Химия и химическая технология/1.Пластмассы, полимерные и

синтетические ма­те­риалы, каучуки, резино-технические

изделия, шины и их производство.

 

К.т.н. Сагитова Г.Ф., Даулетбаева И., Шегебаева А.

Южно-Казахстанский государственный университет имени М.Ауезова, Казахстан

Применение поверхностно-активных веществ (ПАВ) из отходов для активации минеральных наполнителей

 

 

            ПАВ широко применяются в резиновой промышленности для активации минеральных наполнителей и обработки резиновых смесей. Обработка наполнителей ПАВ значительно улучшает их диспергирование в резиновой смеси и повышает уровень взаимодействия с цепями каучука /1/. Степень диспергирования влияет на эластичность и прочность вулканизатов при растяжении.

         Создание новых ПАВ для активации наполнителей – процесс относительно длительный и дорогой. Наиболее перспективным являются расширение ассортимента ПАВ за счет модификации известных базовых образцов, например, известных полимеров серии «К», гидролизованных отходов волокна «Нитрон».

         Синтезированный полимер ЭПАН содержит в составе макромолекул функциональные группы, способные ионизироваться и, следовательно, проводить электрический ток. Электропроводность их растворов зависит от структуры макромолекулы, концентрации растворов, ионизирующей способности функциональных групп, плотности зарядов в макроионе.

         Удельная электропроводность образцов ЭПАН увеличивается с ростом концентрации, так как соответственно увеличивается количество функциональных ионогенных групп в единице объема раствора (рис. 1).

         Изучение зависимости удельной электропроводности всех образцов, синтезированных полиэлектролитов от концентрации их водных растворов показало, что электростатическое взаимодействие не исчезает при их бесконечно большом разбавлении (полиэлектролитный характер). Этот эффект тем больше, чем меньше степень замещения гидрофильных групп на углеводородные группы /2,3/.

         Зависимость удельной вязкости растворов ЭПАН от концентрации показывает, что увеличение вязкости растет, проходит через максимум, что, по-нашему мнению, свидетельствует о кооперативном специфическом взаимодействии между молекулами базового полимера и эпоксидными группами эпоксиксилитановых смол.

         Зависимость приведенной вязкости от изменения концентрации растворов образцов ЭПАН (время омыления 1 час) показана на рис. 2.

                 

χ  .10-4                                                                                                                                                Удельная электропроводность

 

 

 

160                                                      1                                             4

 

140

                                                                                                                  3                                                1                                                                    

120                                                                2                                          

 

100                                                                                                      2

 

80                                                              3                                                                                           2

                                                                                                                   1                                                                                                               

60                                                                                                                                                           3

 

40                                                                                                                                                                                                                                                                          

 

20                                                                 

 

 

                 0.1       0.2          0.3          0.4        0.5                      С,%               0            0.05                 0.1                   C, %

 

                                                                

Рис.1. Зависимость удельной

электропроводности от концентрации

1)ПАА;   2) ЭПАН-1;   3)  ЭПАН-2.                                                                                               

Рис. 2. Влияние времени хранения

 (1- через 1 сутки, 2- через 10 суток, 3- через 30 суток)  на изменение удельной электропроводности растворов                                                                                       ЭПАН в зависимости от концентрации                                                                                                                                                                                                                          

 

 

                Исследована возможность применения в эластомерных композициях цеолитов, активированных ПАВ «ЭПАН». Объектом для исследований была выбрана резиновая смесь на основе изопренового каучука СКИ-3, в которой минеральный наполнитель каолин был частично и полностью заменен цеолитом Южно-Казахстанского месторождения. Для улучшения технологических характеристик в рецептурах резиновых смесей, нами предлагается использовать для обработки цеолита полимерный реагент ЭПАН. Рецептура резиновой смеси приведена в таблице 1.

 

Таблица 1. Рецепт резиновой смеси

Наименование ингредиента

Масс.ч. на 100 мас.ч. каучука

 

СКИ-3 пластичность 0,36-0,41 ед

70,0

100

СКМС-30 АРКМ-15, вязкость по Муни 45-51 ед

30,0

-

Сера техническая

2,2

1,20

Сера полимерная

1,0

1,60

Сульфенамид Ц

1,0

1,00

Тиазол 2МБС

0,4

-

Сантогард РVI

0,2

0,30

Кислота бензойная

0,3

-

Кислота стеариновая техническая

2,0

1,59

Белила цинковые

5,0

3,97

Полиэтилен низкого давления

2,5

-

Смолы углеводородные

6,0

3,97

Канифоль сосновая или ЭМ-3

3,0

-

Битумы нефтяные специальной марки Г, мягчитель АСМГ

8,0

-

Диафен ФП

0,5

0,50

Каолин

10,0

-

Цеолит, обраб. ЭПАН

5-10

-

Канифоль таловая

-

1,59

ЭПАН

-

1-3

Модификатор РУ

-

3

Гепсол ХПК

-

0,80

Масло ПН-6Ш

-

3,18

Углерод технический П 514

50,0

41,27

Углерод технический П 234

30,0

9,60

 

         В таблице 2 приведены технологические параметры приготовления резиновых смесей.

 

Таблица 2. Технологические параметры приготовления резиновых смесей

 

Содержание цеолита,

в % масс.

Температура поверхности вальцев, 0С

Время смешения,

 0С

0

5

7

10

56-60

56-60

56-60

56-60

10

12

14

15,5

 

Результаты испытаний технологических и физико-механических свойств резиновых смесей показали, что полная замена каолина активированным цеолитом практически не влияет на технологические свойства резиновых смесей. Так, пластичность серийной смеси с активированным цеолитом составляет 0,53 усл. ед., вязкость по Муни 58 усл. ед., что свидетельствует о ровной их технологичности. Условные прочности при растяжении равноценны между собой. Эластичность и относительное удлинение резиновой смеси с активированным цеолитом несколько выше, чем у серийной.

          Таким образом, результаты испытаний технологических и физико-механических свойств резин показали возможность использования Южно-Казахстанских цеолитов, полимерным реагентом ЭПАН для разработки эластомерных материалов на основе каучуков общего назначения. Тем самым решается важная проблема утилизации отходов и их применения в качестве полезных реагентов в резиновом производстве.

 

Литература:

1. Ахмедов К.С., Фукс П.И. Влияние концентрации ПАВ на контакные взаимодействия микроскопических частиц минералов. // Кол. Журнал, 1979. –Т.16. -№2. – С.308-314.

2. Тагер А.А. Физико – химия полимеров. – М.:Госхимиздат, 1963. – С. 23-26.

3. Коршак В.В. Химия высокомолекулярных соединений. – Изд. Ан СССР, 1950. – С. 37-42.