Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ состояния проблемы использования сопутствующихпродуктов масложировои промышленности и возможности их приме нения в резинотехнической отрасли 10
1.1. Состав и структура отработанного фильтровального порошка со стадии вымораживания. Современное состояние вопроса его вторичного использования 11
1.2. Применение жирных кислот и их производных в резиновой промышленности 14
1.2.1. Применение жирных кислот 14
1.2.2. Использование сложных эфиров жирных кислот 27
1.2.3. Применение растительных масел в производстве РТИ 29
1.2.4. Использование солей жирных кислот 30
1.3. Технологические добавки на основе жирных кислот и их производных 34
1.4. Использование растительных масел и сопутствующих продуктов их производства для создания технологических добавок к эластомерам 52
Выводы 55
Глава 2. Объекты и методы исследования 57
2.1. Объекты исследования 57
2.2. Методы исследования 67
2.2.1. Методы анализа отработанного фильтровального порошка 67
2.2.2. Методы испытаний резиновых смесей и вулканизатов 73
2.2.3. Метод определения каучукового геля в полимерных отходах производства синтетического каучука 76
Глава 3. Экспериментальная часть 78
3.1. Исследование состава и свойств отработанного фильтровального порошка 79
3.2. Изучение влияния отработанного диатомита со стадии вымораживания на свойства резин 90
3.3. Получение технологической добавки ОМК-В и её испытания в резиновых смесях 106
3.4. Получение активирующей добавки ВЦ и её испытания в резиновых смесях 115
3.5. Изучение влияния технологической добавки ОМК-В на переработку некондиционных полимеров 133
Выводы 141
Список использованной литературы 143
Приложения 161
- Применение жирных кислот и их производных в резиновой промышленности
- Технологические добавки на основе жирных кислот и их производных
- Метод определения каучукового геля в полимерных отходах производства синтетического каучука
- Изучение влияния отработанного диатомита со стадии вымораживания на свойства резин
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в резинотехнической отрасли ужесточились требования уменьшения вредного и токсического влияния продуктов производства и износа шин и резинотехнических изделий. Повышение экологической безопасности при изготовлении и эксплуатации таких изделий достигается путем исключения или сокращения материалов, выделяющих вредные вещества. В основном к таким материалам относятся целевые добавки (пластификаторы, мягчители) на основе продуктов переработки нефти, запасы которой ограничены, и цены на которые непрерывно растут. В этой отрасли намечаются тенденции использования альтернативных продуктов.
В то же время при рафинации подсолнечного масла актуальной является проблема создания промышленных технологий переработки отходов основных стадий производства. Их отсутствие приводит к накоплению отходов на промплощадках, затем на полигонах, и как следствие, ведет к увеличению экологических рисков. Анализ литературных данных о химическом составе таких отходов показал, что они являются доступными в больших количествах, экологически чистыми сырьевыми ресурсами для других отраслей промышленности.
Актуальность работы состоит в том, что при создании технологических активных добавок (ТАД) для резиновых смесей используется отход стадии вымораживания производства рафинированного подсолнечного масла - отработанный диатомитовый фильтровальный порошок. Это позволит уменьшить нагрузку на окружающую природную среду за счет использования в технологическом цикле продуктов, полученных при переработке отходов, получать экологически безопасные ТАД, замещающие аналогичные на основе нефтехимического сырья, а также улучшить технологические свойства резиновых смесей при сохранении и/или повышении необходимого уровня физико-механических показателей.
Цель работы: создание новых ТАД для эластомеров из отработанного фильтровального порошка на основе диатомита, а именно — разработка технологии их изготовления и удобной выпускной формы; испытание полученных добавок в резинах на основе каучуков общего и специального назначения.
В данной работе ставились следующие задачи: изучение состава и свойств отработанного фильтровального порошка - отхода стадии вымораживания подсолнечного масла; исследование влияния отработанного диатомита на свойства резиновых смесей и вулканизатов; изменение свойств данного отхода для получения модифицирующих добавок резиновых смесей; испытание ТАД в резинах на основе каучуков общего и специального назначения, а также в производстве РТИ: формовых, неформовых, клиновых ремней, рукавов и др.;
5) исследование влияния ТАД на переработку полимерных отходов производств синтетических каучуков.
Научная новизна:
1. Впервые на основе отхода рафинации подсолнечного масла разработаны технологические активные добавки: модификатор ОМК-В - органоминеральная композиция после стадии вымораживания в смеси с физическим и химическим противостарителями; модификатор ВЦ, представляющий собой химическую смесь продуктов реакции отхода стадии вымораживания с цинковыми белилами в некотором диапазоне концентраций данных компонентов.
Научно обоснован их состав, разработаны методики синтеза ТАД, направленно изменяющих свойства изучаемого продукта.
2. Показана возможность использования полученных модифицирующих добавок в рецептурах резиновых смесей на основе каучуков общего и специаль ного назначения для улучшения их свойств.
Установлено, что разработанные добавки ОМК-В и ВЦ обладают выраженным диспергирующим и пластицирующим действием. Добавка ВЦ проявляет свойства активатора вулканизации, структурирующего агента в составе метал-лооксидной вулканизующей системы для хлоропреновых каучуков.
Предложен комплексный метод оценки эффективности ТАД, основанный на определении вязкости резиновых смесей, скорости вулканизации и упруго-прочностных свойств резин.
Определены оптимальные дозировки ТАД в рецептурах резиновых смесей. Показано, что свойства резиновых смесей и вулканизатов превосходят или соответствуют таковым для серийных резин.
Впервые показана возможность использования ТАД марки ОМК-В при переработке отходов каучуков в полимерную крошку для улучшения её технологических свойств: ускорения разрушения заструктурированных включений, уменьшения содержания влаги и летучих веществ. Предложен способ получения полимерной крошки «Поликрош СК» с использованием ТАД ОМК-В.
Практическая значимость:
Расширен ассортимент отечественных технологических активных добавок на основе сырья растительного происхождения, разработаны технические условия и технологический регламент на новые добавки ОМК-В и ВЦ, а также рекомендации по их применению в резиновой промышленности.
Решена задача утилизации отхода стадии вымораживания производства рафинированного подсолнечного масла путем использования его после обработки модифицирующими добавками (противостарители, цинковые белила).
Организовано промышленное производство новых ТАД марок ОМК-В и ВЦ на предприятии ООО «Совтех». Добавки прошли лабораторные и промышленные испытания на ряде предприятий России и внедрены в производство на 000 «РПИ КурскПром» и на ООО «Совтех» при изготовлении полимерной крошки.
4. Замена в рецептурах РТИ мягчителей на добавку ОМК-В и активаторов вулканизации на добавку ВЦ позволяет снизить себестоимость резиновых смесей и получить экономическрш эффект, который составил 2,3 млн р./год (на примере предприятия ООО «РПИ КурскПром»).
На защиту выносятся:
Способ получения ТАД ОМК-В на основе смеси отхода стадии вымораживания производства рафинированного подсолнечного масла с физическим и химическим противостарителями для дальнейшего использования её в рецептурах резиновых смесей в качестве диспергатора порошкообразных компонентов, мягчителя.
Способ создания активирующей добавки ВЦ для замены традиционных активаторов вулканизации.
Результаты исследований влияния ТАД ОМК-В и ВЦ на свойства резиновых смесей и вулканизатов.
Результаты исследований влияния ТАД ОМК-В на технологические свойства полимерной композиции из отходов производства синтетического каучука.
Апробация работы. Работа выполнена в рамках областной целевой программы «Развитие инновационной деятельности в промышленности Воронежской области на 2005 - 2008 гг.». По результатам исследований были получены Диплом лауреата областного конкурса «Инженер года - 2009» (I место в номинации «Химия») и Диплом «Победитель первого тура Всероссийского конкурса «Инженер года» по версии «Инженерное искусство молодых». Основные результаты работ докладывались на: X и XI международных научно-практических конференциях «Шины, РТИ, каучуки - состояние и прогноз развития: Рынок и производство. Сырьё и материалы. Инновационные технологии и оборудование. Новая продукция» (Москва, 2007-2008); IV-й Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь» (Барнаул, 2007); второй Всероссийской научно-практической конференции «Экология и здоровье: проблемы и
8 перспективы социально-экологической реабилитации территорий, профилактики заболеваемости и устойчивого развития» (Вологда, 2007); XIII международной научно-практической конференции «Резиновая промышленность. Сырьё. Материалы. Технологии - 2007 г.» (Москва, 2007); восемнадцатом симпозиуме «Проблемы шин и резинокордных композитов» (Москва, 2007); XI международной научно-практической конференции «Проблемы экологии и экологической безопасности Центрального Черноземья Российской Федерации» (Липецк, 2007); шестой всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону» (Вологда, 2008); четвертой Санкт-Петербургской конференции молодых ученых с международным участием «Современные проблемы науки о полимерах» (Санкт-Петербург, 2008); научных отчетных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ВГТА ( Воронеж, 2005-2007).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ, в том числе 2 в рецензируемых изданиях. По результатам работы получено четыре патента и два положительных решения о выдаче патента на изобретение, что свидетельствует о достаточной новизне предложенных технических решений.
Аннотация глав. Работа изложена на 224 с. машинописного текста, включая 64 таблицы и 21 рисунок, и состоит из введения, литературного обзора, описания объектов и методов исследования, экспериментальной части, основных результатов и выводов, списка литературы, включающего 138 наименования, приложений.
Во введении обоснована актуальность и научная новизна диссертационной работы, сформулирована ее цель и практическая значимость.
В первой главе проведен анализ состава, оценена возможность вторичного использования отхода стадии вымораживания в промышленности. Рассмотрены аспекты использования жирных кислот и их производных в качестве ингредиентов в резиновой промышленности. Приведены данные по составу и свойствам существующих технологических добавок на основе жир-
9 ных кислот и их солей, основным областям их применения, а также их влиянию на свойства резиновых смесей и вулканизатов. Сформулированы выводы и цель исследования.
Во второй главе приведено описание объектов и методов исследования.
В третьей главе изложены результаты проведённых исследований и их обсуждение.
В заключении сделаны выводы о целесообразности использования полученных технологических добавок в конкретных РТИ и даны рекомендации по их применению.
Применение жирных кислот и их производных в резиновой промышленности
Высшие жирные кислоты С is (олеиновая, стеариновая), как известно, являются высокоэффективными пластификаторами [16] и активаторами вулканизации резиновых смесей (они участвуют в сшивании каучука, повышая эффективность использования вулканизующих систем). Использование их позволяет улучшить технические свойства резины и сократить время вулканизации. Помимо этого жирные кислоты используются для предохранения резиновых смесей от прилипания к валкам вальцев или каландров [10, 45, 53, 116, 136]. Широко применяют жирные кислоты при изготовлении резиновой смеси для улучшения диспергирования порошкообразных наполнителей [18, 80]. В качестве активатора вулканизации широко используют также смеси высших жирных кислот [12, 61].
Жирные кислоты незначительно растворимы в каучуке, склонны к выцветанию на поверхности, их содержание в резиновых смесях составляет 0,5 - 3 мае. ч. При введении жирных кислот уменьшается вязкость и улучшается перерабатываемость резиновых смесей [45].
По мнению авторов [15, 25-27] из ускорителя, серы, окиси цинка и жирной кислоты образуется комплекс - действительный агент вулканизации (ДАВ), который собственно и участвует в сшивании. Добавление жирных кислот до определенного оптимального количества при применении указанных ускорителей типа меркапто-производных обусловливает повышение модуля, прочности на разрыв, твердости и эластичности вулкани-затов. При превышении определенной ее дозировки жирная кислота, естественно, играет роль мягчителя, в результате чего физико-механические свойства вулканизата снова ухудшаются.
Стеариновая кислота (С17Н35СООН) используется практически во всех резинах на основе натурального и синтетического каучуков. Она обладает полифункциональным действием и в небольших дозировках (до 4-5 мае. ч.) является активатором ускорителей вулканизации, диспергатором наполнителей и других ингредиентов, мягчителем. Стеариновая кислота регулирует и стабилизирует процесс вулканизации, особенно в присутствии оксидов металлов (оксидов магния, кальция, цинка, и т.д.) [3, 12, 66, 116].
Олеиновая кислота (СН3(СН2)7С№=СН(СН2)7СООН) применяется в производстве шин и ограниченно используется при изготовлении РТИ. Она предотвращает прилипание резиновых смесей к металлическим поверхностям в процессе обработки. Олеиновая кислота выполняет такую же роль, как и стеариновая, но, обладая большой склонностью к выцветанию на поверхности, ускоряет старение резин, не обеспечивает в достаточной мере высоких эксплуатационных свойств, а также имеет относительно высокую стоимость [12,26,45, 116].
Авторами [8] были проведены исследования влияния стеариновой кислоты на свойства наполненных резиновых смесей и вулканизатов на основе изопренового каучука марки СКИ-3. Установлено (табл. 2), что с увеличением содержания стеариновой кислоты снижаются вязкость по Муни, минимальный крутящий момент, скорость вулканизации и максимальная степень сшивания, оцененная по максимальному моменту.
Авторы обращают особое внимание на тот факт, что увеличение содержания стеариновой кислоты вызывает рост когезионной прочности резиновой смеси и условного напряжения при удлинении 300 %.
Полученные результаты авторы [8] объясняют полифункциональным действием стеариновой кислоты: с одной стороны, она является пластификатором резиновых смесей, а с другой - изменяет взаимодействие между частицами технического углерода и макромолекулами полиизопрена.
Были проведены исследования [67] по изучению влияния физико-химических характеристик стеариновой кислоты на свойства резиновых смесей и вулканизатов, причиной которых послужили отмеченные в производстве случаи различия свойств резиновых смесей, содержащих техническую стеари новую кислоту различных производителей. Известно, что в зависимости от марки и производителя она может содержать различное количество основного продукта (в её составе содержатся примеси других кислот: олеиновой, пальмитиновой). Физико-химический анализ кислот исследуемых партий выявил различие в йодном числе, характеризующем непредельность продукта, при постоянстве других показателей.
Целью исследований было установление связи между свойствами резин и йодным числом стеариновой кислоты. Были изготовлены ненаполненные резиновые смеси на основе каучука СКИ-3, содержащие в качестве ускорителя сульфенамид Ц, в состав которых вводили образцы стеариновой кислоты с различными физико-химическими характеристиками (йодное число исследуемых образцов стеариновой кислоты изменяется в интервале 1,8 - 17,3 г W100 г кислоты). На основании имеющихся о составе технического стеарина данных [9] авторы установили, что непредельные соединения, присутствующие в нем в виде примесей, оказывают влияние на кинетику вулканизации резиновых смесей и физико-механические показатели вулканизатов.
Вулканизационные характеристики резиновых смесей определяли с помощью реометра фирмы «Монсанто». Анализ полученных данных позволил авторам сделать следующий вывод: с ростом йодного числа технической стеариновой кислоты проявляются тенденции к сокращению времени начала вулканизации (ts), оптимального времени вулканизации (tc(9o)) и увеличению скорости вулканизации. Именно ростом скорости вулканизации при повышении непредельности стеарина авторы объясняют увеличение условных напряжений при заданном удлинении и условной прочности, а также снижение относительных удлинений при малых временах вулканизации резиновых смесей. Однако они обращают внимание на тот факт, что после достижения оптимума вулканизации с увеличением йодного числа стеарина условная прочность и относительное удлинение резин падают, плато вулканизации сокращается.
Авторы предположили, что у резин со стеарином высокой степени непредельности формируется более дефектная вулканизационная сетка. Для подтверждения была изучена зависимость условной прочности при растяжении от условного напряжения при удлинении 500 % (по величине которого судят о степени сшивания [14]). Анализ полученных данных (рис. 1) показывает, что при одинаковом условном напряжении при удлинении 500 % условная прочность резин снижается с ростом степени непредельности стеариновой кислоты, что подтверждает сделанное авторами предположение.
Технологические добавки на основе жирных кислот и их производных
В настоящее время в сырьевой области резиновой промышленности отмечаются определённые тенденции, связанные с всё более широким использованием активных химикатов - технологических добавок (ТД). Применение таких добавок в составе резиновых смесей в небольших количествах (до 5 мае. ч.) облегчает их переработку, изменяет параметры вулканизации и многие другие характеристики. В определённой степени изменяются и свойства резин (эластичность, прочность, динамические и усталостные характеристики, твердость и т. д.). Технологические добавки способствуют повышению однородности и стабильности свойств готовой продукции. В резиновой смеси они могут выполнять функции молекулярных и структурных пластификаторов, диспергаторов и гомогенизаторов ингредиентов и наполнителей, вторичных активаторов.
Правильный подбор таких добавок открывает широкие возможности совершенствования рецептуры и процесса изготовления смесей: сокращается количество мягчителен в рецепте при сохранении продолжительности цикла смешения или сокращается продолжительность цикла смешения, в частности, стадийность изготовления, облегчаются процессы литья и каландрования резиновых смесей [17, 62]. Авторы [28-29] обращают внимание на улучшения условий эксплуатации оборудования: снижается воздействие на него резиновых смесей в процессе переработки, в том числе и образование загрязнений на формующих деталях; уменьшается накопление статического заряда на поверхности вулканизата, то есть применение технологических добавок позволяет увеличить производительность и снизить энергозатраты. Кроме того добавки могут положительно влиять на свойства готовой продукции: повышать срок службы и атмосферостойкость изделий, позволяют получать изделия с декоративной поверхностью и т. п. [29].
Технологические добавки представляют собой в большинстве случаев смесевые продукты, включающие жирные и ароматические кислоты, их кальциевые и цинковые соли, эфиры, ПАВ, амиды, гликоли и т. д., что обуславливает полифункциональность действия большинства применяемых добавок. По химическому составу различают четыре типа технологических добавок [29]: 1. Добавки на основе жирных кислот и их производных (соли и эфиры).2. Добавки на основе ол и гомеров и низкомолекулярных соединений. 3. Добавки, содержащие высоко кипящие полигликоли. 4. Добавки на основе смоляных кислот и их производных (смол). Добавки первого типа представляют наибольший интерес, так как жирные кислоты и их соли являются активаторами вулканизации, непосредственно участвуют в сшивании каучука и формировании структуры резин.
При переработке резин, содержащих каучуки повышенной молекулярной массы, особенно с использованием высокоструктурных марок технического углерода и высокоактивных типов кремнезёмных наполнителей, актуальной также является проблема улучшения диспергирования наполнителей, стабильности свойств резиновых смесей и вулканизатов.
Для таких трудноперерабатываемых смесей известная иностранная компания Schill+Seilacher [37, 64] предлагает широкий набор технологических добавок, предназначенных для регулирования свойств резиновых смесей, в частности для повышения их технологичности. По химическому составу добавки представляют собой смеси различных ПАВ: цинковые, кальциевые, калиевые соли жирных кислот и их амиды, смесь металлических мыл, эфиры жирных кислот, гликоли и т.д. В работе [34] приведён пример применения технологических добавок Struktol в протекторных резиновых смесях строительно-дорожных шин на основе НК. Показано, что введение в такую смесь в качестве гомогенизирующей добавки Struktol 40MSF, представляющей собой смесь низкомолекулярных полимерных смол, и технологической добавки Struktol А60, состоящей из комбинации цинковых солей жирных кислот, приводит к повышению сопротивления раздиру, улучшению диспергирования наполнителя и стойкости к старению, при этом теплообразование и адгезия остаются на уровне контрольной смеси.
По мнению авторов [34, 37, 64], достаточно широкий ассортимент технологических добавок Struktol позволяет правильно подобрать вид добавки для каждого конкретного производства резинотехнических изделий.
Недавно фирмой Schill+Seilacher разработано новое поколение продуктов серии НТ [41], характеризующихся пониженной температурой размягчения. Последнее обстоятельство объясняет ряд преимуществ данных добавок по сравнению с ингредиентами с относительно высокой температурой размягчения: позволяет обеспечить равномерное распределение в резиновой смеси даже при сравнительно невысокой температуре смешения, даёт возможность добавлять технологическую добавку вместе с ускорителями и вулканизующим агентом на последней стадии смешения.
Метод определения каучукового геля в полимерных отходах производства синтетического каучука
Коэффициенты старения по условной прочности при растяжении Ка и по относительному удлинению Кє определяли как отношение показателя данного механического свойства материала после старения при 100 С в течение 72 ч. к соответствующему показателю до старения: где О] и є; — соответственно условная прочность, МПа, и относительное удлинение, %, образца после старения при 100 С в течение 72 часов; а0, so — соответственно условная прочность, МПа, и относительное удлинение, %, образца до термического старения. 2.2.3. Метод определения каучукового геля в полимерных отходах производства синтетического каучука В отходах производства синтетического бутадиен-нитрильного каучука определяли содержание геля [47], по величине которого судили о степени структурирования каучука, о наличии пространственных связей между макромолекулами. Мелко нарезанный полимер в количестве около 2 г (точный вес определяли на аналитических весах) помещали в двухслойный мешочек из предварительно проэкстрагированной в метилэтилкетоне тонкой, плотной хлопчатобумажной ткани (миткаль), зашивали и взвешивали (на один образец полимерного отхода готовили два мешочка).
В стеклянный или алюминиевый бюкс заливали 50 мл метилэтилкетона, помещали оба мешочка так, чтобы они были полностью покрыты растворителем, закрывали притертой крышкой и выдерживали под тягой 48 ч. Затем мешочек дважды промывали в метилэтилкетоне без резкого встряхивания и сжатия, подсушивали на воздухе под тягой, досушивали в термостате при 70 С до постоянного веса и взвешивали на аналитических весах. Содержание геля определяли по формуле: Выбранные методы позволяют всесторонне изучить свойства выбранных объектов и получить достоверные данные с достоверной степенью воспроизводимостью [11,35]. Обработку экспериментальных данных проводили с использованием современных вычислительных средств, применяли планирования эксперимента, расчеты проводили с помощью прикладных программ в среде Microsoft Office Excel, Mathcad v 14.0. В условиях бурного роста пищевой промышленности ежегодно образуется большое количество отходов, сопутствующих и побочных продуктов, в том числе и отработанных адсорбентов масложировой промышленности. Анализ литературы [19-20, 29, 32, 38, 40, 51-52, 55-56, 59, 63, 79, 89, 95-96, 125, 138] показал, что отработанные диатомитовые фильтровальные порошки со стадии вымораживания являются ценным сырьем для других отраслей промышленности.
Принимая во внимание тот факт, что производство рафинированного подсолнечного масла является многотоннажным, а объем образующегося сопутствующего продукта данного вида значителен, ни один из известных способов не обеспечивает переработку всей массы отработанного адсорбента. Поэтому вопрос о его вторичном использовании остается актуальным. В последние годы вырос интерес к использованию в составе резиновых смесей ингредиентов растительного происхождения, что обусловило широкое применение в резиновой промышленности самых разнообразных сопутствующих и побочных продуктов переработки растительного сырья. Известно [1, 76] применение в качестве добавок к резиновым смесям окисленных отходов подсолнечного масла и отходов стадии отбелки и фильтрации растительных масел. В этой связи представляет интерес исследование возможности применения отработанного фильтровального порошка со стадии вымораживания рафинации подсолнечного масла в рецептурах резиновых смесей.
Изучение влияния отработанного диатомита со стадии вымораживания на свойства резин
На данном этапе были проведены поисковые работы по испытанию отработанного диатомита в резинах, исследование его влияния на пластоэласти-ческие, вулканизационные характеристики резиновых смесей и физико-механические показатели вулканизатов с целью изучения принципиальной возможности его использования в резиновой промышленности.
Указанный продукт был испытан в стандартных и модельных резинах на основе каучуков общего назначения СКМС-30АРК, СКИ-3, каучуков специального назначения БНКС-28АМН, БНКС-40АМН (см. табл. 21 - 24). Анализ состава отработанного диатомита показал высокое содержание в нём производных жирных кислот, поэтому в качестве объекта сравнения был выбран стеарин технический, который представляет собой карбоновую кислоту жирного ряда, преимущественно стеариновую. Опытный продукт и стеарин технический вводились в резиновую смесь в количестве 2, 5, 7 мае. ч. на 100 мае. ч. каучука.
При изготовлении резиновых смесей отмечено, что исследуемый продукт легко вводится в резиновую смесь, не пылит, тем самым, улучшая условия работы при дозировании и смешении. При его введении отмечено улучшение диспергирования порошкообразных ингредиентов, технологических свойств резиновой смеси. При приготовлении отсутствовало шубление и зали-пание резиновых смесей к валкам, крупные включения ингредиентов отсутствовали. Опытные смеси имели гладкую глянцевую поверхность, ровные кромки.
Анализ зависимостей пластоэластических свойств резиновых смесей на основе СКМС-ЗОАРК, представленный на рис. 7, показал, что отработанный фильтровальный порошок обеспечивает необходимый уровень пластичности и вязкости опытных резиновых смесей: практически не изменяет вязкость стандартной резиновой- смеси; обеспечивает повышение пластичности примерно на 35 %. С увеличением дозировки компонентов вязкость снижается в композициях со стеарином и не изменяется у образцов с отработанным диатомитом. Пластичность резиновых смесей со стеариновой кислотой и опытным продуктом монотонно возрастает. Несколько повышенная жесткость опытных образцов по сравнению таковых со стеарином обусловлена присутствием в отработанном диатомите минерального компонента.
Как видно из полученных данных (рис. 8) вязкость резиновых смесей на основе СКИ-3, содержащих стеарин технический, снижается с увеличением его дозировки. Это свидетельствует о существовании пластифицирующего влияния жирных кислот на резиновые смеси. У образцов с отработанным диатомитом вязкость при его содержании 2-5 мае. ч. остается на уровне стандартной смеси, дальнейшее снижение вязкости при 7 мае. ч. связано с влиянием органической составляющей отработанного диатомита на пластоэла-стические свойства. Зависимости изменения пластичности резиновых смесей со стеариновой кислотой и отработанным диатомитом от их содержания имеют те же закономерности, что и в резиновых смесях на основе СКМС-ЗОАРК.
Бутадиен-нитрильный каучук характеризуется повышенной жесткостью, и при введении стеарина технического ожидается снижение вязкости и увеличение пластичности резиновых смесей на его основе. При введении отработанного диатомита (рис. 9) вязкость резиновых смесей на основе БНК-28АМН практически не изменяется, в то время как стеарин снижает этот показатель, особенно при увеличении его дозировки. По влиянию на пластичность резиновых смесей на основе БНКС-28АМН сравниваемые добавки близки: пластичность резиновых смесей мало отличается от стандартной смеси при дозировке до 5 мае. ч. Введение технической стеариновой кислоты в больших дозировках приводит к увеличению этого показателя.
Характер изменения пластоэластических свойств для резиновых смесей на основе БНКС-40АМН иной: кривые изменения вязкости (рис. 10) имеют экстремальный характер с максимумом в области 2-5 мае. ч. Некоторое повышение вязкости с увеличением стеарина является «антифактом», в то время как для образцов с отработанным фильтровальным порошком это можно объяснить присутствием минеральной составляющей. Снижение этого показателя с увеличением дозировок связано с пластицирующим влиянием жирных кислот. Увеличение пластичности ощутимо в присутствии исследуемого компонента больше 5 мае. ч.
Анализ данных реометрических испытаний (табл. 31) показал, что опытные резиновые смеси на основе СКМС-ЗОАРК с добавлением отработанного фильтровального порошка характеризуются большим крутящим моментом по сравнению с композициями, содержащими стеариновую кислоту. Это обусловлено присутствием диатомита в опытном продукте. Как в опытных, так и в стандартных образцах при увеличении дозировок добавок отмечается тенденция к снижению крутящего момента, что указывает на улучшение реологии резиновых смесей. Установлено, что в присутствие опытного продукта снижается время начала и оптимума вулканизации при неизменной продолжительности индукционного и главного периодов вулканизации, на что указывают значения констант скорости в индукционном К] и главном К2 периодах вулканизации. Общее увеличение скорости вулканизации опытных образцов, по нашему мнению, можно объяснить тем, что исследуемый фильтровальный порошок обеспечивает лучшее диспергирование компонентов вулканизующей группы и способствует более эффективному их расходованию в процессе вулканизации.
Аналогичные зависимости изменения вулканизационных свойств получены для композиций на основе СКИ-3 (табл. 32): снижение крутящего момента и увеличение скорости вулканизации указывают на участие отработанного фильтровального порошка в процессах формирования действительного агента вулканизации (ДАВ). Следует отметить, что для композиций на основе СКИ-3 с исследуемым продуктом характерно увеличение скорости в главном периоде вулканизации, оцененная по константе Кг
Похожие диссертации на Модификация резин продуктами на основе отходов производства подсолнечного масла
