Разработка методики анализа каучуков и резиновых смесей при помощи прибора RPA-2000
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1. Технические характеристики анализатора RPA-2000 и его применение в анализе каучуков и резиновых смесей 7
1.1. Общий принцип работы анализатора RPA-2000 12
1.2 Сравнение RPA-2000 с другими анализаторами каучуков и резиновых смесей 12
1.3. Физический смысл факторов, составляющих измерения на RPA-2000 14
1.4 Возможные испытания, реализуемые на RPA-2000 15
2. Исследование изменения пласто-эластических и релаксационных свойств бутадиен-а-метилстирольных каучуков марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502, произведенных в 2017 и 2018 гг 23
2.1 Основные показатели, характеризующие пласто-эластические и релаксационные свойства каучуков и методы их определения 23
2.2 Результат исследований пласто-эластических и релаксационных свойств каучука марки СКМС 30 АРКМ-15 2017 и 2018 гг. выпуска 24
2.3 Результат исследований пласто-эластических и релаксационных свойств каучука марки БСК-1502 2017 и 2018 гг. выпуска 29
3. Исследование пласто-эластических и релаксационных характеристик бутадиен-а-метилстирольных каучуков марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502, выпущенных в различных производственных условиях 48
4. Разработка методики оценки молекулярно-массового распределения в бутадиен-а-метилстирольных каучуков марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502 с применением анализатора RPA-2000 69
4.1 Подбор оптимального режима частот для исследования молекулярно-массового распределения в бутадиен-а-метилстирольных каучуках марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502 на RPA-2000 69
4.2 Расчет метрологических характеристик для оценки молекулярно - массового распределения в бутадиен-а-метилстирольных каучуках марки СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502 на приборе RPA-2000 91
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 103
1. Технические характеристики анализатора RPA-2000 и его применение в анализе каучуков и резиновых смесей 7
1.1. Общий принцип работы анализатора RPA-2000 12
1.2 Сравнение RPA-2000 с другими анализаторами каучуков и резиновых смесей 12
1.3. Физический смысл факторов, составляющих измерения на RPA-2000 14
1.4 Возможные испытания, реализуемые на RPA-2000 15
2. Исследование изменения пласто-эластических и релаксационных свойств бутадиен-а-метилстирольных каучуков марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502, произведенных в 2017 и 2018 гг 23
2.1 Основные показатели, характеризующие пласто-эластические и релаксационные свойства каучуков и методы их определения 23
2.2 Результат исследований пласто-эластических и релаксационных свойств каучука марки СКМС 30 АРКМ-15 2017 и 2018 гг. выпуска 24
2.3 Результат исследований пласто-эластических и релаксационных свойств каучука марки БСК-1502 2017 и 2018 гг. выпуска 29
3. Исследование пласто-эластических и релаксационных характеристик бутадиен-а-метилстирольных каучуков марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502, выпущенных в различных производственных условиях 48
4. Разработка методики оценки молекулярно-массового распределения в бутадиен-а-метилстирольных каучуков марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502 с применением анализатора RPA-2000 69
4.1 Подбор оптимального режима частот для исследования молекулярно-массового распределения в бутадиен-а-метилстирольных каучуках марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502 на RPA-2000 69
4.2 Расчет метрологических характеристик для оценки молекулярно - массового распределения в бутадиен-а-метилстирольных каучуках марки СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502 на приборе RPA-2000 91
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 103
Одним из основных направлений промышленного производства в современном мире является синтез полимеров и разработка новых высокотехнологичных материалов на их основе. Среди полимерных групп, ведущее место принадлежит эластомерам, к которым относят каучуки общего и специального назначения, а также термопласты. Эти материалы объединяет - высокая пластичность и гибкость, способность под действием динамической и статической нагрузки изменять свою форму и возвращать ее после прекращения воздействия.
Каучуки являются основным материалом при производстве резин, и резинотехнических изделий (РТИ) для автомобилестроения и машиностроения, антифрикционных асбестотехнических изделий и клеев, а также обуви, одежды, могут применяться в пищевой промышленности и медицине. [1]
Актуальность: Промышленное производство и использование эластомеров с каждым годом набирает обороты. В эпоху жесткой конкуренции потребитель требует от продукции, соответствия мировым стандартам качества. Для того, чтобы быть конкурентоспособным, минимизировать экономические потери, не терять ведущие позиции на рынке производителю необходима эффективная и надежная система контроля качества, показывающая не только отклонения в свойствах материала от стандартов, установленных ГОСТами и техническими регламентами, но и способная предсказывать его технологические и технические свойства, то есть поведение материала при его переработке.
Основным параметром, характеризующие качество каучуковой продукции в рамках технологических регламентов является вязкость по Муни. Тем не менее в последнее время все чаще производителям каучков приходят претензии со стороны потребителей данного материала в резинотехнической сфере о том, что каучук довольно плохо перерабатывается, наблюдаются проблемы с вводом ингредиентов, залипания материала на поверхности оборудования. Хотя показатель вязкость по Муни, описывающий пласто-эластические свойства каучука и критерии, характеризующие вулканизационные характеристики резиновых смесей и упруго-прочностные свойства вулканизатов входят в пределы норм, установленных техническими условиями. Эта тенденция обуславливает необходимость расширения перечня параметров оценки качества каучуковой продукции. Особенно данная проблема актуальна для каучуков эмульсионной полимеризации марки СКМС-30АРКМ15 и БСК-1502.
Одним из свойств каучуков, характеризующим его потребительские свойства является молекулярно-массовое распределение. Одним из способов его определения является гельпроникающая хроматография, но метод требует значительных затрат времени на подготовку образцов и прибора к испытанию и на проведение самого анализа. [20]
Компания ALPHA TECHNOLOGIES предлагает новое оборудование для оценки свойств полимеров, среди которого анализатор RPA-2000, который разработчики позиционируют, как самое современное средство для исследования свойств полимеров и композиций на их основе, позволяющее в кратчайшие сроки провести анализ, в том числе и по оценке молекулярно-массового распределения в каучуках.
Цель: разработать методику оценки молекулярно-массового распределения в бутадиен-а-метилстирольных каучуках марок СКМС- 30АРКМ-15 и БСК-1502 для своевременного выявления некачественной продукции.
Задачи:
1. Изучить принцип работы прибора RPA-2000, основные технические характеристики оборудования;
2. Проанализировать свод данных по оценке пласто-эластических и релаксационных характеристик каучуков марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК- 1502 за 2017 г.
3. Провести мониторинг пласто-эластических и релаксационных характеристик каучуков марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502 за 2018 г.
4. Выполнить сравнительный анализ изменения пласто-эластических и релаксационных характеристик каучуков марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК- 1502 2018 г. Выпуска по сравнению с 2017 г.
5. Провести сравнительный анализ образцов каучука марок СКМС- 30АРКМ-15 и БСК-1502, произведенных в различных технологических условиях.
6. Подобрать оптимальный режим исследования молекулярномассовых характеристик каучуков марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502 на приборе RPA-2000.
7. Провести расчет метрологических характеристик для разработки методики оценки молекулярно-массовых характеристик каучуков марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502 на приборе RPA-2000.
Каучуки являются основным материалом при производстве резин, и резинотехнических изделий (РТИ) для автомобилестроения и машиностроения, антифрикционных асбестотехнических изделий и клеев, а также обуви, одежды, могут применяться в пищевой промышленности и медицине. [1]
Актуальность: Промышленное производство и использование эластомеров с каждым годом набирает обороты. В эпоху жесткой конкуренции потребитель требует от продукции, соответствия мировым стандартам качества. Для того, чтобы быть конкурентоспособным, минимизировать экономические потери, не терять ведущие позиции на рынке производителю необходима эффективная и надежная система контроля качества, показывающая не только отклонения в свойствах материала от стандартов, установленных ГОСТами и техническими регламентами, но и способная предсказывать его технологические и технические свойства, то есть поведение материала при его переработке.
Основным параметром, характеризующие качество каучуковой продукции в рамках технологических регламентов является вязкость по Муни. Тем не менее в последнее время все чаще производителям каучков приходят претензии со стороны потребителей данного материала в резинотехнической сфере о том, что каучук довольно плохо перерабатывается, наблюдаются проблемы с вводом ингредиентов, залипания материала на поверхности оборудования. Хотя показатель вязкость по Муни, описывающий пласто-эластические свойства каучука и критерии, характеризующие вулканизационные характеристики резиновых смесей и упруго-прочностные свойства вулканизатов входят в пределы норм, установленных техническими условиями. Эта тенденция обуславливает необходимость расширения перечня параметров оценки качества каучуковой продукции. Особенно данная проблема актуальна для каучуков эмульсионной полимеризации марки СКМС-30АРКМ15 и БСК-1502.
Одним из свойств каучуков, характеризующим его потребительские свойства является молекулярно-массовое распределение. Одним из способов его определения является гельпроникающая хроматография, но метод требует значительных затрат времени на подготовку образцов и прибора к испытанию и на проведение самого анализа. [20]
Компания ALPHA TECHNOLOGIES предлагает новое оборудование для оценки свойств полимеров, среди которого анализатор RPA-2000, который разработчики позиционируют, как самое современное средство для исследования свойств полимеров и композиций на их основе, позволяющее в кратчайшие сроки провести анализ, в том числе и по оценке молекулярно-массового распределения в каучуках.
Цель: разработать методику оценки молекулярно-массового распределения в бутадиен-а-метилстирольных каучуках марок СКМС- 30АРКМ-15 и БСК-1502 для своевременного выявления некачественной продукции.
Задачи:
1. Изучить принцип работы прибора RPA-2000, основные технические характеристики оборудования;
2. Проанализировать свод данных по оценке пласто-эластических и релаксационных характеристик каучуков марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК- 1502 за 2017 г.
3. Провести мониторинг пласто-эластических и релаксационных характеристик каучуков марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502 за 2018 г.
4. Выполнить сравнительный анализ изменения пласто-эластических и релаксационных характеристик каучуков марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК- 1502 2018 г. Выпуска по сравнению с 2017 г.
5. Провести сравнительный анализ образцов каучука марок СКМС- 30АРКМ-15 и БСК-1502, произведенных в различных технологических условиях.
6. Подобрать оптимальный режим исследования молекулярномассовых характеристик каучуков марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502 на приборе RPA-2000.
7. Провести расчет метрологических характеристик для разработки методики оценки молекулярно-массовых характеристик каучуков марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502 на приборе RPA-2000.
При выполнении данной работы был проведен периодический мониторинг пласто-эластических и релаксационных характеристик бутадиен- а-метилстирольных каучуков марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502 по показателям: «Вязкость по Муни», «Полупериод релаксации», «Площадь под кривой релаксации», «Обрабатываемость», «Молекулярно-массовое распределение» на протяжении 2018 г. Полученные результаты сравнили с результатами 2017 г. и обнаружили, значительное ухудшение свойств каучука по этим критериям. В 2018 г. По сравнению с 2017 г. Наблюдалось резкое увеличение значений параметров вязкость по Муни, полупериод релаксации, площадь под кривой релаксации, обрабатываемость и молекулярно-массовое распределение, что свидетельствует об увеличение жесткости каучука, о преобладании в его молекулярном составе высокомолекулярных фракций и как следствие, говорит об усилении эластических свойств в каучуке по сравнению с пластическими. Этот факт может являться причиной ухудшения переработки каучука в резиновую смесь, привести к неравномерному распределению в нем ингредиентов значительно ухудшить качество готового изделия.
Также в ходе данной работы были проведены исследования образцов каучуков марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502, полученных в разных технологических условиях (при высокой конверсии и температуре, низкой конверсии и высокой температуре и низкой температуре и конверсии). В данных образцах помимо пласто-эластических свойств каучуков были определены еще вулкаметрические свойства резиновых смесей, полученных на их основе и упруго-прочностные свойства вулканизатов. По результатам проведенных анализов было выявлено, что при отклонении от норм технологического регламента качество каучука и смесей на его основе значительно снижается. В то время как при строгом соблюдении норм технологического регламента каучук по вышеперечисленным характеристикам находится на одном уровне с эталонными образцами.
По результатам проведенных исследований была подтверждена необходимость разработки методики оценки молекулярно-массового распределения в каучуках СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502 на приборе RPA- 2000. Был произведен расчет метрологических характеристик и рассчитан предел внутрилабораторной прецезионности Rmn . По результатам расчетов для каучука марки СКМС 30АРКМ-15 значение Rmn составило 1,3, а для БСК-1502 - 1,5.
Также в ходе данной работы были проведены исследования образцов каучуков марок СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502, полученных в разных технологических условиях (при высокой конверсии и температуре, низкой конверсии и высокой температуре и низкой температуре и конверсии). В данных образцах помимо пласто-эластических свойств каучуков были определены еще вулкаметрические свойства резиновых смесей, полученных на их основе и упруго-прочностные свойства вулканизатов. По результатам проведенных анализов было выявлено, что при отклонении от норм технологического регламента качество каучука и смесей на его основе значительно снижается. В то время как при строгом соблюдении норм технологического регламента каучук по вышеперечисленным характеристикам находится на одном уровне с эталонными образцами.
По результатам проведенных исследований была подтверждена необходимость разработки методики оценки молекулярно-массового распределения в каучуках СКМС-30АРКМ-15 и БСК-1502 на приборе RPA- 2000. Был произведен расчет метрологических характеристик и рассчитан предел внутрилабораторной прецезионности Rmn . По результатам расчетов для каучука марки СКМС 30АРКМ-15 значение Rmn составило 1,3, а для БСК-1502 - 1,5.
