Минеральный наполнитель к резинам на основе винилсилоксанового каучука, бутадиен-нитрильного синтетического каучукуа и бутадиен- -метилстирольного каучука
Владельцы патента RU 2425848:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) (RU)
Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству ряда резиновых смесей, имеющих в своем составе минеральные наполнители. Применяют шлам, образующийся при известковании и коагуляции сырой воды на водоподготовительной установке тепловых электрических станций, химического состава СаСО3+MgO+Mg(OH)2+SiO2+Fе(ОН)3+Аl(ОН)3, в качестве минерального наполнителя к резинам на основе винилсилоксанового, бутадиен-нитрильного синтетического каучука и бутадиен-α-метилстирольного каучука в количестве до 50% от массы резины. Изобретение позволяет расширить номенклатуру наполнителей к резинам, удешевить резину, а также решить проблему утилизации шлама ТЭС. 3 ил.,1 табл.
Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству ряда резиновых смесей, имеющих в своем составе минеральные наполнители.
Использование в качестве наполнителей резины производственных шламов является перспективным направлением в развитии химии композиционных материалов. В мировой практике наиболее широко для наполнения резин применяются каолин, карбонаты, глиноземы (Принципы создания композиционных полимерных материалов / А.А.Берлин, С.А.Вольфсон, В.Г.Ошмян, Н.С.Ениколопов. М.: Химия, 1990).
Известно использование минерального наполнителя природного происхождения - мела, каолина - для резин на основе бутадиеновых, бутадиен-стирольных, силоксановых каучуков (Ф.Ф.Кошелев. Общая технология резины / Ф.Ф.Кошелев и др. М.: Химия, 1978. С.258-260).
Снижение стоимости резин достигается за счет замены стандартных наполнителей (аэросила, каолина) более дешевым компонентом. Стоимость высушенного шлама, образующегося при известковании и коагуляции сырой воды на водоподготовительной установке тепловых электрических станций, составляет более 1000 рублей, стоимость аэросила, каолина составляет более 2000 рублей.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение номенклатуры наполнителей резины, удешевление резин на основе винилсилоксанового каучука, бутадиен-нитрильного и бутадиен-α-метилстирольного каучуков при сохранении физико-химических свойств резины, а также утилизация шлама.
Технический результат достигается тем, что в качестве минерального наполнителя к резинам на основе винилсилоксанового каучука, бутадиен-нитрильного и бутадиен-α-метилстирольного каучуков используют шлам, образующийся при известковании и коагуляции сырой воды на водоподготовительной установке тепловых электрических станций, в количестве до 50% от массы резины, образующийся при известковании и коагуляции сырой воды на водоподготовительной установке тепловых электрических станций.
Химический состав шлама:
СаСО3+MgO+Mg(OH)2+SiO2+Fе(ОН)3+Аl(ОН)3.
Шлам, образующийся при известковании и коагуляции сырой воды на водоподготовительной установке тепловых электрических станций, был испытан в качестве минерального наполнителя к резинам на основе винилсилоксанового каучука, выпускаемого на заводе СК им. С.М. Кирова г. Казани, и к резинам на основе бутадиен-нитрильного синтетического каучука и бутадиен-α-метилстирольного каучука, выпускаемых предприятием ООО «Кварт» г.Казани.
Состав смеси на основе винилсилоксанового каучука, мас.ч.: каучук 100; аэросил 40; перекись дикумила 1; шлам 50.
Состав смеси на основе бутадиен-нитрильного синтетического каучука, мас.ч.: каучук 100; техническая стеариновая кислота 1; белила цинковые 3; сульфенамид 0,7; шлам 50; сера техническая 1,5.
Состав смеси на основе бутадиен-α-метилстирольного каучука, мас.ч.: каучук 100; белила цинковые 5; дибенз-2,2-тиазолдисульфат 2,75; шлам 50; сера техническая 2.
Экспериментальные исследования показали, шлам, образующийся при известковании и коагуляции сырой воды на водоподготовительной установке тепловых электрических станций, легко вводится в резины в количестве до 50 массовых процентов. На фиг.1, 2 и 3 представлены графические зависимости по прочности при разрыве, относительному удлинению, твердости по Шору и соответствующие физико-химические показателями контрольных образцов на основе винилсилоксанового каучука.
При введении шлама в резины на основе винилсилоксанового каучука прочность при разрыве, относительное удлинение незначительно изменяются по сравнению с контрольными образцами, твердость по Шору возрастает.
В таблице представлены физико-химические показатели резин на основе бутадиен-нитрильного синтетического каучука и бутадиен-α-метилстирольного каучука, наполненных шламом, и соответствующие физико-химические показатели контрольных образцов этих резин, наполненных каолином.
| Результаты испытаний резин, наполненных шламом и каолином | |||||
| № п/п | Наименование показателей | Бутадиен-нитрильный синтетический каучук | Бутадиен-α-метилстирольный каучук | ||
| контрольный образец с каолином | образец со шламом | контрольный образец с каолином | образец со шламом | ||
| 50 | - | 50 | - | ||
| - | 50 | - | 50 | ||
| 1 | Условная прочность при разрыве, кг/см2 | 80,0 | 37,0 | 33,0 | 14,0 |
| 2 | Относительное удлинение, % | 910 | 860 | 720 | 680 |
| 3 | Остаточное удлинение, % | 56 | 48 | 36 | 24 |
| 4 | Твердость по Шору, у.е. | 53 | 46 | 52 | 47 |
| 5 | Эластичность по отскоку, % | 26 | 27 | 39 | 40 |
| 6 | Сопротивление раздиру, кгс/см | 24 | 18 | 38 | 34 |
| 7 | Изменение прочности после термостатирования при 100°С в течение 24 часов, % | -32,5 | -31,9 | -24,4 | -21,6 |
| 8 | Изменение относительного удлинения после термостатирования при 100°С в течение 24 часов, % | -42,8 | -48,6 | -22,2 | -25,4 |
| 9 | Пластичность по Карреру, у.е. | 0,32 | 0,36 | 0,52 | 0,54 |
| 10 | Температура хрупкости, °С | -60 | -60 | -56 | -58 |
| 11 | Коэффициент морозостойкости при сжатии при температуре -30°С | 0,36 | 0,32 | 0,54 | 0,50 |
При введении шлама в резины на основе бутадиен-нитрильного синтетического каучука и бутадиен-α-метилстирольного каучука прочность при разрыве снижается в 1,5-2 раза, пластичность, тепловое старение, температура хрупкости, значение коэффициента морозостойкости, относительное удлинение, остаточное удлинение, эластичность и твердость изменяются в пределах ошибки эксперимента (Резина. Методы испытаний. Сборник. М.: Комитет стандартов, мер и измерительных приборов, 1968).
Таким образом, экспериментальные исследования показали, что шлам вводится в резины на основе винилсилоксанового каучука, бутадиен-нитрильного синтетического каучука и бутадиен-α-метилстирольного каучука до 50% от массы резины. Также введение шлама, образующегося при известковании и коагуляции сырой воды на водоподготовительной установке тепловых электрических станций, позволяет не только получить резину соответствующих физико-химических свойств, но и снизить стоимость резины.
Полученные наполненные шламом резины на основе винилсилоксанового каучука могут использоваться как прокладочные и уплотнительные материалы при температуре от минус 60°С до 180°С.
В области энергетики шлам, образующийся при известковании и коагуляции сырой воды на водоподготовительной установке тепловых электрических станций, до настоящего времени полезно не использовался. Но, учитывая его значительное количество, шлам является доступным и дешевым минеральным наполнителем к вышеизложенному ряду резин.
Таким образом, использование предлагаемого минерального наполнителя в резины на основе винилсилоксанового каучука, на основе бутадиен-нитрильного синтетического каучука и на основе бутадиен-α-метилстирольного каучука позволяет удешевить резину при сохранении ее ряда важных физико-химических характеристик, утилизировать шламовый отход ТЭС.
Применение шлама, образующегося при известковании и коагуляции сырой воды на водоподготовительной установке тепловых электрических станций, химического состава СаСО3+MgO+Mg(OH)2+SiO2+Fе(ОН)3+Аl(ОН)3 в количестве до 50% массы резины, в качестве минерального наполнителя в резины на основе винилсилоксанового каучука, бутадиен-нитрильного синтетического каучука и бутадиен-α-метилстирольного каучука.
