ВЛИЯНИЕ ПОЛИИЗОБУТИЛЕНА НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ, ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ, ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕЗИНЫ ДЛЯ ПРОКЛАДОК РЕЛЬСОВЫХ СКРЕПЛЕНИЙ
Аннотация
В статье исследовано влияние полиизобутилена марок П-85 и П-200 на вулканизационные (реометрические) характеристики резиновой смеси, физико-механические, эксплуатационные, диэлектрические и динамические свойства вулканизатов на основе комбинации каучуков общего назначения. Исследуемая резиновая смесь содержала комбинацию бутадиен-метилстирольного СКМС-30АРК, изопренового СКИ-3 и бутадиенового СКД каучуков, серу, N-циклогексил-2-бензотиазолсульфенамид, тетраметилтиурамдисульфид, белила цинковые, стеариновую кислоту, ацетонанил Н, воск ЗВ-П, N-изопропил-N′-фенил-п-фенилендиамин, технический углерод N 220, полые корундовые микросферы HCM-L и другие ингредиенты. Резиновую смесь изготавливали на лабораторных вальцах ЛБ 320 160/160. Первый (базовый) вариант резиновой смеси изготавливался без использования полиизобутилена. Второй – четвертый её варианты готовились с добавками полиизобутилена П-85, пятый – седьмой варианты –полиизобутилена П-200. Реометрические характеристики резиновой смеси изучали на реометре MDR 3000 Basic при 143 °С в течение 25 мин. Для определения физико-механических показателей резины стандартные образцы всех вариантов резиновой смеси вулканизовали при температуре 143 °C в течение 25 мин в вулканизационном прессе типа P-V-100-3RT-2-PCD. Исследования физико-механических, эксплуатационных, диэлектрических свойств вулканизатов осуществлялись согласно существующим для резиновой промышленности стандартам. Показано, что увеличение содержания полиизобутиленов П-85 или П-200 в составе резиновой смеси приводит к улучшению стойкости вулканизатов после суточного термоокислительного старения на воздухе. По данным динамического механического анализа установлено, что резины, включающие по 30,0 мас. ч. полиизобутилены П-85 и П-200 на 100,0 мас. ч. каучуков, обладают наибольшим максимумом пика тангенса угла механических потерь, значения которых составляют 0,611 и 0,639 соответственно. Вулканизат, содержащий 30,0 мас. ч. полиизобутилена П-200 на 100,0 мас. ч. каучуков характеризуется стабильными упруго-прочностными характеристиками, высокими диэлектрическими и хорошими вибропоглощающими свойствами.
Литература
Kaewunruen S., Remennikov A.M. Current state of practice in railway track vibration isolation: an Australian overview. Austral. J. Civil Eng. 2016. V. 14. N 1. P. 63-71. DOI: 10.1080/14488353.2015.1116364.
Thompson D.J., Kouroussis G., Ntotsios E. Modelling, simulation and evaluation of ground vibration caused by rail vehicles. Vehicle Syst. Dynam. 2019. V. 57. N 7. P. 936-983. DOI: 10.1080/00423114.2019.1602274.
Ďungel J., Zvolenský P., Grenčík J., Leštinský L., Krivda J. Localization of Increased Noise at Operating Speed of a Passenger Wagon. Sustainability. 2021. V. 13. N 2. P. 453. DOI: 10.3390/su13020453.
Vogiatzis K.E., Kouroussis G. Environmental Ground-Borne Noise and Vibration from Urban Light Rail Transportation During Construction and Operation. Curr. Pollut. Rep. 2017. V. 3. N 2. P. 162-173. DOI: 10.1007/s40726-017-0059-3.
Fan R., Meng G., Yang J., He C. Experimental study of the effect of viscoelastic damping materials on noise and vibration reduction within railway vehicles. J. Sound Vibration. 2009. V. 319. N 1-2. P. 58-76. DOI: 10.1016/j.jsv.2008.03.071.
Zhao C., Wang P., Yi Q. Internal noise reduction in railway vehicles by means of rail grinding and rail dampers. Noise Control Eng. J. 2017. V. 65. N 1. P. 1-13. DOI: 10.3397/1/376421.
Fyhri A., Aasvang G.M. Noise, sleep and poor health: Modeling the relationship between road traffic noise and cardio-vascular problems. Sci. Total Environ. 2010. V. 408. N 21. P. 4935-4942. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2010.06.057.
Araújo Alves J., Neto Paiva F., Torres Silva L., Remoaldo P. Low-Frequency Noise and Its Main Effects on Human Health – A Review of the Literature between 2016 and 2019. Appl. Sci. 2020. V. 10. N 15. P. 5205. DOI: 10.3390/app10155205.
Ögren M., Gidlöf-Gunnarsson A., Smith M., Gustavsson S., Persson Waye K. Comparison of Annoyance from Rail-way Noise and Railway Vibration. Internat. J. Environ. Res. Publ. Health. 2017. V. 14. N 7. P. 805. DOI: 10.3390/ijerph14070805.
Peris E., Woodcock J., Sica G., Sharp C., Moorhouse A.T., Waddington D.C. Guidance for new policy develop-ments on railway noise and vibration. Transport. Res. Pt. A: Policy Practice. 2016. V. 85. P. 76-88. DOI: 10.1016/j.tra.2016.01.004.
Smith M.G., Croy I., Ögren M., Hammar O., Lindberg E., Persson Waye K. Physiological effects of railway vibration and noise on sleep. J. Acoust. Soc. Am.. 2017. V. 141. N 5. P. 3262-3269. DOI: 10.1121/1.4983302.
Sol-Sánchez M., Moreno-Navarro F., Rubio-Gámez M.C. The use of deconstructed tire rail pads in railroad tracks: Impact of pad thickness. Mater. Design. 2014. V. 58. P. 198-203. DOI: 10.1016/j.matdes.2014.01.062.
Indraratna B., Qi Y., Ngo T., Rujikiatkamjorn C., Neville T., Ferreira F., Shahkolahi A. Use of Geogrids and Recy-cled Rubber in Railroad Infrastructure for Enhanced Performance. Geosciences. 2019. V. 9. N 1. P. 30. DOI: 10.3390/geosciences9010030.
Sadeghi J., Seyedkazemi M., Khajehdezfuly A. Nonlinear simulation of vertical behavior of railway fastening system. Eng. Struct. 2020. V. 209. P. 110340. DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.1103.
Zhang J., Wang L., Zhao Y. Fabrication of novel hindered phenol/phenol resin/nitrile butadiene rubber hybrids and their longperiod damping properties. Polym. Compos. 2012. V. 33. N 12. P. 2125-2133. DOI: 10.1002/pc.22352.
Roche N., Ichchou M.N., Salvia M., Chettah A. Dynamic Damping Properties of Thermoplastic Elastomers Based on EVA and Recycled Ground Tire Rubber. J. Elastomers and Plastics. 2011. V. 43. N 4. P. 317-340. DOI: 10.1177/0095244311398631.
Wang, Y., Cao, R., Wang, M., Liu, X., Zhao, X., Lu, Y., Feng A., Zhang L. Design and synthesis of phenyl silicone rubber with functional epoxy groups through anionic copolymerization and subsequent epoxidation. Polymer. 2020. V. 186. P. 122077. DOI: 10.1177/0095244311398631.
Sheng Z., Yang S., Wang J., Lu Y., Tang K., Song S. Preparation and Properties Analysis of Chlorinated Butyl Rubber (CIIR)/Organic Diatomite Damping Composites. Ma-terials. 2018. V. 11. N 11. P. 2172. DOI: 10.3390/ma11112172.
Zhou X.Q., Yu D.Y., Shao X.Y., Zhang S.Q., Wang S. Research and applications of viscoelastic vibration damping materials: A review. Compos. Struct. 2016. V. 136. P. 460-480. DOI: 10.1016/j.compstruct.2015.10.014.
Jewrajka S.K., Yilgor E., Yilgor I., Kennedy J.P. Polyisobutylene-Based Segmented Polyureas. I. Synthesis of Hydrolytically and Oxidatively Stable Polyureas. J. Polym. Sci., Pt. A: Polym. Chem. 2009. V. 47. N 1. P. 38-48. DOI: 10.1002/pola.23118.
Kang J., Erdodi G., Kennedy J.P. Polyisobutylene-Based Polyurethanes with Unprecedented Properties and How They Came About. J. Polym. Sci., Pt. A: Polym. Chem. 2011. V. 49. N 18. P. 3891-3904. DOI: 10.1002/pola.24839.
Parada С.M., Parker G.L., Storey R.F. Polyisobutylene Containing Covalently Bound Antioxidant Moieties. J. Polym. Sci., Pt. A: Polym. Chem. 2019. V. 57. N 17. P. 1836-1846. DOI: 10.1002/pola.29457.
Jewrajka S.K., Kang J., Erdodi G., Kennedy J.P., Yilgor E., Yilgor I. Polyisobutylene-Based Polyurethanes. II. Polyureas Containing Mixed PIB/PTMO Soft Segments. J. Polym. Sci., Pt. A: Polym. Chem. 2009. V. 47. N 11. P. 2787-2797. DOI: 10.1002/pola.23361.
Wu J., Huang G., Wang X., He X., Zheng J. Detecting different modes of molecular motion in polyisobutylene and chlorinated butyl rubber by using dielectric probes. Soft Matter. 2011. V. 7. N 19. P. 9224-9230. DOI: 10.1039/c1sm05748k.
Alves J.B., Vasconcelos M.K., Mangia L.H.R., Tatagiba M., Fidalgo J., Campos D., Invernici P.L., Rebouças M.V., Andrade M.H.S., Pinto J.C. A Bibliometric Survey on Polyisobutylene Manufacture. Processes. 2021. V. 9. N 8. P. 1315. DOI: 10.3390/pr9081315.
Pazur R.J. Activation energy of poly(isobutylene) under thermo-oxidative conditions from 40 to 100 °C. Polym. Degrad. Stabil. 2014. V. 104. P. 57-61. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2014.03.028.
Xia L., Li C., Zhang X., Wang J., Wu H., Guo S. Effect of chain length of polyisobutylene oligomers on the molecular motion modes of butyl rubber: Damping property. Polymer. 2018. V. 141. P. 70-78. DOI: 10.1016/j.polymer.2018.03.009.
Shen M., Xia L., Feng Q., Zhang J., Li J., Guo S. Damping characteristics of a multilayered constrained beam using viscoelastic butyl rubber layer with wide temperature range. Mater. Express. 2021. V. 11. N 3. P. 372-380. DOI: 10.1166/mex.2021.1920.
Pochivalov K.V., Shilov A.N., Lebedeva T.N., Ilyasova A.N., Golovanov R.Y., Basko A.V., Kudryavtsev Y.V. Development of vibration damping materials based on butyl rubber: A study of the phase equilibrium, rheological, and dynamic properties of compositions. J. Appl. Polym. Sci. 2021. V. 138. N 13. P. 50196. DOI: 10.1002/app.50196.
Jia J., Lin P., Liu Q. Morphology and properties of high molecular weight polyisobutylene and thermoplastic polyurethane elastomer. J. Appl. Polym. Sci. 2022. V. 139. N 2. P. 51466. DOI: 10.1002/app.51466.
Nugay N., Nugay T., Kennedy J.P. Minor Amounts of Glycerol Improve the Properties of Polyisobutylene-Based Polyurethane and Its Nanocomposites. J. Polym. Sci., Pt. A: Polym. Chem. 2019. V. 7. N 8 P. 929-935. DOI: 10.1002/pola.29346.
Toth K., Nugay N., Kennedy J.P. Polyisobutylene-based polyurethanes: VII. structure/property investigations for medical applications. J. Polym. Sci., Pt. A: Polym. Chem. 2016. V. 54. N 4. P. 532-543. DOI: 10.1002/pola.27804.
Toth K., Nugay N., Kennedy J.P. Polyisobutylene-based polyurethanes. IX. synthesis, characterization, and properties of polyisobutylene-based poly(urethane-ureas). J. Polym. Sci., Pt. A: Polym. Chem. 2016. V. 54. N 15. P. 2361-2369. DOI: 10.1002/pola.28109.
Nugay N., Nugay T., Kennedy J.P. Minute amounts of organically modified montmorillonite improve the properties of polyisobutylene-based polyurethanes. J. Polym. Sci., Pt. A: Polym. Chem. 2013. V. 51. N 19. P. 4076-4087. DOI: 10.1002/pola.26814.
Saeoui P., Sirisinha C., Wantana T., Hatthapanit K. Influence of silica loading on the mechanical properties and resistance to oil and thermal aging of CR/NR blends. J. Appl. Polym. Sci. 2007. V. 104. N 5. P. 3478-3483. DOI: 10.1002/app.26139.
Mansilla M.A., Marzocca A.J., Macchi C., Somoza A. Influence of vulcanization temperature on the cure kinetics and on the microstructural properties in natural rubber/styrene-butadiene rubber blends prepared by solution mixing. Eur. Polym. J. 2015. V. 69. P. 50-61. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2015.05.025.
Ago M., Jakes J.E., Rojas O.J. Thermomechanical Properties of Lignin-Based Electrospun Nanofibers and Films Reinforced with Cellulose Nanocrystals: A Dynamic Mechanical and Nanoindentation Study. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2013. V. 5. N 22. P. 11768-11776. DOI: 10.1021/am403451w.
Lu Y.C., Shinozaki D.M. Temperature Dependent Viscoelastic Properties of Polymers Investigated by Small-Scale Dynamic Mechanical Analysis. Experim. Mech. 2010. V. 50. N 1. P. 71-77. DOI: 10.1007/s11340-008-9215-4.
Egorov E.N., Ushmarin N.F., Sandalov S.I., Kol’tsov N.I., Voronchikhin V.D. Investigation of the dynamic prop-erties of seawater-resistant rubber. J. Siberian Fed. Univ. Chem. 2021. V. 14. N 1. P. 38-44. DOI: 10.17516/1998-2836-0214.
Egorov E.N., Ushmarin N.F., Sandalov S.I., Kol'tsov N.I. Research of operational and dynamic properties of rubber for products working in sea water. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 11. P. 96-102 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206311.6307.
Sagomonova V.A., Kislyakova V.I., Bol’shakov V.A., Dolgopolov S.S. Effect of a Reinforcing Layer on the Me-chanical Loss Tangent of Vibration-Absorbing Materials. In-ternat. Polym. Sci. Technol. 2016. V. 43. N 6. P. 13-16. DOI: 10.1177/0307174x1604300606.
