Technology. Scopus Author ID 6603145791

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454, Russia

svrezn@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-6389-3833КовалеваА. Н.KovalevaA. N.

Ковалева Анна Николаевна, кандидат химических наук, доцент кафедры химии и технологии переработки пластмасс и полимерных композитов Института тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова

119571, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 86

Anna N. Kovaleva, Cand. of Sci. (Chemistry), Assistant Professor, Department of Chemistry and Technology for Processing Plastics and Polymer Composites, M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454, Russia

kovaleva_anna79@mail.ruМИРЭА – Российский технологический университетРоссияMIREA – Russian Technological UniversityRussian Federation2020141120201554653Copyright © Khachaturov A.A., Potapov E.E., Reznichenko S.V., Kovaleva A.N., 20202020Хачатуров А.А., Потапов Е.Э., Резниченко С.В., Ковалева А.Н.Khachaturov A.A., Potapov E.E., Reznichenko S.V., Kovaleva A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.finechem-mirea.ru/jour/article/view/1649Objectives

Objectives. To investigate the possibility of using a cheaper ingredient, such as magnetite, in the synthesis of rubber compounds based on butadiene–styrene rubber by examining its effect on the process of sulfuric vulcanization of butadiene–styrene rubber in the presence of various accelerators.

Methods

Methods. The influence of magnetite on the vulcanization kinetics was studied using an Alpha Technologies PRPA 2000 rotorless rheometer. Thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) were performed using a Mettler Toledo TGA/DSC 2 device to evaluate the effect of magnetite on the butadiene–styrene rubber-based vulcanizates’ oxidation.

Results

Results. Magnetite was found to affect the kinetics of SBR-1500 butadiene–styrene rubber sulfuric vulcanization in the presence of thiazole-type accelerators (2-MBT, 2-MBS); in contrast, magnetite was inactive in the case of diphenylguanidine, sulfenamide T, and tetramethylthiuram disulfide. The obtained TGA/DSC data showed that magnetite has no significant effect on the butadiene–styrene rubber-based vulcanizates’ oxidation and thermal destruction.

Conclusions

Conclusions. The obtained data confirmed magnetite’s capability to act as a butadiene–styrene rubber sulfuric vulcanization activator in the presence of various accelerators. The most significant effect was observed in the presence of thiazole-type accelerators.

Цели

Цели. Изучить возможность применения в рецептурах резиновых смесей на основе бутадиен-стирольного каучука более дешевого ингредиента – магнетита путем оценки его влияния на процесс серной вулканизации бутадиен-стирольного каучука в присутствии различных ускорителей.

Методы

Методы. Влияние магнетита на кинетику вулканизации исследовали с помощью без- роторного реометра AlphaTechnologies PRPA 2000. Методами термогравиметрического анализа (ТГА) и дифференциально-сканирующей калориметрии (ДСК) оценили влияние магнетита на процесс окисления вулканизатов на основе бутадиен-стирольного каучука на приборе Mettler Toledo TGA/DSC 2.

Результаты

Результаты. Показано, что магнетит влияет на кинетику серной вулканизации бутадиен-стирольного каучука SBR-1500 в присутствии ускорителей тиазолового ряда (дибензотиазолдисульфид, 2-меркаптобензотиазол), в то время как в случае с 1,3-дифенилгуанидином, сульфенамидом Т (N-трет-бутил-2-бензтиазолсульфенамид) и тиурамом (тетраметилтиурамдисульфид) магнетит малоактивен. Данные, полученные с ТГА/ДСК, демонстрируют, что магнетит незначительно влияет на окисление, а также на термодеструкцию вулканизатов на основе бутадиен-стирольного каучука.

Выводы

Выводы. Исследовано влияние магнетита на кинетику процесса серной вулканизации бутадиен-стирольного каучука в присутствии различных ускорителей. Наибольший эффект наблюдается в присутствии ускорителей тиазолового ряда.

железорудный концентратмагнетитбутадиен-стирольный каучукактиватор вулканизациикинетика вулканизациитермогравиметрический анализдифференциально-сканирующая калориметрияiron ore concentratemagnetitebutadiene–styrene rubbervulcanization activatorkinetics of curingthermogravimetric analysisdifferential scanning calorimetryThis article has been translated from Russian into English by M. Povorin and edited for English language and spelling by Enago, an editing brand of Crimson Interactive Inc.ReferencesДик Дж.С. Технология резины: Рецептуростроение и испытания. Под ред. Дика Дж.С. Пер. с англ. Котовой С.В., Глаголева В.А., Люсовой Л.Р. под ред. Шершнева В.А. СПб.: Научные основы и технологии; 2010. 620 с.Dick J.S. Tekhnologiya reziny: Retsepturostroenie i ispytaniya (Rubber technology. Compounding and testing for performance). Translated from English by Shershnev V.A. Sankt Peterburg: Nauchnye osnovy i tekhnologii; 2010, 620 p. (in Russ.).Heideman G., Datta R.N., Noordermeer J.W.M. Activators in accelerated sulfur vulcanization. Rubber Chemistry and Technology. 2004;77(3):512-541. https://doi.org/10.5254/1.3547834Heideman G., Datta R.N., Noordermeer J.W.M. Activators in accelerated sulfur vulcanization. Rubber Chemistry and Technology. 2004;77(3):512-541. https://doi.org/10.5254/1.3547834Heideman G., Noordermeer J.W.M., Datta R.N. Zinc loaded clay as activator in sulfur vulcanization: a new route for zinc oxide reduction in rubber compounds. Rubber Chemistry and Technology. 2004;77(2):336-355. https://doi.org/10.5254/1.3547827Heideman G., Noordermeer J.W.M., Datta R.N. Zinc loaded clay as activator in sulfur vulcanization: a new route for zinc oxide reduction in rubber compounds. Rubber Chemistry and Technology. 2004;77(2):336-355. https://doi.org/10.5254/1.3547827Mostoni S., Milana P., Di Credico B. Zinc-Based Curing Activators: New Trends for Reducing Zinc Content in Rubber Vulcanization Process. Catalysts. 2019;9(8):664. https://doi.org/10.3390/catal9080664Mostoni S., Milana P., Di Credico B. Zinc-Based Curing Activators: New Trends for Reducing Zinc Content in Rubber Vulcanization Process. Catalysts. 2019;9(8):664. https://doi.org/10.3390/catal9080664Zanchet A., Demori R., de Sousa F.D.B. Sugar cane as an alternative green activator to conventional vulcanization additives in natural rubber compounds: Thermal degradation study. Journal of Cleaner Production. 2019;207:248-260. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.09.203Zanchet A., Demori R., de Sousa F.D.B. Sugar cane as an alternative green activator to conventional vulcanization additives in natural rubber compounds: Thermal degradation study. Journal of Cleaner Production. 2019;207:248-260. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.09.203Хачатуров А.А., Потапов Е.Э., Монахова Т.В. Влияние магнетита на кинетику окисления и структурирования эластомерных материалов на основе бутадиен-стирольного каучука. XVII Ежегодная молодежная конференция c международным участием ИБХФ РАН-ВУЗы «Биохимическая физика»-2017: сб. тр. конф. (13–15 ноября 2017 г., г. Москва). Москва: Изд-во РУДН; 2018, с. 71-75.Khachaturov A.A., Potapov Е.E., Monahova T.V. Effect of magnetite on the kinetics of oxidation and structuring of elastomeric materials based on styrenebutadiene rubber. XVII Еzhegodnaya molodezhnaya konferentsiya c mezhdunarodnym uchastiem IBKhF RANVUZy “Biokhimicheskaya fizika”-2017: sb. tr. konf. (The 17th Annual Youth Conference with international participation of the Institute of Biochemical Physics RAS-Universities “Biochemical Physics” -2017: collection of abstracts). Moscow: RUDN; 2017, p. 71-75 (in Russ.).Хачатуров А.А. Функциональные эластомерные композиционные материалы на основе бутадиен-стирольного каучука и магнетита. XXVIII Менделеевская конференция молодых ученых: сб. тез. и докл. конф. (13–18 мая 2018 г., г. Новосибирск). Новосибирск: Изд-во НГУ; 2018, с.111.Khachaturov A.A. Functional and elastomeric materials on the basis of butadiene-styrene rubber and magnetite. XXVIII Mendeleevskaya konferentsiya molodykh uchenykh: sb. tez. i dokl. konf. (The 28th Mendeleev Conference of Young Scientists: a collection of abstracts and conference reports). Novosibirsk: 2018, p. 111 (in Russ.).Борисов Л.А., Гришин Ю.М., Козлов Н.П. и др. Способ прямого получения поликристаллического крем- ния из природного кварца и из его особо чистых концентратов: РФ Пат. 2516512, МПК7 C 30 B 30/02, C 30 B 29/06. N 2012128656/05; заявл. 09.07.12; опубл. 20.05.14, Бюл. N 14.Borisov L.A., Grishin Yu.M., Kozlov N.P. et al. A method for the direct production of polycrystalline silicon from natural quartz and from its especially pure concentrates: RF Pat. 2516512, 2012. RU2516512C2 (in Russ.).Догадкин Б.А., Донцов А.А., Шершнев В.А. Химия эластомеров. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Химия; 1981; 376 с.Dogadkin B.A., Doncov A.A., Shershnev V.A. Khimiya elastomerov (Chemistry of Elastomers). 2nd ed. reslave. and add. Moscow: Khimiya; 1981. 376 p. (in Russ.).Al-Ghamdi A.A., Al-Hartomy O.A., Al-Solamy F.R. Preparation and characterisation of natural rubber composites comprising hybrid fillers of activated carbon / in situ synthesised magnetite. Journal of Rubber Research. 2018;21(2):94-118. https://doi.org/10.1007/bf03449164Al-Ghamdi A.A., Al-Hartomy O.A., Al-Solamy F.R. Preparation and characterisation of natural rubber composites comprising hybrid fillers of activated carbon / in situ synthesised magnetite. Journal of Rubber Research. 2018;21(2):94-118. https://doi.org/10.1007/bf03449164Грасси Н., Скотт Дж. Деструкция и стабилизация полимеров. Пер. с англ. М.: Мир; 1988, 446 с.Grassie N., Skott G. Destruktsiya i stabilizatsiya polimerov (Polymer degradation and stabilisation). Translated from English. Moscow: Mir; 1988, 446 p. (in Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.