Еластомерна композиція

Еластомерна композиція, що містить одержуваний змішуванням як основу пластифікатор, в яку вводиться наповнювач у вигляді здрібненої гумової крихти, яка відрізняється тим, що як пластифікатор використовують модифіковану в при 3 3585 4 Тому для практичної оцінки повної чи обмеженої Перспективним джерелом сировини для вигосумісності застосовують цілий ряд фізичних метовлення гум є відходи гумовотехнічної і шинної тодів, у тому числі як один з головних - вивчення промисловості. зміни фізичних і механічних властивостей сумішей Відомо значне число публікацій по проблемі полімерів. Справа в тім, що процеси змішання і технології утилізації гумових відходів. Запропоновулканізації, що приводять до одержання виробів, вано різноманітні фізичні і хімічні методи що володіють технологічною сумісністю, у значній здрібнювання цілих і розрізаних на шматки шин з мірі впливають на властивості й однорідність влавідділенням металевого корду й одержанням стивостей виробів. здрібненої гумової крихти, у т.ч.: криогенна техноМе ханохімічні процеси, які відбуваються при логія, озонування, посуванне високотемпературне змішанні і величина температури, істотно впливаздрібнювання, електричний вплив, здрібнювання ють на властивості суміші. Слід зазначити, що при вибухом, стирання, шерохування, швидкісне змішанні каучуку з пластифікатором каучук набурізання, валкове здрібнювання, ударно - відбивні хає, причому набряклий каучук являє собою роздробарки, розчинники в кислотах і т.п. Одержувана чин низькомолекулярного компонента (плагумова крихта може бути використана як у якості стифікатора - розчинника) у високомолекулярному наповнювача, наприклад, в асфальт, що ізолюють компоненті (каучуку). матеріали для будівництва і т.п., так у якості акФізико-механічні властивості дво фазної систивної складової для різних гумовотехнічних комтеми залежать також від полідисперсності фази, позицій. характеру її розподілу. Зокрема, наповнювачі в Дослідження показали, що при безпосереднім двофазних системах, наприклад, тонко здрібнені застосуванні здрібненої гумової (ЗГК) крихти в частки сажі чи технічного вуглецю, розподіляються складах гумових сумішей і фізико - механічні ханерівномірно, причому з часом можлива міграція рактеристики гум, як правило, погіршуються не часток наповнювача усередину фази. Порядок менш чим на 20-25%. Тому, ЗГК застосовують при уведення наповнювача в систему впливає у вивиготовленні невідповідальних гумових виробів, падку використання активних наповнювачів. (див. що не вимагають високих показників по міцності й А.Г. Шварц, Б.Н. Динзбург Сполучення каучуків із еластичності. пластиками і синтетичними смолами. М, Хімія, Проте, одним з перспективних напрямків вва1972) [1], с.7,42. жається інтегральний процес переробки зношених Відомо, що поліпшення комплексу властивошин в активні порошки й інші ринкове -коштовні стей гум може бути досягнуте як за рахунок застопродукти. сування нових більш удосконалених типів еластоЯк перспективний напрямок вважається техмерів, так і інгредієнтів. Важливе місце серед них нологія глибокої переробки шинної крихти з метою займають такі багатофункціональні технологічні її де вулканізації для одержання головного добавки як пластифікатори, причому застосування кінцевого продукту - каучуку. ефективних мягчителів (пластифікаторів) є одним Оцінка властивостей еластомірних композицій, з найбільш доступних засобів зміни властивостей що містять модифіковану гумову крихту, приведегумових сумішей і гум. Значна частина плана в цілому ряді робіт (Химическая промышленстифікаторів має нафтохімічне походження. ность Украйни, 2002, № 1, з 38-41 [5], Каучук и У зв'язку з появою за останні роки на ринку резина 2001, №5, с.6-9 [6]. нового покоління каучуків з підвищеними характеУ статті [5] вивчена можливість застосування ристиками по міцності, морозостійкості й ін. показдобавок, що модифікують, з кінцевими никам, а також унаслідок стрімкого зростання цін ізоцианатними гранулами для обробки поверхні на нафту і дефіцитом продуктів нафтохімічної пездрібненого вулканізату на основі нитрільного кауреробки зросла активність по розробці нових плачук у. стифікаторів, пошуку доступної і дешевої сировини Структура гум у процесі їхнього дроблення для їхнього виготовлення. змінюється. У результаті механічних перетворень, Цілий ряд знов розроблених у Росії й Україні що протікають на поверхні здрібненого вулканізату пластифікаторів претендують на місце замінника більш інтенсивно, чим у середині,спостерігається дефіцитного і токсичного дибутілфталату (ДБФ) скупчення кисневмісних груп. Це сприяє створенефективного пластифікатора, що забезпечує гуню нерівномірної порожнечі просторової сітки по мовим виробам показник по морозостійкості не обсязі створюваної композиції. Щільність зшивки в нижче -50°С. (див. Н.П. Вихирєва й ін.) поверхневих шарах композиції виявляється більш Дослідження ефективності використання ненасивисокої, чим у внутрішні х. Крім того, зі ченого димера альфа метилстирола як плазбільшенням дисперсності здрібненого вулканізату стифікатора гумових сумішей. Хімічна промиглибина поширення деструктивних здрібнювань в словість України, 2003 № 4, с. 16-19 [2]. Ка учук і обсязі зростає, збільшується і концентрація кисгума, 2003, №3, c.23-25 [3], Ка учук і гума, 2004, невмісних груп, що свідчи ть про формування №1, c.29-33 [4]. стабільних продуктів окислювання. При цьому Це свідчить про актуальність задачі, що збільшується активна поверхня контакту з киснем зберігається, по розробці і подальшому удосконасередовища, що ще більше ініціює окисні процеси люванні характеристик знову створених плав системі. Такі зміни в структура х просторової сітки стифікаторів (мягчителів). Однієї з головних проі поверхневих шарів полімеру будуть позначатися блем є розширення сировинної бази, зниження на характері процесів, що протікають на міжфазної залежності від нафтохімічної сировини, зниження границі каучук - здрібнений вулканізат. вартості пластифікатора і виробів з гуми. 5 3585 6 Підвищити якість еластомерної композиції, що них частково вулканізованих сумішей (20-50 містить здрібнений вулканізат, можна шляхом мемас.ч.), гумове борошно (15-45 мас.ч.), £ 8 мас % ханічної обробки, чи наприклад, шляхом з'єднання бутадієн-стирольного чи полиізопренового каучуз активними ізоцианатними групами хімічної моку, £ 7 мас % регенерату. Винаходом зважувалася дифікації. задача підвищення еластичних і фізико-хімічних У роботі [6] вивчалася гумова крихта, отримавластивостей твердих гум, поліпшення технона здрібнюванням модельних еластомірних комлогічності на всіх переділах їхнього випуску і макпозицій на основі каучук у СКМС -30 АРКМ -15 на симального використання відходів виробництва. валковому устаткуванні і шерохувальна гумова По патенту РФ № 2216555, C08L 9/02, 333/10, крихта різних фракцій. Як компоненти моC08j 7/06, 11/00, заявлений композиційний мадифіцирувальних - складів, що регенерують, обтеріал для сполучення гумової крихти з рані з'єднання, що виконують функції деструктиінгредієнтами гумових сумішей. Отриманий каучуруючи х агентів, активаторів деструкції і мокоподібний матеріал -олигомір бутадієну й акридифікаторів поверхні, а також технологічні добавлонитрілу. ки. З'єднаннями, що регенерують, служили орВивчення сучасного рівня техніки по проблемі ганічні дисульфіди, застосовувані в гумовій промина підставі розгляду вищенаведених посилань словості як компоненти груп, що вулканізують. У дозволяє зробити висновок, що як продукт второлі активаторів досліджені поверхнево-активні ринної переробки відходів гуми здрібнена крихта і речовини класу алифатических чи ароматичних модифіковані регенерати гуми застосовуються для амінів, що прискорюють розпад дисульфидных заміни дефіцитних каучуків у гумових сумішах. зв'язків і виявляють дію, що модифікує, в елаЯк прототип, що збігається з корисною моделстомірних системах. Процес модифікації лю, що заявляється, по близькості виконуваної здійснювали на вальцях, чи в змішувачі, що функції і набору інгредієнтів обране рішення, викобігрівається, з Z-образними лопостями. ладене в публікації співробітників Нижнєкамского Зроблено висновок, що модифікують - склади, хіміко-технологічного інституту ТОВ і які регенерують і можуть ефективно використову«Нижнєкамськшина», РФ: «Новый мягчитель шынватися в еластомірних композиціях. ных резиновых смесей». Відомі численні патенти по зазначеній проВиготовлення в промисловому масштаби на блемі. По патенту США № 6015861, C08L 9/00, бази ЗГК високоякісного тонкодрібного регенерату C08L 23/00 відомий спосіб одержання елагуми з мінімальним змістом домішок являє собою стомірних сумішей з утильних гум. Для одержання досить складну й енергетичне витратну задачу. термоеластопластів використовують гумову крихту Як прототип, що збігається з корисною моделна основі синтетичного каучук у етилен/пропиляна лю, яка заявляється, по близькості виконуваної марки СКЭП(Т) з дисперсністю менш 25мкм, що функції і наборі інгредієнтів обране рішення, викзмішують з термопластичними полімерними ладене в публікації РФ "Новый мягчитель шынных відходами (поліетилен, поліпропілен, сополімер резиновых смесей" (Заявка РФ № 2002117076 від етилен (пропиляний) і з засобом, що підвищує 26.06.2002 p.), Каучук и резина, 2003, №6, c.41. [7]. їхню сумісність, типу парафінової олії. Зміст гумоВказується, що в недалекому майбутньому вої крихти в матеріалі складає до 70%. очікується дефіцит олії ПН-6Ш, тому що в нафтоПо двох заявках РФ №98114541/04, C08L 9/06, переробній галузі розвиваються гідрогенизаційні № 98114542/04, C08L 9/08, заявник - Інститут процеси замість екстрактивних. Новий хімічної фізики РАН ім. Семенова, м. Москва предпом'якшувач отриманий змішанням гумової крихти ставлені композиції для виготовлення нашпальних відходів шинного виробництва ТОВ гумових прокладок, що включають каучук СКС -30 «Нижнєкамськшина» з кубовим залишком вироб-АРМ 100,0, як продукт вторинної переробки гуми і ництва лінійних альфа-олефинів, (ТОВ цільових добавок: сірку, оксид цинку, стеаринову «Нижнєкамськшина») і наступною термообробкою кислоту і пластифікатор 3-5 частин. протягом 60 хв. при 200°С у середовищі повітря. Зазначені склади відрізнялися тим, що як проБула проведена серія порівняльних іспитів гумодукт вторинної переробки гуми вона містить вих сумішей і гум з них, отриманих по стандартній здрібнену гумову крихту (ЗГК) зі ступенем дисрецептурі для каучук у СКІ-3 і рецептурам протекперсності не більш 2мм, отриману здрібнюванням тора, каркаса, брекера і боковини покришки. Зміст уже зношених нашпальних гумових прокладок. олії ПН-6Ш и нового пом'якшувач мінялося від 3 до За першою заявкою здрібнювання гумової 9 мас.ч. на 100 мас.ч. каучуку. крихти здійснювалося в присутності хімічно активТехнологічні властивості протекторної суміші з ного модифікатора гуми для одержання новим пом'якшувачем отримані вище, ніж у підвищеної концентрації парамагнітних центрів 3-8 серійної суміші з олією ПН-6Ш. 1017спин/г крихти, що дозволило збільшити Відомим недоліком рішення по прототипі є викількісний зміст ЗГК у суміші до 15-35 частин. користання як основу нафто хімічної сировини. За другою заявкою, коли не вироблялася моПеревагою як і в моделі, що заявляється, дифікація гуми, що подрібнюється, кількісний зміст використання кубових залишків. Як недолік також ЗГК складає 5-20 частин. можна вказати і низький відсоток заміни Патент РФ №2172750, C08L 9/00 можна вказадефіцитного пластифікатора ПН-6Ш, оскільки ти як приклад використання здрібненої гуми у гувідсоток добавки пластифікатора змінювався у мової суміші, що вулканізується для одержання вузьких межах 3-9%. твердих гум, відмінністю якої є використання в Загальними ознаками прототипу і корисної якості наповнювача продукту первинно оброблемоделі, що заявляється, є: 7 3585 8 - як основу використаний пластифікатор з наПорівняльні іспити фізико-механічних показповнювачем у вигляді гумової крихти, як основу ників одержуваного еластоміра проводилися при використаний пластифікатор, що змішується при введенні в суміш кількості пластифікатора марки нагріванні з наповнювачем у вигляді здрібненої ЭЛАСТОДОН у співвідношенні 1:1 до кількості гумової крихти; пластифікаторів ДОФ, ДБФ. - у якості наповнювача використана здрібнена На початковому етапі досліджень застосовугумова крихта. вана кількість здрібненої гумової крихти, що ввоСуть рішення диться, складає 20 — 30 % (ваг.). В основу корисної моделі поставлена задача Зазначені особливості реалізації не є розробки еластомірної композиції на базі мообов'язковими, а найбільш кращими з погляду авдифікованої інден-кумароновой суміші і платорів і не виключають можливості іншого виконанстифікатора на її основі, у якій за рахунок особлиня в межах заявленої сутності корисної моделі. востей підбора складу інгредієнтів і поліпшення Зведення, що підтверджують можливість сумісності забезпечуються поліпшення фізикоздійснення. механічних показників, що дозволяють використоПричинно-наслідковий зв'язок відмітних ознак і вувати їх, для заміни дорогих каучуків. досяг технічного результату полягає в наступному. Кінцеві техніко-економічні переваги полягають По-перше, розроблений авторами основний у розширенні сировинної бази, виключенні залежпластифікатор МПІ (модифікований полиінден) ності від імпортних постачань дефіцитної і дорогої має поліпшену сумісність з багатьма каучуками і нафтохімічної сировини й інгредієнтів, значної різними інгредієнтами, що входять до складу гумоекономії матеріальних і енергетичних ресурсів. вих сумішей. Істотною його особливістю є влаПоставлена задача зважуєтьсяза рахунок вистивість рівномірна розподіляти частки наповнюкористання переваг базового пластифікатора марвачів, зокрема, тонкоздріблені частки спеціальних ки МПІ (модифікований полиінден) і створеного на сортів сажі і технічного вуглецю в обсязі його основі удосконаленого пластифікатора марки полімерної матриці. По показниках морозостійкості “ПЛАСТИДОН” із введенням у нього полістиролу. еталонних гумових сумішей сам пластифікатор Одночасно в одному пакеті спрямовані три заявки МПІ наближається до аналогічних показників для на корисні моделі, зв'язані єдиним винахідницьким широко застосовуваного ефірного пластифікатора задумом: дибутилфталата (ДБФ). Пластифікатор МПІ на 1) Еластомерна композиція на основі мопідставі даних санітарно-гігієнічного сертифіката дифікованих інден-кумаронових смол; являє собою нейтральну з рН=7, грузлу, сиропо2) Пластифікатор; образну рідина коричневого кольору, не утримую3) Еластомерна композиція. чих зважених часток, що практично не має запаху, Поставлена задача зважується вирішується яка відноситься по небезпеці застосування до 4-му тим, що в еластомірній композиції, яка містить класу небезпеки. одержуваний змішанням при температурі як осноПо-друге, розроблений на основі плаву пластифікатор і наповнювач, якій вводиться у стифікатора МПІ пластифікатор із пропонованою вигляді здрібненої гумової крихти, відповідно до торговою маркою «ПЛАСТИДОН» шляхом введенкорисної моделі, як пластифікатор використовують ня в його склад полістиролу в кількості 2-10% (ваг.) модифіковану в присутності каталізатора - сірчаної також показав високу сумісність з іншими каучукакислоти інден-кумаронової смоли альфа ми й інгредієнтами і забезпечив показник морометилстиролом, що міститься в обесфеноленному зостійкості стандартним еталонним гумовим дистиляті, одержуваному при переробці фенольсумішам не нижче аналогічних показників з дибуної смоли — кубового залишку одержання ацетону тилфталатом (ДБФ) і близькими до аналогічних і фенолу к умольним методом з розчиненим у ній показників з дибутилсебацинатом (ДБС). Резульполістиролом зі змістом 2-10 ваг.частин, а в якості тати отриманих іспитів підтверджують можливість здрібненої гумової крихти використовують гумову повної заміни дефіцитного і токсично небезпечнокрихту з розміром часток не більш 5 мм, при наго дибутилфталата (ДБФ) і часткової заміни дороступному співвідношенні компонентів (ваг.частин): гого дибутилсебацината (ДБС) на пластифікатор пластифікатор на основі момарки «ПЛАСТИДОН». Широкі кількісні межі по дифікованої інден-кумаронової введенню полістиролу дозволяють надалі на базі смоли з розчиненим у ній «ПЛАСТИДОНА» розвивати характеристики і полістиролом у кількості 2-10% створювати спеціальні пластифікатори для особ(вес.ч.) 70-80 ливих випадків застосування. здрібнена гумова крихта з розміром У третіх, проведені на стандартних гумових часток не більш 5 мм 20-30 сумішах іспиту заявленої еластомірної композиції Іспиту складу еластомірної композиції провоз пропонованою назвою торгової марки «ЭЛАдилися при використанні гумової стр ужки, СТОДОН» також показали високий рівень мороздрібненого гумового борошна з розміром часток зостійкості і широкий кількісний діапазон по до 5 мм, гумової мучці. Істотних відмінностей у відсотку введення здрібненої гумової крихти. Слід показниках одержуваного еластоміра не було визазначити, що в даному випадку застосовувалися явлено. Основні іспити по концентраційних залежне спеціальні сорти тонкодрібного гумового регеностях проведені на здрібненій гумовій крихті при нерату, а звичайна гумова крихта від переробки 20 мас.ч., 25 мас.ч., 30 мас.ч. при використанні утильних шин. За рахунок застосовуваної фізикопластифікатора марки ЭЛАСТОДОН 3 конценхімічної переробки виходить однорідна рідка маса, трацією введеного полістиролу 10%. клас небезпеки якої - 4. 9 3585 10 Пластифікатор «ЭЛАСТОДОН» по усім фізикоЯк гумову крихту використовувалася гума механічним показникам гумових сумішей може дроблена по ТУ В6 -25521987. 010 - 2000 з назастосовуватися замість дибутилфталата (ДБФ). ступними характеристиками: масова частка води, Усі вищенаведені висновки засновані на рене більш 1,5%; масова частка чорних металів, не зультатах стандартних еталонних гумових сумішей більш 0,1% масова частка залишків кордного вона базі каучуків різних марок, переважно марок локна відсутня; масова частка гуми, просіяна чеСКН 18,СКН 26 і СКН 40. рез сито із сіткою № 3,5 - не менш 96,1%; а через Іспити проводилися в іспитовій лабораторії сито із сіткою №2,8 - не менш 52%. фізико-механічних, хіміко-аналітичних іспитів елаЕластодон досвід № 8 був випробуваний у рестомірних композиційних матеріалів і виробів з них цептурі гумової суміші для виробництва ТОВ «Лисичанський завод РТ», акредитованої зовнішнього шару рукавів довгомірних з нитяним Національним агентством по акредитації України в обплітанням. Системі сертифікації УкрСЕПРО, рег.№ UA Виготовлення гумової суміші проводилося в 18 6.001Т.166 від 3.09.2002р. - літровому гумосмесителі відповідно до техноУ табл. приведені результати порівняльних логічної карти з заміною 20,00 масових частин іспитів стандартної гуми на основі СКС-30 АРКМкаучуку СКС - 30АРКМ - 15 на Еластон досвід № 8. 15 з добавкою отриманого еластоміра при 20 Результати іспитів досвідченої гуми. мас.ч. і 30 мас.ч. відповідно. Умовна міцність при розтяганні, МПа Відносне подовження, % Твердість, од.Шор А Відносне подовження при розриві після старіння при 70° С за 72 години, % Температурна межа крихкості, °С Зміна маси після впливу ізооктану при 23° С за 24 години, % Гумова суміш була перероблена з для виготовлення зовнішнього соя рукавів. При переробці гумова суміш те хнологічна. Іспит готової продукції - р укавів длиномірного з нитяним обплітанням - показало, що всі показники відповідають ГОСТам і ТУ на дану продукцію. Таким чином, гумова суміш для виробництва зовнішнього шару р укавів утримуюча 20,00 масових частин "Еластадона" досвід № 8 технологічна Комп’ютерна в ерстка М. Клюкін 5,1 240 58 250 норма н/м 5,0 н/м 300 55-75 н/м 155 -35 -1,7 н/у - 35 ±30 як при виготовленні, так і на всіх переділах виробництва Приведені дані свідчать, що на основі використання пластифікатора марки «ПЛАСТИДОН» з добавкою звичайної гумової крихти можливе одержання каучукоподібних еластомірів марки "Еластодон" для ефективної заміни дорогих каучуків. Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601