Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из основных задач в химии и технологии резиновой промышленности является разработка новых и (или) усовершенствование ранее разработанных теоретических гипотез о химических реакциях между наиболее важными компонентшли резиновых смесей на всех этапах технологии - от смешения до вулканизации. Эти вопросы важны как с теоретической, так и с практически точек зрения, поскольку они позволяют регулировать качество получаемых полуфабрикатов и готовой продукции. Вероятно, особое внимание следует уделить начальному этапу технологии - смешению каучуков с ингредиентами и в особенности - с наполнителями и маслами.
Основная масса жестких и износостойких резин (например, протекторных) .требует применения больших количеств техуглерода (ТУ) в сочетании с повышенным содержанием масел. Следует учитывать, что высокодисперсные виды ТУ - с удельной геометрической поверхностью (3VI1) от 75 м /г и выше - при смешении с каучуками образуют неразрушимые дополнительной механической обработкой агломераты, которые снижают степень диспергирования ТУ и ухудшают качество резин.
Химическому описанию подобных процессов практически не уделялось особого внимания, поэтому исследования и в области химического*взаимодействия в системах "каучук-наполнитель", "масло-наполнитель" при смешении и вулканизации, и регулирование степени диспергирования ТУ различными рецепгурно-технологическими методами являются весьма актуальными в теории и практике получения резиновых смесей и резин.
Постановка работы. Цель настоящей работы заключалась в изучении химического взаимодействия каучука и наполнителя в присутствии масел-мягчителей при смешении и вулканизации с последующим использованием полученных результатов для улучшения качества резиновых смесей и резин путем повышения в них степени диспергирования ТУ различными рецепгурно-технологическими методами. Одновременно ставилась задача по подтверждении установленных ранее и выявлению новых закономерностей поведения различных систем "кау— чуїс-наполнитель", а также разработке и внедрению практических решений в производство к, проведению сопоставительного анализа качества промышленных смесей и резин различного назначения на заес-
дах по производству .шин и РТИ.
Работа состоит из следующих основных этапов.
-
Моделирование процессов смешения, обеспечивающих различные варианты химических взаимодействий в системах "каучук-наполнитель", "наполнитель-масло", "наполнитель-масло-каучук".
-
Разработка и анализ рабочей гипотезы химического взаимодействия в системах "каучук+ТУ+масло", "ТУ+масло+ каучук" на всех этапах получения резиновых смесей и резин.
-
Изучение агломерации различных видов ТУ с различными углеводородами, в т.ч. с маслами, и регулирование этого процесса.
-
Использование полученных результатов для улучшения свойств композиций путем варьирования в них степени диспергирования ТУ рецептурно-технологическими методами.
-
Перенос полученных закономерностей на-пропесс приготовления промышленных резин в лабораторных и" произв6дственных~условиях,
-
Сопоставительный анализ качества смесей к резин различного назначения некоторых заводов резиновой промышленности.
Научная новизна диссертации состоит в следующем:
впервые рассмотрено химическое взаимодействие в системах "ТУ+ масло+ каучук ", "ТУ+каучук+масло" при смешении и вулканизации;
впервые рассмотрены возможности влияния размеров частиц ТУ на . склонность к агломерации их с различными технологическими" маслами и другими углеводородами; показано, что смешение ТУ
с удельной геометрической поверхностью 50 м /г и менее совместно с маслом обусловливает образование сравнительно непрочных и разрушаемых агломератов в резиновых смесях;
полученные результаты применены для подтверждения установленных ранее и выявленных новых основных закономерностей влияния степени диспергирования ТУ на свойства различных видов резиновых смесей и вулканизатов на их основе;
установлено-, что получение резиновых смесей с оптимальной степенью диспергирования наполнителей возможно варьированием соотношения "среднедисперсный ТУ-масло", а также видом, количеством наполнителя, смешиваемого с маслом, и способом их перемешивания ;
- предложен новый показатель - коэффициент связанности (К ),
позволяющий более точно оценивать количественно долю совмест
но перемешиваемых ТУ и масла;
- на основе полученных результатов предложены и отработаны на
практике два способа смешения;
Практическая значимость. С использованием полученных данных для систем "ТУ+масло" и "ТУ+каучук+масло" подтверждены установленные ранее и выявлены новые закономерности влияния степени диспергирования ТУ на свойства резиновых смесей и резин различного назначения.
Проведен анализ влияния размеров частиц ТУ на склонность к агломерации их с маслаки-мягчителями. Показано, что ввод наполнителя с удельной геометрической поверхностью 50 м /г и менее совместно с маслом обусловливает получение легкоразруиаемых агломератов в резиновых смесях.
Показана возможность получения резиновых смесей с оптимальной степенью диспергирования ТУ варьированием соотношения "средне-дисперсный наполнитель-масло", видом и количеством ТУ, вводимого с маслом, и способом их перемешивания.
Предложена новая количественная характеристика коэффициент связанности (Кс), позволяющая оценивать доли средиедисперсного наполнителя, которая приходится на единицу массы пасла, для получения композиций, с улучшенными прочностными свойствами.
Отработаны в лабораторных и производственных условиях два способа смешения (один из которых внедрен), основанных на раздельном перемеишвании с маслом высокодисперсных видов ТУ. Предложенные способы смешения повьгаатзг степень диспергирования ТУ и качество резин; внедрены в производство рецептура и режим смесз-ния композиции для транспортерных лент.
Дан анализ качества резиновых смесей и резин ряда заводов резиновой промышленности и характер изменения свойств ятих композиций в процессе их переработки.
Автор защищает:
механизм химического взаимодействия каучука с наполнителем и др. ингредиентами в присутствия масел-мягчителей при смешении и вулканизации;
способы ввода масла и наполнителя с различной удельной геометрической поверхностью в резиновые смеси нз основе одного каучука и их комбинации;
новый показатель коэффициент связанности, дающий количественную оценку соотношения ТУ к масла, гарантированно смешанных в резиносыесителе;
способы приготовления резиновых смесей с уменьшенным количеством агломератов наполнителя и улучшенными степенью диспергирования ТУ и свойствами резин.
. Апробация работы. Материалы диссертации отражены в одной статье и трех тезисах докладов. Результаты работы докладывались на Всесоюзных конференциях в Казани (1991), Екатеринбурге (І9УЗ) и Воронеже (1994), а также на научно-технических конференциях Вороненской государственной технологической академии в ІУ9І-І994.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, описания объектов и методов исследования, трех глав экспериментальной части, выводов, списка использованны:; источников и приложений. Работа изложена на ФЗ стр. машинописного текста, содержит /4' рисунков и 46 таблиц. Список литературы : включает 4Ш наименований работ отечественных и зарубежных авторов.
