chemicallytechFine Chemical TechnologiesТонкие химические технологии2410-65932686-7575MIREA – Russian Technological University (RTU MIREA).10.32362/2410-6593-2022-17-2-152-163chemicallytech-1823Research ArticleSYNTHESIS AND PROCESSING OF POLYMERS AND POLYMERIC COMPOSITESСИНТЕЗ И ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕРОВ И КОМПОЗИТОВ НА ИХ ОСНОВЕInfluence of various factors on surface properties of elastomeric materials based on nitrile butadiene rubbersВлияние различных факторов на поверхностные свойства эластомерных материалов на основе бутадиен-нитрильных каучуковhttps://orcid.org/0000-0002-2990-4447ДулинаО. А.DulinaО. А.

Дулина Ольга Анатольевна, к.х.н., доцент кафедры наноразмерных систем и поверхностных явлений им. С.С. Воюцкого

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

Olga A. Dulina, Cand. Sci. (Chem.), Associate Professor, Department of Nanoscale Systems and Surface Phenomena

86, Vernadskogo pr., Moscow, 119571

doa1503991@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2536-1884ЕськоваЕ. В.EskovaЕ. V.

Еськова Евгения Владимировна, старший преподаватель кафедры наноразмерных систем и поверхностных явлений им. С.С. Воюцкого

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

Evgeniya V. Eskova, Senior Lecturer, Department of Nanoscale Systems and Surface Phenomena

86, Vernadskogo pr., Moscow, 119571

eskovae@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5457-0506ТарасенкоА. Д.TarasenkoА. D.

Тарасенко Алина Дмитриевна, ассистент кафедры наноразмерных систем и поверхностных явлений им. С.С. Воюцкого

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

Alina D. Tarasenko, Assistant, Department of Nanoscale Systems and Surface Phenomena

86, Vernadskogo pr., Moscow, 119571

ad_abramova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7076-4669КотоваС. В.KotovaS. V.

Котова Светлана Владимировна, к.т.н., доцент кафедры Химии и технологии переработки эластомеров им. Ф.Ф. Кошелева

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

Svetlana V. Kotova, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, F.F. Koshelev Department of Chemistry and Technology of Elastomers Processing

86, Vernadskogo pr., Moscow, 119571

s.v.kotova@mail.ruМИРЭА – Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова)РоссияMIREA – Russian Technological University (M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies)Russian Federation202201062022172152163Copyright © Dulina О.А., Eskova Е.V., Tarasenko А.D., Kotova S.V., 20222022Дулина О.А., Еськова Е.В., Тарасенко А.Д., Котова С.В.Dulina О.А., Eskova Е.V., Tarasenko А.D., Kotova S.V.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/1823Objectives

Objectives. The influence of the technological additive content and accelerated aging conditions on the surface energy and elastic-strength properties of nitrile butadiene rubbers with an average acrylic acid nitrile content and rubbers based on them were studied in the paper.

Methods

Methods. The free surface energy of the samples was determined under the standard conditions and in the accelerated aging conditions with the use of the Owens, Wendt, Rabel, and Kaelble method.

Results

Results. It was shown that the elastomeric materials surface energy is influenced by surfactants such as rosin and stearic acid, which are typical ingredients of rubber compounds. It was also found that the thermal aging effect on the physical and mechanical properties of rubbers based on nitrile butadiene rubbers depends on the method of rubber isolation from latex and on the nature of the surfactant components in the samples.

Conclusions

Conclusions. The analysis of the results obtained shows that the change in the vulcanizates physical and mechanical properties, depending on the technological additive content and the temperature effect, occurs along with a change in the critical surface tension.

Цели

Цели. Изучение влияния содержания технологических добавок и условий ускоренного старения на поверхностную энергию, упруго-прочностные и адгезионные характеристики резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков со средним содержанием нитрила акриловой кислоты.

Методы

Методы. С помощью метода Оуэнса–Вендта–Рабеля–Каелбле была определена свободная поверхностная энергия образцов в стандартных условиях и условиях ускоренного старения.

Результаты

Результаты. Было показано, что на поверхностную энергию эластомерных материалов оказывают влияние поверхностно-активные вещества, такие как канифоль и стеариновая кислота, являющиеся типичными ингредиентами резиновых смесей, а также было установлено, что влияние условий ускоренного старения на физико-механические свойства резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков зависит от способа выделения каучука из латекса и природы поверхностно-активных компонентов, входящих в состав образцов. Предполагается, что это происходит за счет миграции на поверхность образцов низкомолекулярных компонентов и поверхностно-активных веществ.

Выводы

Выводы. Анализ полученных результатов показывает, что изменение физико-механических свойств вулканизатов в зависимости от содержания технологической добавки и воздействия температуры происходит наряду с изменением критического поверхностного натяжения.

бутадиен-нитрильный каучуксвободная поверхностная энергияповерхностное натяжениеповерхностно-активное веществоповерхностные свойствафизико-механические свойства полимеровтермостарениеnitrile butadiene rubberfree surface energysurface tensionsurfactantsurface propertiesphysical and mechanical properties of polymersthermal agingReferencesДик Дж.С. Технология резины: рецептуростроение и испытания: пер. с англ.; под ред. В.А. Шершнева. СПб.: Научные основы и технологии; 2010. 617 с. ISBN 978-5-91703-015-9Dick J.S. Tekhnologiya reziny: Retsepturostroenie i ispytaniya (Rubber Technology: Compounding and Testing for Performance): Shershnev. V.A. (Ed.). transl. from Engl. St. Petersburg: Nauchnye osnovy i tekhnologii; 2010. 617 p. (in Russ.). ISBN 978-5-91703-015-9 [Dick J.S. Rubber Technology: Compounding and Testing for Performance. Hanser; 2009. 567 p. ISBN 978-3-44642-1554.]Каучук и резина. Наука и технология: пер. с англ.; под ред. Дж. Марка, Б. Эрмана, Ф. Эйрича. Долгопрудный: Интеллект; 2011. 768 с. ISBN 978-5-91559-018-1Mark J.E., Erman B., Elrich F.R. (Eds.). Kauchuk i rezina. Nauka i tekhnologiya (Science and Technology of Rubber): transl. from Engl. Dolgoprudnyi: Intellekt; 2011. 768 p. (in Russ.). ISBN 978-5-91559-018-1 [Mark J.E., Erman B., Elrich F.R. (Eds.). Science and Technology of Rubber. Elsevier Academic Press; 2005. 743 p. ISBN 978-0-12464-7862.]Гришин Б.С. Растворимость и диффузия низкомолекулярных веществ в каучуках и эластомерных композитах. Казань: Изд-во КНИТУ; 2012. 142 с. ISBN 978-5-7882-1371-2Grishin B.S. Rastvorimost’ i diffuziya nizkomolekulyarnykh veshchestv v kauchukakh i elastomernykh kompozitakh ( Solubility and diffusion of low-molecular substances in rubbers and elastomeric composites). Kazan’: KNITU; 2012. 142 p. (in Russ.). ISBN 978-5-7882-1371-2Тарасенко А.Д., Дулина О.А., Буканов А.М. Влияние неполимерных компонентов резиновой смеси на поверхностные свойства эластомерных композиций. Тонкие химические технологии. 2018;13(5):67–72. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2018-13-5-67-72Tarasenko A.D., Dulina O.A., Bukanov A.M. The effect of non-polymeric components of a rubber mixture on surface properties of elastomer compositions. Tonk. Khim. Tekhnol. = Fine Chem. Technol. 2018;3(5):67–72 (in Russ.). https://doi.org/10.32362/2410-6593-2018-13-5-67-72Дулина О.А., Тарасенко А.Д., Буканов А.М., Ильин А.А. Влияние способа выделения каучука из латекса на свойства эластомерных материалов на основе бутадиеннитрильных каучуков. Тонкие химические технологии. 2017;12(4):85–90. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2017-12-4-85-90Dulina O.A., Tarasenko A.D., Bukanov A.M., Ilyin A.A. The influence of the method of rubber isolation from latex on the properties of elastomeric materials based on butadienenitrile rubbers. Tonk. Khim. Tekhnol. = Fine Chem. Technol. 2017;12(4):85–90 (in Russ.). https://doi.org/10.32362/2410-6593-2017-12-4-85-90Папков В.Н., Гусев Ю.К., Блинов Е.В., Юрьев А.Н., Гадебский Г.А., Щелушкина Н.И., Чеботарева М.В., Решетникова Е.А. Разработка экологически чистых способов выделения бутадиен-нитрильных каучуков из латексов. Промышленное производство и использование эластомеров. 2010;(3):10–13.Papkov V.N., Gusev Ju.K., Blinov E.V., Jur’ev A.N., Gadebskii G.A., Shhelushkina N.I., Chebotareva M.V., Reshetnikova E.A. Development of environment friendly butadiene-nitrile rubbers (NBR) separation from latex. Promyshlennoe proizvodstvo i ispol’zovanie elastomerov = Industrial Production and Use Elastomers. 2010;(3):10–13 (in Russ.).Żenkiewicz M. Methods for the calculation of surface free energy of solids. J. Achiev. Mater. Manufact. Eng. 2007;24(1):37–145.Żenkiewicz M. Methods for the calculation of surface free energy of solids. J. Achiev. Mater. Manufact. Eng. 2007;24(1):37–145.Миронюк А.В., Придатко А.В., Сиволапов П.В., Свидерский В.А. Особенности оценки смачивания полимерных поверхностей. Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2014;1(6):23–26. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.20797Mironyuk A.V., Pridatko A.V., Sivolapov P.V., Sviderskii V.A. Aspects of polymer surfaces wetting. Vostochno-Evropeiskii zhurnal peredovykh tekhnologii = Eastern European Journal of Enterprise Technologies. 2014;1(6):23–26 (in Russ.). https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.20797Rudawska A., Jacniacka E. Analysis for determining surface free energy uncertainly by the Owens–Wendt method. Int. J. Adhes. Adhes. 2009;29(4):451–457. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2008.09.008Rudawska A., Jacniacka E. Analysis for determining surface free energy uncertainly by the Owens–Wendt method. Int. J. Adhes. Adhes. 2009;29(4):451–457. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2008.09.008Дулина О.А., Абрамова А.Д., Ситникова Д.В., Буканов А.М. Влияние стеариновой кислоты на поверхностные свойства эластомерных композитов на основе бутадиен-стирольных каучуков. Вестник МИТХТ (Тонкие химические технологии). 2014;9(3):1–73.Dulina O.A., Abramova A.D., Sitnikova D.V., Bukanov A.M. The effect of stearic acid on surface properties of elastomeric compositions based on butadienestyrene rubber. Tonk. Khim. Tekhnol. = Fine Chem. Technol. 2014;9(3):71–73 (in Russ.).Фролова М.А., Тутыгин А.С., Айзенштадт А.М., Лесовик В.С., Махова Т.А., Поспелова Т.А. Критерий оценки энергетических свойств поверхности. Наносистемы: физика. химия. математика. 2011;2(4):120–125.Frolova M.A., Tutygin A.S., Aizenshtadt A.M., Lesovik V.S., Makhova T.A., Pospelova T.A. Evaluation criteria of energy properties of surface of nanomaterials. Nanosistemy: fizika. khimiya. matematika = Nanosystems: Phys. Chem. Math. 2011;2(4):20–125 (in Russ.).Старостина И.А., Стоянов О.В. Развитие методов оценки поверхностных кислотно-основных свойств полимерных материалов. Вестник Казанского технологического университета. 2010;(4):58–69.Starostina I.A., Stoyanov O.V. Development of methods for assessing the surface acid-base properties of polymer materials. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta = Herald of Kazan Technological University. 2010;(4):58–69 (in Russ.).Domińczuk J., Krawczuk A. Comparison of surface free energy calculation methods. Appl. Mech. Mater. 2015;791:259–265. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.791.259Domińczuk J., Krawczuk A. Comparison of surface free energy calculation methods. Appl. Mech. Mater. 2015;791:259–265. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.791.259Kłonica M., Kuczmaszewski J. Determining the value of surface free energy on the basis of the contact angle. Adv. Sci. Technol. Res. J. 2017;11(1):66–74. https://doi.org/10.12913/22998624/68800Kłonica M., Kuczmaszewski J. Determining the value of surface free energy on the basis of the contact angle. Adv. Sci. Technol. Res. J. 2017;11(1):66–74. https://doi.org/10.12913/22998624/68800Дулина О.А., Свиридова Е.А., Буканов А.М. Некоторые особенности смачивания резин водой. Вестник МИТХТ (Тонкие химические технологии). 2009;4(5):85–86.Dulina O.A., Sviridov E.I., Bukanov A.M. Some especially moisten rubbers of water. Tonk. Khim. Tekhnol. = Fine Chem. Technol. 2009;4(5):85–86 (in Russ.).Евдокимов А.О., Буканов А.М., Люсова Л.Р., Петроградский А.В. Влияние остаточных количеств эмульгатора в бутадиен-нитрильных каучуках на свойства эластомерных материалов. Тонкие химические технологии. 2018;13(5):58–66. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2018-13-5-58-66Evdokimov A.O., Bukanov A.M., Lyusova L.R., Petrogradsky A.V. The influence of residue emulsifier amounts on properties of nitrile rubbers and elastomeric materials based on them. Fine Chemical Technologies. 2018;13(5):58–66 (in Russ.). https://doi.org/10.32362/2410-6593-2018-13-5-58-66Захаров Н.Д., Кострыкина Г.И. Некоторые особенности вулканизации бутадиен-нитрильных каучуков. Высокомолекулярные соединения. Серия А. 1968;10(1):107–113.Zakharov N.D., Kostrykina G.I. Some features of vulcanization of butadienenitrile rubbers. Polymer Science U.S.S.A. 1968;10(1):125–132. https://doi.org/10.1016/0032-3950(68)90142-1

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