Переработка и использование целлюлозосодержащих отходов в производстве эмульсионных каучуков

Способы ввода порошкового наполнителя на основе целлюлозы в латекс бутадиен-стирольный каучук на стадии его производства, оценка их влияния на процесс коагуляции. Влияние на процесс извлечения каучука из латекса и характеристика изделий из композитов.

Рубрика Производство и технологии
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 29.11.2018
Размер файла 16,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1(ВГТА, г. Воронеж, РФ) eco-inna@yandex.ru

2(ВГЛТА, г. Воронеж, РФ) chem@vglta.vrn.ru

Переработка и использование целлюлозосодержащих отходов в производстве эмульсионных каучуков

Пугачева И. Н., 1 Никулин С.С., 1 Дмитренков А.И. 2

Summary

порошковый целлюлоза латекс каучук

Recycling and usage of cellulosic waste materials in emulsion rubber

In this work different ways of intrusion powder filler on basis of cellulose into latex of butadiene stirol rubber and its influence on the process of rubber extraction from latex and characteristics of product composites.

Решение проблемы переработки и использования отходов неразрывно связано с защитой окружающей среды от загрязнения, комплексным использованием сырья и материалов.

В последнее время сохраняется повышенный интерес к применению в резинотехнических изделиях в качестве наполнителей волокон различного происхождения. Волокнистые наполнители имеют широкую, разноплановую сырьевую базу, являющуюся практически безграничной. В отличие от обычных наполнителей волокна, являющиеся анизотропными частицами, способны ориентироваться в эластомерных материалах. Благодаря этому открывается возможность направлено регулировать технические свойства резин [1].

В опубликованных в центральной печати работах показано, что волокнистые наполнители находят применение в композиционных составах широкого назначения. Особое внимание при этом уделяется использованию волокнистых наполнителей в полимерных композитах. Одним из таких направлений их использования - производство резинотехнических изделий. Ввод волокнистых наполнителей осуществлялся на вальцах в процессе приготовления резиновых смесей. Данный способ ввода не позволяет достичь равномерного распределения волокнистого наполнителя в объеме резиновой смеси, что в дальнейшем негативно влияет на свойства получаемых вулканизатов. Достичь равномерного распределения волокнистого наполнителя в объеме полимерной матрицы возможно за счет изменения способа его ввода. Так, введение волокнистого наполнителя в латекс бутадиен-стирольного каучука перед подачей на коагуляцию позволяет достичь равномерного распределения волокна в получаемой каучуковой крошке, что приводит к повышению таких показателей вулканизатов как устойчивость к термоокислительному воздействию, многократным деформациям и др. [2,3]. Однако такой способ не позволяет ввести каучук более 1% мас. на каучук волокнистого наполнителя, так как водная дисперсия волокна в подкисляющем агенте теряет свою подвижность.

В последние годы начинается проявляться интерес к использованию в композиционных составах порошковых наполнителей, полученных из природных полимеров, к которым относится целлюлоза - основной компонент древесины. Содержание целлюлозы в древесине изменяется в зависимости от породы древесины от 31 до 51,9% [4,5].

Целлюлоза как природный полимер обладает рядом ценных для практического применения свойств: хорошо поглощает влагу, имеет высокие механические показатели, химическую стойкость и др. Однако целлюлозе присущи и определенные недостатки, ограничивающие ее применение. К таким недостаткам относятся 4 горючесть, низкая устойчивость к действию микроорганизмов, малая устойчивость к атмосферным воздействиям.

Для устранения свойственных природной целлюлозе недостатков и придания новых ценных свойств ее подвергают модификации двумя методами: изменением надмолекулярной структуры (структурная модификация) и с помощью разнообразных химических превращений (химическая модификация). Отмечено 4, что структурная модификация, улучшая механические свойства целлюлозных волокон, не позволяет придать им новые свойства. Это может быть достигнуто только химической модификацией. При химической модификации используют реакции этерификации целлюлозы с получением сложных и простых эфиров, введение в элементарные звенья новых функциональных групп, реакции сшивания цепей, получение привитых сополимеров. Модифицированное хлопковое волокно приобретает 4 повышенные термостойкость, химическую стойкость и устойчивость к действию микроорганизмов. Прививка к целлюлозным материалам синтетических полимеров улучшает такие свойства, как прочность на разрыв, устойчивость к действию кислот, устойчивость к истиранию, окрашиваемость, адгезионнные свойства и др. 4.

В связи с этим, представляло интерес получение и разработка способов ввода порошкообразных наполнителей на основе целлюлозы в бутадиен-стирольный каучук марки СКС-30АРК на стадии его производства с оценкой их влияния на процесс коагуляции.

Для получения порошкообразного наполнителя на основе целлюлозы использовали хлопковое волокно. Перевод хлопкового волокна в порошкообразное состояние сопровождается следующими операциями. На первом этапе волокна измельчали до размера 1-2 см. В дальнейшем измельченные волокна загружали в реактор и при перемешивании обрабатывали горячим раствором серной кислотой. Образовавшуюся кашеобразную массу (волокна + раствор серной кислоты) фильтровали. Полученный порошкообразный наполнитель высушивали, после чего порошкообразную массу дополнительно измельчали до более мелкодисперсного состояния.

Получаемый таким образом порошкообразный наполнитель может содержать остатки серной кислоты. Однако этот недостаток превращается в преимущество в случае использования данного порошкообразного наполнителя в производстве эмульсионных каучуков, где осуществляется подкисление системы на завершающей стадии выделения каучука из латекса. Введение подкисленного порошкообразного наполнителя должно снизить расход серной кислоты и стабилизировать процесс коагуляции. Кроме того, использование серной кислоты при получении порошкообразного наполнителя из хлопкового волокна будет приводить и к образованию кислых эфиров целлюлозы. Процесс образования сложных эфиров целлюлозы с серной кислотой сопровождается значительным расщеплением целлюлозы по месту глюкозных кислородных мостиков. Под действием воды происходит гидролиз сульфатов с образованием свободной кислоты и целлюлозы. Появляющийся дополнительно подкисляющий агент положительно сказывается на процессе коагуляции. Отмывка порошкообразного наполнителя от серной кислоты и гидролиз эфиров позволяет провести наполнение каучука очищенной целлюлозой. Протекание вышеприведенного процесса при получении наполненных эмульсионных каучуков является достаточно вероятным, так как образующаяся каучуковая крошка подвергается тщательной промывке перед подачей на обезвоживание.

Для выяснения данного факта проводили эксперимент следующим образом. Полученный порошкообразный наполнитель на основе целлюлозы вводили на разных стадиях процесса выделения каучука из латекса. Содержание порошка выдерживали 5-50% мас. на каучук.

Анализ экспериментальных данных показал, что увеличение содержания порошкообразного наполнителя приводит к снижению расхода серной кислоты. Высокие расходы порошкообразного наполнителя на основе целлюлозы практически полностью позволяют исключить из процесса выделения серную кислоту. Важным фактором с технологической точки зрения является подбор способа ввода порошкообразного наполнителя на основе целлюлозы в латекс бутадиен-стирольного каучука.

Порошкообразный наполнитель на основе целлюлозы вводили следующими способами:

1) В латекс в сухом виде. Просчитав массу порошкообразного наполнителя оставшегося в серуме (водной фазе) выяснили, что в полученный коагулюм не вошло 15-20% наполнителя.

2) В латекс с коагулирующим агентом (24% мас. раствором хлорида натрия). Количество порошкообразного наполнителя, не вошедшего в коагулюм, составляет 5-10%.

3) В латекс с подкисляющим агентом (2% мас. раствором серной кислоты). Количество порошкообразного наполнителя, не вошедшего в коагулюм, составляет 30-35% от вводимого наполнителя.

4) В латекс с серумом. При добавлении порошкообразного наполнителя в латекс с серумом полнота коагуляция достигается без добавления подкисляющего агента. Количество порошкообразного наполнителя, не вошедшего в коагулюм, составляет 25-30%.

Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что ввод порошкообразного наполнителя на основе целлюлозы целесообразен с коагулирующим агентом, а при его дозировке более 7% мас. на каучук позволяет исключить серную кислоту из процесса выделения каучука из латекса.

В дальнейшем на основе полученных образцов каучука СКС-30 АРК, содержащего порошкообразный наполнитель на основе целлюлозы, были приготовлены резиновые смеси и исследованы их физико-механические свойства. Резиновые смеси готовили согласно общепринятой технологии по рецепту стандартной резиновой смеси бутадиен-стирольного каучука. Дозировку наполнителя варьировали 5; 15; 25; 35; 50% мас. на каучук.

Анализ полученных данных показал, что при увеличении дозировки порошкообразного наполнителя на основе целлюлозы наблюдается закономерное снижение удельной прочности при растяжении, однако даже при дозировке 15-20% мас. каучук сохраняет уровень прочности 16-19 МПа. При этом вязкость композиции составляет 63-68 ед. Муни и технологические свойства резиновых смесей сохраняются без изменений. Однако из-за кислого характера порошкообразного наполнителя на основе целлюлозы при увеличении дозировки снижается скорость вулканизации и увеличивается время достижения оптимума вулканизации, что требует корректировки состава резин по содержанию серы и ускорителей.

Таким образом, применение порошкообразного наполнителя на основе целлюлозы в процессе коагуляции может позволить снизить количество подкисляющего агента, достичь равномерного распределения наполнителя в получаемой крошке каучука и получать полимерные композиты с заданным комплексом свойств.

Библиографический список

1. Никулин, С. С. Волокнистые наполнители в резинотехнических композициях [Текст] / С. С. Никулин, И. Н. Акатова, Г. Т. Щербань. - Воронеж: ВГЛТА, 2002. - 63 с.

2. Никулин, С. С. Наполнение эмульсионных каучуков хлопковым волокном на стадии латекса [Текст] / С. С. Никулин, И. Н. Акатова // Химическая промышленность. - С.-Пб., 2003. - т. 80. -№ 9. - С. 7-13.

3. Никулин, С. С. Перспективное направление утилизации отходов волокнистых материалов [Текст] / С. С. Никулин, И. Н. Пугачева, В. М. Мисин, В. А. Седых // Экология и промышленность России. - 2006. - № 7. - С. 4 -7.

4. Никитин, В.М. Химия древесины и целлюлозы Текст / В.М. Никитин, А.В. Оболенская, В.П. Щеголев - М. : Лесная промышленность, 1978. - 368 с.

5. Азаров, В.И. Химия древесины и синтетических полимеров Текст : учеб. для вузов / В.И. Азаров, А.В. Буров, А.В. Оболенская - С.-Пб.: СПбЛТА, 1999. - 628 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Основные виды каучуков. Технологии и производство, полимеризация. Физические характеристики эмульсионных бутадиен-стирольных каучуков с различным содержанием стирольных звеньев, свойства вулканизаторов эмульсионных бутадиен-метилстирольных каучуков.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 30.01.2011

  • Особенность производства бутадиен-нитрильных каучуков, свойства резин на их основе. Процессы, протекающие при полимеризации в эмульсии. Схема установки для получения низкотемпературных бутадиен-нитрильных каучуков непрерывной полимеризацией в эмульсии.

    курсовая работа [151,5 K], добавлен 17.05.2015

  • Требования, предъявляемые к каучукам. Свойства и применение бутадиен-стирольных каучуков. Способы получения бутадиен-стирольного каучука полимеризацией в растворе и в эмульсии, их стадии и схемы процесса. Расчёт материального баланса производства.

    курсовая работа [811,5 K], добавлен 16.09.2013

  • Пластикация – технологический процесс, в результате которого повышается пластичность каучука, снижается его вязкость и эластическое восстановление. Подготовка каучуков. Принцип действия камеры для декристаллизации. Пластикация в червячных машинах.

    реферат [5,8 M], добавлен 14.05.2011

  • Технико-экономическое обоснование производства. Характеристика готовой продукции, исходного сырья и материалов. Технологический процесс производства, материальный расчет. Переработка отходов производства и экологическая оценка технологических решений.

    методичка [51,1 K], добавлен 03.05.2009

  • Разновидности каучука, особенности его применения в промышленности и технологии изготовления. Влияние введения дополнительных ингредиентов и использование вулканизации при изготовлении каучука на конечные свойства продукта. Охрана труда при работах.

    дипломная работа [220,4 K], добавлен 20.08.2009

  • Техническая характеристика и конструкция изделий. Рецепты резиновых смесей. Характеристика каучуков и ингредиентов. Технологический процесс их изготовления. Выбор резиносмесительного оборудования и его инженерный расчет. Материальный баланс процесса.

    дипломная работа [3,6 M], добавлен 23.09.2013

  • Основные стадии процесса получения каучука и приготовления катализатора. Характеристика сырья и готовой продукции по пластичности и вязкости. Описание технологической схемы производства и его материальный расчет. Физико-химические методы анализа.

    курсовая работа [13,1 M], добавлен 28.11.2010

  • Производство синтетических каучуков. Получение каучукогенов (мономеров) их полимеризация. Зависимость свойства резины от типа каучука, применяемого для её производства. Классификация, маркировка и ассортимент резины. Факторы, формирующие качество резины.

    реферат [28,7 K], добавлен 10.02.2009

  • Физико-механические свойства каучуков. Классификация резин, маркировка, ее хранение и применение. Ингредиенты, добавляемые при производстве резины и их влияние на свойства резины. Способы переработки, складирование, утилизация и захоронение отходов.

    курсовая работа [54,3 K], добавлен 04.12.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.