Минеральные наполнители находят широкое применение в рецептурах эластомерных композиций для производства резиновых изделий различного назначения. Их применение обусловлено необходимостью улучшения технологических свойств резиновых смесей и снижения их стоимости. Применение природных материалов не связано с расходом углеводородного сырья и не сопровождается выделением тепла или вредных веществ. Традиционными минеральными наполнителями резиновых смесей являются каолин, мел, оксид цинка, тальк и кремнекислотные наполнители [1, с. 12].
Большую актуальность приобретает рациональное и эффективное использование сырьевых ресурсов и отходов производства. К новым сырьевым ресурсам относится – шунгит – тонкодисперсный минерал природного происхождения, к отходам производства – обработанные золоотходы от сжигания твердого топлива на ТЭС. В составе шунгита преобладают оксид кремния – 57 %, углерод – 30 %. Кроме того, в нем присутствуют в небольших количествах оксиды алюминия, железа и магния, кальция, а также сера [2, с.68].
В целом исследования и опытное опробование шунгитов в резиновых смесях выявило следующие эффекты:
- Возможность замены шунгитом белой сажи.
- Возможность замены шунгитом малоактивного и полуактивного техуглерода.
- Улучшение технологических свойств резиновых смесей РТИ (вязкость по Муни, стойкость к преждевременной поовулканизации.
- Улучшение способности резиновых смесей к переработке (снижение шубления на вальцах в сравнении с техуглеродом и белой сажей).
- Шунгит наполненные резины обладают улучшенными динамическими свойствами – сопротивлением росту трещин при изгибе с проколом, пониженным теплообразованием при знакопеременном изгибе, динамической выносливостью при угловом вращении.
- Наполнение резин шунгитом значительно увеличивает их термостойкость.
- Применение шунгита позволяет создать высоконаполненные (400масс.ч. шунгита на 100 масс.ч. каучука) РТИ с необычными свойствами-высокой твердостью и ударопрочностью, электропроводностью.[3, с. 17; 4, с.89] .
Существует вулканизуемая резиновая смесь на основе ПДИ-1к в которой в качестве наполнителя используют мел, однако при добавлении данного наполнителя не обеспечиваются высокие физико-механические показатели.
С целью улучшения физико-механических и технологических параметров резин на основе олигомера ПДИ-1к нами был рекомендован шунгит. Также был подобран пластификатор, который обеспечивает нормальные литьевые свойства композиции и увеличить содержание шунгита в смеси, что позволяет снизить содержание олигомера, при этом не ухудшая физико-механические показатели.
Таблица 1 – Рецептуры композиций
| Ингредиенты |
Номер образца |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
| ПДИ-1к |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
| Шунгит |
- |
- |
- |
40 |
60 |
80 |
100 |
| Мел |
- |
100 |
60 |
- |
- |
- |
- |
| Глицерин |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
| ПИЦ |
21,8 |
21,8 |
21,8 |
21,8 |
21,8 |
21,8 |
21,8 |
Таблица 2 – Свойства физико-механических показателей композиций
|
Свойства |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Твердость |
60 |
65 |
68 |
58 |
62 |
70 |
71 |
|
Относ. удлинение, % |
130 |
60 |
86 |
135 |
140 |
103 |
107 |
|
Прочность, кгс/см2 |
1 |
0,8 |
1,3 |
2,2 |
2,4 |
2,3 |
2,33 |
Доказано экспериментально, что шунгит можно использовать для приготовления смесей на основе ПДИ-1к. Показано улучшение физико-механических свойств композитов при использовании шунгита: заметно существенное увеличение прочности практически в 2 раза, относительного удлинения, показатели твердости практически не изменились. Подобрано оптимальное количество шунгита, вводимое в состав композиции, которая составила 60 мас. частей. Шунгитовый наполнитель мало пылит, что позволяет улучшить санитарно-гигиеническую обстановку на предприятии, соответственно в производственном процессе упрощается система вентиляции и улучшаются условия труда, также он позволяет сократить выбросы в атмосферу, легко вводится в процессе смешения и требует меньших энергетических затрат для распределения в каучуке.
Таким образом, сравнение физико-механических свойств рекомендуемых резин с наполнителями мела и шунгита, показывает, что содержащие в качестве наполнителя шунгитовую породу, обладают рядом преимуществ, позволяющих расширить области их применения и создать высоконаполненные резины на основе ПДИ-1к.
Библиографический список
- Нурмухаметова, А. Н. Резины на основе этиленпропилендиенового каучука, наполненные минеральными наполнителями на основе шунгита : автореф. дис. … канд. тех. наук / А. Н. Нурмухаметова. – Казань, 2012. – 12 с.
- Шевердяев, О. Н. Инженерные проблемы получения высокодисперсных порошков шунгита и “термина” / О. Н. Шевердяев, А. Е. Корнев, А. П. Бобров // Известия Академии Промышленной Экологии. – 2006. – N 3. – С. 68-69
- Артамонова О.А. Изучение влияния шунгита на свойства резин на основе хлорбутилкаучука. / Тростин А.В., Сахарова Е.В., Потапов Е.Э., Бобров А.П., Трухляева И.В. // Каучук и резина. 2011. №4. С. 17
- Потапов Е.Э., Валиа А., Бобров А.П. и др.// Тф. докл. П Всеросс. научно-технич. конф. «Каучук и резина —2010». – Москва, 2010 – 289 с.