Влияние режима обработки микроволокон низкотемпературной плазмой в установке MD-20ST на свойства эластомерных огнетеплозащитных материалов

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Исследовано влияние мощности воздействия и времени обработки поверхности углеродных микроволокон марки МУМВ-В низкотемпературной плазмой в установке MD-20ST на величину межфазного натяжения и адгезию на границе раздела каучук–волокно. Наименьшие значения межфазного натяжения систем углеродное микроволокно–этиленпропилендиеновый каучук и углеродное микроволокно–бутадиен-нитрильный каучук достигаются при мощности плазменного разряда 300 Вт и продолжительности воздействия 2 мин (межфазное натяжение снизилось в 2 раза по сравнению с исходным образцом, и краевой угол смачивания на 20% меньше исходного образца). Данный режим модификации позволяет максимизировать величину коксового слоя материала при высокотемпературном воздействии и повысить его прочность (время начала отслаивания кокса увеличивается в 1.5 раза). Обработка углеродных микроволокон плазмой улучшает упругопрочностные свойства резин как на основе этиленпропилендиенового, так и бутадиен-нитрильного каучука: увеличивается прочность при растяжении на 30%. Также микроволокна более равномерно распределяются по объему материала, о чем свидетельствует уменьшение эффекта Пейна на 15%.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Виктор Фёдорович Каблов

Волгоградский государственный технический университет

Email: dasha.antarius@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2970-6109

д.т.н., проф., Волжский политехнический институт 

Russian Federation, 404121, г. Волжский, ул. Энгельса, д. 42а

Оксана Михайловна Новопольцева

Волгоградский государственный технический университет

Email: dasha.antarius@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0622-7073

д.т.н., доц., Волжский политехнический институт 

Russian Federation, 404121, г. Волжский, ул. Энгельса, д. 42а

Дарья Алексеевна Крюкова

Волгоградский государственный технический университет

Author for correspondence.
Email: dasha.antarius@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3789-7002

к.т.н., Волжский политехнический институт 

Russian Federation, 404121, г. Волжский, ул. Энгельса, д. 42а

Владимир Григорьевич Кочетков

Волгоградский государственный технический университет

Email: dasha.antarius@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9829-0135

к.т.н., Волжский политехнический институт 

Russian Federation, 404121, г. Волжский, ул. Энгельса, д. 42а

Анастасия Дмитриевна Мальнева

Волгоградский государственный технический университет

Email: dasha.antarius@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0007-9260-3210

Волжский политехнический институт 

Russian Federation, 404121, г. Волжский, ул. Энгельса, д. 42а

References

  1. Каблов В. Ф., Новопольцева О. М., Кейбал Н. А., Кочетков В. Г., Крюкова Д. А., Гордеева Е. В., Егорова С. А. Влияние модифицированного каолинового микроволокна на свойства огнетеплозащитных эластомерных материалов // Каучук и резина. 2018. № 5. С. 302–306. https://www.elibrary.ru/vkowgi
  2. Бейдер Э. Я., Петрова Г. Н., Изотова Т. Ф. Влияние аппретов на свойства термопластичных стеклопластиков // Тр. ВИАМ. 2014. № 9. С. 7. https://www.elibrary.ru/slsqvf
  3. Абзальдинов Х. С., Яруллин А. Ф., Касперович А. В., Прокопчук Н. Р., Казаков Ю. М., Стоянов О. В. Поверхностная модификация резинотехнических изделий физическими методами (обзор) // Вестн. Технол. ун-та. 2022. Т. 25. № 11. С. 5–17. https://doi.org/10.55421/1998-7072_2022_25_11_5
  4. Ким К. К., Спичкин Г. Л., Чистов Е. К., Грошев Г. М., Котенко А. Г., Костроминов А. М. Плазменная установка для повышения гидрофильности бумажных изделий // Электротехника. 2017. № 10. С. 37–41. https://www.elibrary.ru/znaakb [Kim K. K., Spichkin G. L., Groshev G. M., Kotenko A. G., Kostrominov A. M., Chistov E. K. A plasma device for increasing the hydrophilicity of paper products // Russ. Electrical Eng. 2017. V. 88. N 10. P. 657–660. https://doi.org/10.3103/S106837121710008X].
  5. Варрик Н. М. Термостойкие волокна и теплозвукоизоляционные огнезащитные материалы // Тр. ВИАМ. 2014. № 6. С. 1–15. https://www.elibrary.ru/sexwex
  6. Гарифуллин А. Р., Абдуллин И. Ш. Современное состояние проблемы поверхностной обработки углеродных волокон для последующего их применения в полимерных композитах в качестве армирующего элемента // Вестн. Казан. технол. ун-та. 2014. № 7. С. 80–85. https://www.elibrary.ru/scnlhd
  7. Полдушов М. А., Полянин А. В., Москалев В. А., Потапов Е. Э., Прекол Ш., Инжинова Л. М., Бобров А. П., Белковский В. В., Мирошников Ю. П. Оценка межфазного взаимодействия на границе раздела шунгит/эластомер // Каучук и резина. 2013. № 4. С. 32–34. https://www.elibrary.ru/rcheef
  8. Потапов Е. Э., Мирошников Ю. П., Бобров А. П., Смаль В. А. Использование маточных смесей шунгита в рецептурах протекторных и каркасных шинных резин // Каучук и резина. 2017. Т. 76. № 1. С. 22–27. https://www.elibrary.ru/xyeuoj
  9. Мохнаткин А. М., Зотов А. Л., Дорожкин В. П., Мохнаткина Е. Г. Изучение совместного использования технического углерода и диоксида кремния в протекторе шин. Сообщение 5. Эффект Пейна // Каучук и резина. 2014. № 4. С. 36–39. https://www.elibrary.ru/skemmx
  10. Чиркова Ю. Н., Земский Д. Н. Влияние новых антиоксидантов на технологические свойства резиновых смесей // Вестн. Казан. технол. ун-та. 2014. Т. 17. № 3. С. 115–116. https://www.elibrary.ru/rxmfwf
  11. Виткалова И. А., Торлова А. С., Пикалов Е. С. Технологии получения и свойства фенолформальдегидных смол и композиций на их основе // Науч. обозрение. Технические науки. 2017. № 2. С. 15–28. https://www.elibrary.ru/zfbczl
  12. Каблов В. Ф., Кочетков В. Г., Кейбал Н. А., Новопольцева О. М., Крюкова Д. А. Модификатор на основе дициандиамида и диметилфосфита для огнетеплостойких эластомерных материалов // ЖПХ. 2022. Т. 95. № 5. C. 596–603. https://doi.org/10.31857/S004446182205005Х [Kablov V. F., Kochetkov V. G., Keibal N. A., Novopoltseva O. M., Kryukova D. A. Modifier based on dicyandiamide and dimethyl phosphite for fire and heat resistant elastomer materials // Russ. J. Appl. Chem. 2022. V. 95. N 5. P. 661–668. https://doi.org/10.1134/S1070427222050056].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Effect of the low-temperature plasma power on the values ​​of the contact angle (a), interfacial tension (b) in the system of carbon microfiber coated with phenol-formaldehyde resin SF-012A grade MUMV-V/ethylene propylene diene rubber SKEP-40 (1), carbon microfiber coated with phenol-formaldehyde resin SF-012A grade MUMV-V/butadiene-nitrile rubber BNKS-40 AMN (2).

Download (92KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Effect of the time of processing microfibers with low-temperature plasma on the values ​​of the contact angle (a), interfacial tension (b) in the system of carbon microfiber coated with phenol-formaldehyde resin SF-012A grade MUMV-V/ethylene propylene diene rubber SKEP-40 (1), carbon microfiber coated with phenol-formaldehyde resin SF-012A grade MUMV-V/butadiene-nitrile rubber BNKS-40 AMN (2).

Download (90KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Effect of plasma treatment of the surface of carbon microfibers on the degree of dispersibility (Payne effect ΔGʹ) in the volume of an elastomeric material based on ethylene propylene diene rubber (a), butadiene-nitrile rubber (b). 1 — sample not containing microfibers (control sample); 2 — sample containing MUMV-V carbon microfibers without preliminary treatment; 3 — sample containing MUMV-V carbon microfibers treated with low-temperature plasma (Wp = 300 W, t = 2 min, working gas — filtered air).

Download (63KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Changes in the structure of vulcanizates based on ethylene propylene diene rubber (a–c) and butadiene nitrile rubber (d–e) after high-temperature exposure. a, g — samples without microfibers (control samples); b, d — samples containing MUMV-V carbon microfibers without preliminary treatment; c, e — samples containing MUMV-V carbon microfibers treated with low-temperature plasma (Wp = 300 W, t = 2 min, working gas — filtered air). 1 — unchanged layer, 2 — pre-pyrolysis layer, 3 — pyrolysis zone, 4 — mineralization zone.

Download (134KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Sample based on ethylene-propylene rubber (a–c) and butadiene-nitrile rubber (g–e) after testing for resistance of the coke layer to erosive carryover. a, g — samples not containing microfibers (control samples); b, d — samples containing MUMV-V carbon microfibers without treatment; c, e — samples containing MUMV-V carbon microfibers treated with low-temperature plasma (Wp = 300 W, t = 2 min, working gas — filtered air).

Download (150KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences