Способ получения модифицированной гранулированной сажи

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ГРАНУЛИРОВАННОЙ САЖИ, включаЮЩИЙ смешение пылящей сажи с водным раствором полиамина в cooTHonieHHvi 0,5-5 мае.ч. полиамина на 100 мае.ч. сажи, грануляцию и сушку полученной смеси, отличающийся тем, что, с целью повьшения прочностных характеристик гранулированной сажи, в качестве полиамина используют фракцию полиэтиленполиаминов технических с т.кип. 210-450°С,

СООЭ СОВЕТСКИХ

ЮЛИЛИ Ф

РЕСПУБЛИК

С 09 С 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н втоесном сеидктягьствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3559223/23-26 (22) 20.12.82 (46) 23.10.84. Бюл. к 39 (72) Л.А,Ризаева, С.В.Орехов, В.В.Ходов, В.M.Ãîí÷àðoâ, И,Г.Борозняк, Л.П.Белаш, В.П.Порфирьев, В.А.Широкова, Г.Н.Лузин и Г.С.Литвина (71) Всесоюзный научно-исследовательинститут технического углерода (53) 678.046.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 728381, кл. С 09 С 1/56, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

У 689270, кл. С 09 С 1/58, 1976.

„..цц„„ 1120006 А (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ГРАНУЛИРОВАННОЙ САЖИ, включающий смешение пылящей сажи с водным раствором полиамина в соотношении

0,5-5 мас.ч. полиамина на 100 мас.ч. сажи, грануляцию и сушку полученной смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения прочностных характеристик гранулированной сажи, в качестве полиамина используют фракцию полиэтиленполиаминов технических с т.кип. 210-450 С.

1120006 2 содержанке фракции с т.кип. 215-4505 не менее 857:, фракции с т.кип. 75-2 10 С не более 157., м.д. азота с высокоосновнымк свойствами 16,77, м.д. общего азота 287..

Полиэткленполиамины технические

Изобретение относится к производству сажи, а именно к способу получения модифицированной гранулированной сажи, которая находит применение как наполни ель для каучуков общего и специального назначения.

Известен способ получения гранулированной сажи, в котором пылящая сажа смешивается с водным раствором

1 -капролактама в количестве 0,5-5,0 яас.ч. íà 100 мас.ч. с последующим образованием гранул и сушкой Р13.

Недостатками данного способа явля-. ются низкая массовая прочность гранулированной сажи и высокое содержание фракции мелких гранул с диаметром

0.25-0 ° 1 мм.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и постигаемому 20 результату является способ получения модифицированной гранулированной сажи, в котором к суспензии сажи в воде. добавляют полиэтиленимин с мол.массой

6 10 -2 10 при соотношении 0,5- 25

-5,0 мас.ч, полиэтиленимина на

100 мас.ч. сажи. Полученную массу гранулируют и сушат 1 2 ).

Недостатками известного способа являются невысокие насыпная плотность, массовая прочность и прочность отдельных гранул.

Целью изобретения является повышение прочностных характеристик гранулированной сажи.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения модифицированной гранулированвой сажи, включающему смешение пылящей сажи с водным раствором полиамина в соотношении 0,5-5 мас.ч. полиамкна на 100 мас.ч. сажи, грануляцию и сушку полученной смеси, в качестве полкамкна используют фракцию полиэтиленполиаминов технических с т.кип, 210-450 С.

Полиэтиленполиамины технические являются кубовым остатком, получаемым после выделения из реакционной ма;сы аммиака, этилендиамина, пиперидкна, диэтилентриамина и других легколетучкх соединений, и представляют собой смесь аминов основная часть которых

Ф

0 (не менее 857) имеет т.кип. 210-450 С.

В соответствии с ТУ-6-02-594-80 полиэтиленполкамины технические (марка Г) характеризуются показателями: содержание влаги не более 2,07, используются для отверждения эпоксидных смол, прк получении смазочных материалов, кнгкбиторов коррозии, для отверждения песка, как связующее бктумозньгх материалов.

Применение полиэтиленполиаминов с т.кип. менее 210 С в количестве. о большем 157 неффективно вследствие значительного содержания в них легкокипящих продуктов. В производственных условиях прк смешении пылящей сажи к раствора связующей добавки, а также в процессе сушки влажных гранул сажа и связующее подвергаются воэо ,цействию высоких температур 150-300 С.

При этом значительная часть легкокипящих фракций улетучивается, что приводит к снижению показателей качества грануляции сажи. С другой стороны, в процессе ректифккационной перегонки аминов практически полного, разделения продуктов не обеспечивается поэтому минимально возможное

) количество фракций с т.кип. менее

210 С составляет 2,07. Фракция с о т.ккп. выше 450 С плохо растворима в воде, его применение в качестве связующего приводит к значкгельным теянологическим трудностям.

П р к м е р 1. В лабораторный смесктель-гранулятор длиной 400 мм и диаметром 200 мм загружают 1 кг пылящей сажи ПМ-50 и подают 1,07-ный водный раствор полиэтиленполкаминов фракции с т.кип. ?10-450 С. При оптимальном соотношении сажи к раствора (для сажи марки ПМ-50) 1:1 осуществляют гранулирование сажи в течение 3 мин при скорости вращения пальцевого ротора 370 об/MFFFI и температуре обработки 85 С затем гра1 нулы выгружают и высушивают в теро мас1 ате при 250 С, определяют массовую прочность гранул сажи, насыпную плотность, гранулометрическкй состав и прочность отдельных гранул. Гранулированию подвергают низко-, средневысокодксперсные марки саж: ПМ-15;

ПМ-50; ПМ-100. В аналогичных услочиях проводят гранулирование сажи

ПМ-50 с 1,0%-ным водным раствором полиэткленкмина мол.массы 3 10

6 10

11200

В табл. 1 лредставлеHbl характеристики полученных образцов модифицированной гранулированной сажи, полученных предлагаемым и известным способами.

Как следует из табл. 1, при равном количестве связующей дрбавки

1,0 мас.ч. на 100 мас.ч. сажи гранулы, полученные в присутствии полиэтиленполиаминов Фракции. с т.кип. 210- 10

450 С, отличаются более высокой прочностью, большим содержанием фракции оптимального размера (2,0-0,5мм), меньшим количеством мелких фракций и лучшими транспортабельными свойствами, оцениваемыми по насыпной плотности, массовой прочности гранул по сравнению а известными.

Пример 2. Сажу ПМ-50 в условиях по примеру 1 гранулируют полиэтиленполиаминами различных фракций. Результаты представлены в табл. 2.

Введение полиэтиленполиаминов, содержащих значительное количество 25 низкокипящих фракций (т.кип. 75-210 С), оказывает отрицательное влияние на насыпную плотность и массовую прочность гранул технического углерода, 30

Пример 3. В условиях по примеру 1 проводят гранулирование сажи ПИ-50 полиэтиленполиаминами с о т.кип. 210-450 С при различных дозировках продукта. Данные представлены

35 в табл. 3.

Как следует из табл. 3 увеличение дозировки связующего споСобствует повышению показателей, характеризующих качество грануляции сажи, оптимальное значение при этом насыпной плотности достигается уже при дозировках продукта, не превышающих ,1,0-2,0 мас.ч. на 100 мас.ч. сажи, и далее изменяется незначительно. Увели,45 чение массовой прочности и прочности отдельных гранул происходит пропор.ционально увеличению концентрации полиэтиленполиаминов, вводимых на сажу. Однако несмотря на то, что уве06 4 личение массовой прочности гранул оказывает положительное влияние на транспортабельность гранулированной сажи, значительное повышение прочности отдельных гранул (более 90-100 г) приводит к нежелательным последствиям при введении ее в резиновые смеси.

Сажа марки ПМ-100, гранулированная в условиях по примеру 1 в присутствии полиэтиленполиаминов фракции

210-450 С, взятых в количестве

1,0 мас.ч. на 100 мас.ч. сажи, испытывалась в стандартной рецептуре ,на основе бутадиенстирольного каучу» ка. Состав смеси, мас.ч.: каучук

СКМС-ЗОАРК 100; ускоритель 2,0; сера 2,0» окись цинка 5,0; стеариновая кислота 1,5; сажа 50.

Смесь готовят на, вальцах при температуре валков 35+ 5 С, вулканизируют в процессе при оптимальном режиме вулканизации. Результаты испытаний представлены в табл. 4.

Из данных табл. 4 следует, что применение при грануляции сажи в качестве модифицирующей добавки полиэтиленполиаминов фракции с т.кип. 210о

-450 С обеспечивает резинам уровень

Физико-механических показателей аналогичный резинам, наполненным сажей> полученным в присутствии полиэтиленимина по известному способу.

Таким образом» применение в качестве модифицирующей гранулирующей добавки полиэтиленполиаминов фракции о

210-450 С повышает насыпную плотность на 5-б > массовую прочность гранул на 35-40 и однородность фракционного состава сажи на 20-30 по сравнению с известным. По физико-механическим показателям резины, наполненные сажей, .сгранулированной с предлагаемой добавкой, не уступают резинам с сажей, полученной в присутсивии полиэтиленимина. При этом стоимость сажи снижается за счет применения более дешевого и доступного в промышленном масштабе продукта.

1

П1

З

A

Е» и о х р о

1=!

А Ц

Cf П!

& а

О 4

CO (4 с 4

О

М о

П! 1>

X x с4 е а (» (11 Я (» им

I(I ж

& о а

И

0 и о л О о л» (0 сч л О

О (4»Э вс11

Ц(ч о (О O

М л л

Qh a о л а л л о а л л л л со О

СО л л г

О\ е о О

01 CO л л

О (О а

CO (4 (4

М М л л ч О Ю (4

Ч:> л

Ц;) ° а Ф

01 N О

00 О л л

0 сЧ

О с(! л .л (T

М л

Ф сЧ М а л о

Ц л

П! A л х !» X х и и

Э Оо у хо и о— ф Г

О о и

Yl М сч

М

М а о (d

0 Ф

I 11З й

Ж

Х ф ф

10 о

tj сО

o o

П! П! и v и и

С0 П!

X X

Ц

О 0

X X

cd П! и и

u u

П!

X X

1 о о

X X

П1 и и (d

Ц о

Ю

I Я 1» ! д 0)

l х Х

I .I 1

1м О

1 - 1»

Ю

Z v

»! 11 о I

v л н сч ф а л ж оо

Х и о а а

f» I э o а л

О с(О

l а !

Г 1 I оо л а

М(Ч I

1 а

0 П!

Ю и О Q4 Й о и

v " х

cd

0 ц (и Х Х (Х Е.

О Б

X x

1 (П! моа

t» 13

1120006

Ц

И 0 Е

5 а3 а о о

dd cd Ю й5о и (d о

О, о ап!

Я хйо х1

Ц х - 1=1 х ов(ч оа

I(I $ ° !(j !

» g х ж ° х ж

1 Ц k мо мо и о

Ю

Ф I а о о!

Д Щ т

Е» х с 4 1 и Х 1 й% х ;.й х (х

0 в v

g (> И 1 х Х х 1

cd м 0 а!

1 -13 1

112000Ü

Таблица 2

Фракция, X с т.кип., С

1 1

Насыпная

Массовая плотность,,г 1000 см прочность гранул, кг

75-200 75-210 210-450

23,0 60-75

338

3,4

40-60, 40-55

361

1,8

Не более

Не менее

384

0,7

388

0,5

Таблица 3

Количество полиэтиленполиаминов фракции с т.кип.

215-450 С

Показатели! 1 1 1

0,5 1,0 2,0 3,0 5. 0

Насыпная плотность, г/1000 см

388

386

389

384

365

38

18

65

23

Таблица 4 з

Свойства резиновых смесей

Пластичность по Карреру

Жесткость по Дефо, r

0,33

0,36

1150

1140

Вязкость Муни 1+4 (100 С), ед.

54,0

53,0

Время начала подвулканиэации, Т, 25 0

25,0

Свойства вулканиэатов

143 С х 80 мин

Массовая прочность гранул, rci.

Прочность отдельных гранул, r

Содержание мелких гранул размером

0,25 мм, X

1 120006

Продолжение табл. 4

18,0

18,2

Прочность при растяжении, МПа

31,0

29,4

Относительное удлинение, %

560

540

Остаточное удлинение, Е

12

Твердость, ед.

Сопротивление раэдиру, кН/м

55

Прочность при растяжении после старения 100 С 72 ч, МПа

26,2

25,7

Относительное удлинение после стаоения 100 С 72 ч, X

390

360

Истираемость, м /ТДж

84,4

85,2

Сопротивление многократному растяжению, тыс. циклов

17,6

17,2

Редактор Н, Джуган

Корректор М. Розман

Закаэ 7690/20 Тираж 633 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открьггий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Условное напряжение при

3007 удлинении, МПа

Составитель С. Староверов

Техред )К. Кас телевич