Введение к работе
Актуальность темы диссертации Бутадиен-нитрильные каучуки (БНК) широко применяют для изготовления маслостойких резиновых технических изделий (РТИ) таких как рукава, конвейерные ленты, техпластина, формовые и неформовые детали, предназначенных для комплектации машин и механизмов, работающих практически во всех отраслях промышленности в агрессивных средах топлив, масел, смазок.
В силу специфики эмульсионной полимеризации, производство БНК связано с необходимостью решения серьезных проблем, в первую очередь экологических. Для их решения на протяжении более 20 лет в промышленности СК при изготовлении БНК заменено несколько типов эмульгаторов: натриевая соль дибутилнафталинсульфокислоты (некаль) на алкилсульфонат натрия, а последний - на калиевые соли жирных кислот или производные талловых масел. То есть в производстве РТИ в последнее время произошел переход от некалевых (СКН) к сульфонатным (СКН-С) и далее к экологически чистым парафинатным (БНКС) и таллатным (Нитриласт) каучукам, причем последние отличаются типом эмульгатора и коагулянта и содержат «некаучуковые» примеси.
В производстве БНКС произведена также смена коагулянта. Вместо хлорида натрия для его выделения применен хлорид кальция. При этом способе выделения в полимере остаются «некаучуковые» примеси — малорастворимые кальциевые соли жирных кислот (СаСЖК). «Некаучуковые» примеси (органические кислоты и мыла органических кислот) имеются также и в Нитриластах, выделяемых хлоридом натрия.
Переход от одной марки БИК к другой часто сопровождается снижением качества РТИ, особенно по морозо-, термостойкости, стойкости к воздействию ряда сред. При переходе к использованию экологичных БНК эти проблемы в промышленности РТИ еще более обострились.
Таким образом, современный ассортимент БНК, состоящий из большого набора отечественных и импортных каучуков с различными техническими характеристиками и индивидуальными особенностями получения, требует разработки новых специальных подходов к рецептуростроению и переработке.
В связи с вышеизложенным было актуально провести работы по выявлению причин сложностей, а часто невозможности прямой замены в производстве РТИ одного типа БНК на другие и по преодолению этих проблем.
Цель и задачи исследования. Основной^дедвд работы является разработка
рецептурно-технологических приемов опти^з^ИИ^щащдЦЖптур Ігехнических резиновых
смесей на основе БНК новых типов. Такая оптимизация состава, основанная на результатах исследования взаимосвязи структуры и свойств БНК различных типов должна обеспечить сохранение высокого уровня работоспособности РТИ при замене одного типа БНК на другой.
При этом решали задачи по изучению свойств БНК, получаемых в присутствии различных эмульгаторов и коагулянтов; по выявлению основных факторов, оказывающих негативное влияние на формирование комплекса технологических и технических свойств резин на их основе; по установлению взаимосвязи между структурой и свойствами различных БНК и резин из них; по изучению влияния «некаучуковых» примесей и стабилизатора в каучуках, а также по влиянию химикатов-добавок (ускорителей вулканизации, наполнителей, пластификаторов и др.), вводимых в состав рецептов резиновых смесей; на технологические, физико-механические свойства, термо-морозо-агрессивостойкость резин и на сохранение гарантийных сроков эксплуатации РТИ; по обоснованию использования оптимизированных составов резин с применением БНК новых типов для изготовления ответственных РТИ с длительными сроками эксплуатации в сложных условиях.
Объекты исследования. Объектами исследования являлись БНК разных типов (СКН, СКН-С, БНКС, Нитриласты) резиновые смеси, вулканизаты и РТИ на их основе. В БНК варьировали: тип эмульгатора коагулянта, содержание нитрила акриловой кислоты (НАК), содержание «некаучуковых» примесей, тип и содержание стабилизатора. Исследованы также комбинации БНК новых типов с каучуками, наполненными на стадии лагекса поливинилхлорвдом (БНК-ПВХ), атакже комбинации БНК с полихлоропреном (ПХП).
Методы исследования. Исследование свойств каучуков, резиновых смесей, вулканизатов и изделий проводили с использованием комплекса методов и методик испытаний, как исследовательских (ДТА, ДСК), таки тестированных.
Научная новизна полученных результатов:
Впервые выявлены структурные и композиционные различия некалевых, сульфо-натных, парафинатных, таллатных БНК, определяющие изменения свойств из вулканизатов.
предложены теоретически обоснованные технологические приемы модификации свойств БНКС, позволяющие улучшить морозостойкость их вулканизатов и РТИ;
- разработаны основные рецептурно-технологические методы корректировки
рецептур резиновых смесей для изготовления РТИ, обеспечивающие получение качественных
изделий.
Практическая значимость:
- предложено скорректировать техдокументацию на новые марки БНК;
найдены и отработаны новые рецептурно-технологические приемы переработки БНК и обоснована эффективность их практического применения для повышения свойств и качества резин и РТИ.
разработаны и выданы заводам РТИ три рекомендации по переработке и использованию БНКС и Нитриластов в производстве изделий различного назначения;
разработано или скорректировано 36 рецептур резиновых смесей на основе БНКС и Нитриласта для изготовления более 150 типов и наименований РТИ, отвечающих или превосходящих технические требования на данные изделия;
осуществлено их широкое внедрение на ОАО «Уральский завод РТИ» при выпуске различных РТИ:
-переработано в производстве РТИ в период 1998-2004 гг. более 10,5 тыс.т. БНКС и Нитриласт различных марок;
- проведены с положительными результатами комплексные испытания новых резин
и РТИ в производственных условиях ОАО «Уральский завод РТИ» и у основных
потребителей данной продукции (ОАО «Курганмашзавод», ПО «Уралвагонзавод», ОАО
«КЗКТ-Русич» и др.).
Личный вклад соискателя. Автор принимал непосредственное участие в постановке задач исследований, в подборе методик исследования, в планировании эксперимента и его проведения, в анализе полученных результатов, в подготовке научных публикаций и докладов, в планировании испытаний на ОАО «Уральский завод РТИ» и ряде основных потребителей - ОАО «Курганмашзавод», ПО «Уралвагонзавод», ОАО «КЗКТ-Русич» и др. с проведением авторского надзора за их ходом
Апробация результатов диссертации. Основные результаты исследований представлены на научных конференциях по проблемам каучуков и резин: девятой конференции по деструкции и стабилизации полимеров (г. Москва, 2001г.); восьмой научно-практической конференции резинщиков "Сырье и материалы для резиновой промышленности" (г. Москва, 2001г.); двенадцатом симпозиуме "Проблемы шинирезино-кордных композитов" (г. Москва, 2001г.); Международных конференциях по каучуку и резине (IRC. 2002 г., Прага; IRC. 2004г., Москва); на Первой Всероссийской конференции по каучуку и резине (г. Москва, 2002г.).
Публикации. Основное содержание и результаты диссертационной работы изложены в 15 научных работах, опубликованных в научных журналах, а также в тезисах докладов и в двух патентах РФ.
