СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕЗИНОВОЙ СМЕСИ
METHOD OF PREPARING RUBBER MIXTURE

Изобретение относится к резиновой промышленности, к получению композиционных материалов различного назначения на основе бутадиен-нитрильного каучука с применением резиновой крошки из отходов шин и резинотехнических изделий в качестве наполнителя с целью разработки наиболее эффективного и минимально затратного способа введения ее в новые материалы при сохранении наилучших эксплуатационных свойств матрицы. Известно [1, 2], что к моменту утраты резиновыми изделиями их эксплуатационных качеств сама полимерная матрица претерпевает сравнительно малые структурные изменения.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ переработки отходов резиновой промышленности с использованием модифицирующе-регенирирующих составов (МРС), выполняющих функции деструктирующих агентов, активаторов деструкции и модификаторов поверхности [3]. При выборе компонентов составов учитывали, что в крошке имеется значительное количество не прореагировавших при вулканизации активных ингредиентов (в т.ч. основных, обеспечивающих высокоэластичность резин - вулканизующих агентов) исходного эластомера. Оценка свойств протекторных резин, содержащих резиновую крошку, обработанную МРС, показала, что по комплексу свойств они практически не уступают базовой резине и соответствуют нормативным показателям для данного вида резин.
Недостатками известного способа являются повышение материалоемкости процесса изготовления резиновых смесей (в состав МРС входят 2-4 дополнительных ингредиентов) и необходимость проведения четырех дополнительных технологических стадий: 1) измельчение отходов, 2) приготовление МРС, 3) введение МРС в резиновую крошку, 4) введение резиновой крошки, обработанной МРС, в базовую резиновую смесь.
Задачей настоящего изобретения является снижение материалоемкости, упрощение технологического цикла изготовления морозостойких резинотехнических изделий из базовой уплотнительной резины с использованием в качестве наполнителя механоактивированной резиновой крошки, полученной из отходов производства РТИ, при сохранении эксплуатационных свойств изделий на уровне изделий, изготовленных из базовых резиновых смесей. В качестве базового объекта исследований выбрана морозостойкая бутадиен-нитрильная резиновая смесь промышленной марки В-14. Состав смеси представлен в табл.1.
Таблица 1
Состав резиновой смеси марки В-14
№
Ингредиенты
м.ч. на 100 м.ч. каучука
1
СКН-18, пластикат
100,0
2
Сера
2,5
3
N,N-дифенилгуанидин (ДФГ)
0,25
4
Альтакс
2,7
5
Белила цинковые
7,5
6
Альдоль-α-нафтиламин
4,0
7
Диафен ФП
1,0
8
Параоксинеозон
1,0
9
Техуглерод П803
130,0
10
Стеариновая кислота
1,0
11
Дибутилфталат
20,0
Всего
269,95
2
Резиновую крошку получали из технологических (облойных) отходов производства уплотнений. Измельчение отходов проводили на режущей мельнице фирмы «Fritch», размер использованного сита составлял 0,75 мм. Затем резиновую крошку подвергали механической активации на планетарной мельнице АГО-2 в течение 2 минут, при частоте вращения водил - 890 об/мин, частоте вращения барабанов - 1820 об/мин., ускорение - 600 м/с (60g), соотношение «масса крошки»:«масса шаров» 1:15. Смешение сырой резиновой смеси с механоактивированной крошкой дисперсностью 0,75 мм и концентрацией 20 мас.% проводили на вальцах или лабораторном резиносмесителе с Z-образными лопастями. Полученные смеси вулканизовали на вулканизационном прессе по стандартному для резиновой смеси В-14 режиму.
Таким образом, введение механоактивированной резиновой крошки не требует введения дополнительных ингредиентов в резиновую крошку. При механоактивации резиновой крошки происходит: во-первых, доизмельчение резиновой крошки и, главное, активизация миграции на поверхность резиновой крошки не прореагировавшего при вулканизации вулканизующего агента - серы. Снижение размеров резиновой крошки после механоактивации составляет 4%. В системе возникают более развитые вулканизационные сульфидные связи (на 46% больше, чем при использовании неактивированной крошки, табл.2). Образцы подвергали испытаниям, которые соответствуют требованиям к морозостойким уплотнительным резинам: по прочностным показателям согласно ГОСТ 270-75, морозостойкости по ГОСТ 408-78, износостойкости при абразивном истирании по ГОСТ 23509-79. Это свидетельствует об эффективной совулканизации на границе раздела «резиновая крошка - базовая резиновая смесь» и способствует улучшению комплекса эксплуатационных свойств резины, наполненной механоактивированной резиновой крошкой по сравнению с резиной, содержащей неактивированную резиновую крошку. При этом прочностные свойства остаются на уровне базовой резины, не содержащей резиновую крошку, износостойкость при абразивном истирании уменьшается, морозостойкость повышается (табл.3).
Таблица 2
Содержание серы в резине, содержащей резиновую крошку*
Материал
Мас. доля общей серы
Мас. доля свободной серы
Mac. доля связанной серы
Связанная сера/общая сера, %
Базовая резина с неактивированной крошкой
0,506
0,056
0,450
50,6
Базовая резина с активированной крошкой
0,641
0,021
0,620
96,7
*Испытания проведены по ГОСТ 28644-90.
Таблица 3
Свойства резин, содержащих резиновую крошку
Свойства
Базовая резина В-14
без крошки
с неактивированной крошкой
с активированной крошкой
Условная прочность при растяжении, МПа
10,9
8,2
10,4
Относит. удлинение при разрыве, %
212
150
197
Коэффициент морозостойкости при -45°С
0,96
0,58
0,98
Объемный износ при абразивном истирании, см<sup>3</sup>
0,092
0,073
0,058
Технико-экономическая эффективность
Использование заявляемого изобретения, реализуемого на доступном и дешевом оборудовании, позволяет рационально решить проблему утилизации отходов резинового производства, снизить материалоемкость за счет применения механоактивации резиновой крошки на планетарной мельнице перед введением в базовые резиновые смеси, позволяющей исключить введение дополнительных модифицирующих поверхность резиновой крошки химических добавок, и, соответственно, исключить операции их приготовления и введения в базовые резиновые смеси, при этом получить резиновые материалы, обладающие высокими технико-эксплуатационными свойствами.
Источники информации
1. Иванов С.Р., Круглова М.Ю., Платонова О.В., Оладов Б.Н. Современное состояние термических методов переработки изношенных шин и резиносодержащих отходов. - М., 1985.
2. Сметанин В.И. Защита окружающей среды от отходов производства и потребления. - М.: Колос, 2003. - 230 с.
3. Ващенко Ю.Н., Александров А.Г., Сирченко И.А., Захаров Ю.И. Оценка свойств эластомерных композиций, содержащих модифицированную резиновую крошку / Каучук и резина.- М.: 2001, №5, с.6-9.