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 компонентами резиновых смесей на всех этапах технологии - от смешения до вулканизации. Эти вопросы важны как с теоретической, так и с практической точки зрения, поскольку они позволяют регулировать качество получаемых полуфабрикатов и готовой продукции. Вероятно, особое внимание слэдует уделіть 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 (5уд) от 75 м /г и вина - при смешении с каучуками образуют неразрушимые дополнительной механической обработкой агломераты, которые сникают степень диспергирования ТУ и ухудшают качество резин.
Химическому взаимодействию подобных процессов практически не уделялось особого внимания, поэтому исследования и в области химического взаимодействия в системах "каучук-наполнитель", "масло-наполнитель" при сданоши и вулканизации, и регулирование степени диспергирования ТУ различными рецептурно-технологическими методами являются весьма актуальны/и в теории и практике получения резиновых смесей и резин.
Постановка таботн. Цель, настоящей работы заклйчалась в изучении химического взаимодействия каучука я наполнителя в присутствии масел-мягчителей при смешении и вулканизации с последующим использованием лолученшк результатов для улучшения качества резиновых смесей и резин путем повышения в них степени диспергирования ТУ различии. рецептурно-технологическими методами. Одновременно ставилась задача по подтверждению установленных ранее и выявлении нови закономерностей поведения различных систем "каучук-наполнитель", а также разработке и внедрению практических рз~ ейний'в производство и проведению сопоставительного анализа качества промммеинкх смесей и резин различного назначения на эаво-
дах по производству дан 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-наполнитель", "масло-наполнитель" на всех этапах получения резиновых смесей и резин.
-
Использование полученных результатов для улучшения свойств
' композиций путем варьирования в них степени диспергирования
ТУ рецептурно-технологическими методами. . .
-
Изучение агломерации различных видов ТУ с различными углеводородами, в т.ч. с маслами, и регулирование ятого процесса.
-
Перенос полученных закономерностей на промышленные резины в лабораторных и производственных условиях.
-
Сопоставительный анализ качества смесей и резин различного назначения некоторых заводов резиновой промышленности.
Научная новизна диссертации состоит в следующем: ' - впервые рассмотрено химическое взаимодействие в системах "ТУ + масло", "масло+-ТУ+каучук" при смешении и вулканизации;
с использованием данного взаимодействия подтверждены установленные ранее и выявлены новые основные закономерности 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 соот-
ношения "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 совместно перемешиваемых ТУ и масла;
впервые рассмотрены возможности влияния размеров частиц ТУ на склонность к агломерации их с различными технологическими мае- . лами 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 гаесях-;
на основе полученных результатов предложены и отработаны на практике два способа смешения,.
проведен, анализ качества резин различного назначения некоторых заводов по производству шин и РТИ.
Практическая значимость. С использованием предложенного химического взаимодействия в системах "масло + ТУ" и "масло + ТУ+ каучук" подтверждены установленные ранее и выявлены новые закономерности влияния степени диспергирования ТУ на свойства резиновых смесей и резин различного назначения.
Показана возможность получения резиновых смесей с оптимальной степенью диспергирования ТУ варьированием соотношения."сред-недисперсный наполнитель-масло", видом и количеством ТУ, вводимого с маслом, и способом их перемешивания.
Предложена новая количественная характеристика коэффициент связанности (К ), позволяющая оценивать доліз среднедисперсного наполнителя, которая приходятся на единицу массы масла, для получения композиций с улучшенными прочностными свойствами.
Проведен анализ влияния размеров частиц ТУ на склонность к агломерации их с маслами-мягчителями. Показано, что ввод наполнителя с удельной геометрической поверхностью' 50 м /г и менее совместно с маслом обусловливает получение легкогразрушаемых аг-« ломератов в резиновых смесях.
Отработаны в лабораторних и.производственных условиях два способа смешения (один из которых внедрен), основанных на раз- дельном перемешивании с масло» високодисперсних видов ТУ. Предложенные способы смешения повышают степень диспергирования ТУ и качество резин; внедрены в производство рецептура и режим смешения композиции для транспортерных лент.
Дан анализ качества резиновых смесей и резин ряда заводов резиновой промышленности и характер изменения свойств этих композиций.в процессе'их переработки.
Автор защищает:
химическое взаимодействие каучука с наполнителем в присутствии масел-мягчигелей при смешении и вулканизации;
способы ввода масла и наполнителя с различной удельной геометрической поверхностью в системы на основе одного каучука и их комбинаций;
новый показатель -коэффициент связанности, дающий количественную оценку соотношения ТУ и масла, гарантированно смешанньк в резиносмесигеле;
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 (1993) и Воронеже (1994), а также на научно-технических конференциях Воронежской государственной технологической академии в ІУ9І-І994.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,
литературного обзора, описания объектов и методов исследования,
трех глав эксперименгальной части, вьшодов, списка ислользованных
источников и приложений. Работа изложена на стр. машинописно
го текста, содержит рисунков и таблиц. Список литературы .
включает наименований работ отечественных и зарубежнюс ав
торов.
