бесплатно рефераты
 

Влияние технологических добавок на структуру и свойства резин

|прочности при | | | | | | | | |

|растяжении | | | | | | | | |

|Коэффициент |12 |0,80|0,63 |0,65|0,74 |0,72 |0,68 |0,74|

|теплового | | | | | | | | |

|старения | | | | | | | | |

|относительного | | | | | | | | |

|удлиненпия при | | | | | | | | |

|разрыве | | | | | | | | |

По результатам исследования влияния химической природы олеохимикатов на

склонность к залипанию протекторной резиновой смеси на основе тройной

комбинации каучуков, рецептура которой приведена в таблице 6, можно

отметить, что пентол (продукт плохо совместимый с каучуками) и метиловый

эфир олеиновой кислоты на базе ЖКТМ (продукт, наиболее близкий по

химической природе к эталону – олеиновой кислоте) защищают резиновую смесь

от залипания на вальцах на уровне олеиновой кислоты.

Все исследуемые олеохимикаты придают протекторным резиновым смесям

пластичность и вязкость, сопряженные с этими показателями резиновых смесей

с контрольными олеиновой и стеариновой кислотами (таблица 44).

Скорость вулканизации протекторных резиновых смесей с олеохимикатами

чуть выше по сравнению со скоростью вулканизации резиновых смесей с

контрольными продуктами, обеспечивая при этом небольшое снижение склонности

к подвулканизации (таблица 44, 45) без ухудшения физико-механических

показателей резин (таблица 46).

Анализируя результаты экспериментов по применению олеохимикатов в

качестве технологической добавки, обеспечивающей снижение залипания

резиновых смесей на технологическом оборудовании, следует отметить, что не

все из анализируемых продуктов эффективно выполняли эту функцию. Было

выдвинуто предположение, что одной из причин этого могут быть примеси,

остающиеся или образующиеся в целевом продукте в процессе синтеза. Эти

посторонние вещества могут не удалять из целевого продукта для его

удешевления.

Для доказательства влияния примесей в олеохимикатах на их способность

предотвращать залипание резиновых смесей на оборудовании использовали

следующие продукты:

1 – бутиловый эфир жирных кислот, получаемый по ТУ 2435-145-05011907-

97;

2 – бутиловый эфир, содержащий 25-30 % смоляных кислот;

3 – метиловый эфир таллового масла, содержащий 60 % основного продукта

и 40 % неомыляемых веществ;

4 – метиловый эфир таллового масла содержащий 40 % эфиров, 30 %

смоляных кислот и 30 % неомыляемых веществ.

Эти продукты использовали в резиновых смесях на основе комбинации

каучуков СКМС-30АРКМ15 и СКМС-10К (50:50) (таблица 3).

Таблица 44 – Влияние олеохимикатов на вязкость по Муни и

способность к преждевременной вулканизации резиновых

смесей на основе каучука СКИ-3, СКД и СКМС-30АРКМ15

|Показатели |Контроль |Тип олеохимиката |

| |Без |Олеи|Стеа|ЖКТМ|Мети|Метилов|Диэфи|Пент|

| |олео|нова|рино| |ловы|ый эфир|ры |ол |

| |хими|я |вая | |е |олеинов|дикар| |

| |ката|кисл|кисл| |эфир|ой |бонов| |

| | |ота |ота | |ы |кислоты|ых | |

| | | | | |ЖКТМ|ЖКТМ |кисло| |

| | | | | | | |т | |

|Пластичность, у. е. |0,37|0,42|0,39|0,43|0,39|0,41 |0,40 |0,42|

|Вязкость по Муни при|53 |50 |52 |49 |50 |52 |50 |52 |

|100(С, у.е. | | | | | | | | |

|Время начала |74,7|73,8|74,1|78,3|81,0|73,5 |75,9 |72,3|

|подвулканизации при | | | | | | | | |

|температуре 120(С | | | | | | | | |

|t5, мин | | | | | | | | |

|Время повышения |92,7|90,0|90,0|95,1|97,5|92,4 |93,6 |93,6|

|вязкости на 35 ед. | | | | | | | | |

|t35, мин | | | | | | | | |

|Время |18,0|16,2|15,8|16,8|16,5|18,9 |17,7 |21,3|

|подвулканизации, мин| | | | | | | | |

Таблица 45 - Влияние олеохимикатов на кинетику вулканизации при

испытании на реометре Монсанто наполненных резин на основе

каучуков СКИ-3, СКД и СКМС-30АРКМ15

Температура испытания 143(С

|Показатели |Контроль |Тип олеохимиката |

| |Без |Олеино|Стеари|ЖКТМ |Метило|Метилов|Диэфир|Пент|

| |олеохи|вая |новая | |вые |ые |ы |ол |

| |миката|кислот|кислот| |эфиры |эфиры |димерн| |

| | |а |а | |ЖКТМ |олеинов|ых | |

| | | | | | |ой |кислот| |

| | | | | | |кислоты| | |

| | | | | | |ЖКТМ | | |

|Максимальный |31,7 |34,5 |33,4 |32,2 |30,1 |31,0 |30,5 |30,2|

|крутящий | | | | | | | | |

|момент, Н*м | | | | | | | | |

|Минимальный |9,9 |9,2 |9,7 |9,2 |9,6 |9,4 |9,5 |9,4 |

|крутящий | | | | | | | | |

|момент, Н*м | | | | | | | | |

|Время начала |18,0 |18,4 |18,0 |19,4 |20,0 |20,0 |16,2 |16,2|

|вулканизации,| | | | | | | | |

|мин | | | | | | | | |

|Оптимальное |41,0 |43,0 |43,6 |44,2 |40,0 |41,0 |36,4 |38,2|

|время | | | | | | | | |

|вулканизации,| | | | | | | | |

|мин | | | | | | | | |

|Скорость |4,3 |4,1 |3,9 |4,0 |5,0 |4,8 |5,0 |4,5 |

|вулканизации,| | | | | | | | |

|%/мин | | | | | | | | |

Таблица 46 - Влияние олеохимикатов на физико-механические

характеристики наполненных резин на основе каучуков СКИ-3,

СКД и СКМС-30АРКМ15

Режим вулканизации: температура 143(С

|Показатели |Время|Контроль |Тип олеохимиката |

| |вулка| | |

| |низац| | |

| |ии | | |

| |при | | |

| |143(С| | |

| | |Без |Олеи|Стеар|ЖКТМ |Метило|Метило|Диэфир|Пент|

| | |олео|нова|инова| |вые |вые |ы |ол |

| | |хими|я |я | |эфиры |эфиры |димерн| |

| | |ката|кисл|кисло| |ЖКТМ |олеино|ых | |

| | | |ота |та | | |вой |кислот| |

| | | | | | | |кислот| | |

| | | | | | | |ы ЖКТМ| | |

|Условное |30 |6,3 |6,4 |6,6 |5,2 |5,7 |5,5 |5,7 |5,3 |

|напряжение | | | | | | | | | |

|при | | | | | | | | | |

|удлинении | | | | | | | | | |

|200%, МПа | | | | | | | | | |

| |50 |7,2 |7,8 |8,6 |6,7 |6,2 |6,4 |6,4 |6,1 |

| |60 |7,3 |8,0 |9,1 |6,7 |6,2 |6,3 |6,5 |6,1 |

|Условная |30 |18,9|16,0|16,6 |15,6 |18,5 |16,8 |17,3 |17,5|

|прочность | | | | | | | | | |

|при | | | | | | | | | |

|растяжении, | | | | | | | | | |

|МПа | | | | | | | | | |

| |50 |18,8|15,5|15,1 |15,4 |18,1 |16,3 |17,1 |16,7|

| |60 |19,2|14,0|15,0 |14,4 |16,9 |15,9 |17,2 |17,0|

|Относительно|30 |640 |570 |590 |690 |680 |660 |650 |690 |

|е удлинение | | | | | | | | | |

|при разрыве,| | | | | | | | | |

|% | | | | | | | | | |

| |50 |610 |500 |470 |560 |640 |600 |610 |620 |

| |60 |620 |480 |460 |530 |620 |590 |610 |630 |

При изготовлении смесей использовали свежий термопластикат каучука СКМС-

10К, придающий резиновой смеси высокую липкость к оборудованию. Для

контроля использовали олеиновую и стеариновую кислоты. Обычно олеиновая

кислота в производстве используется как технологическая добавка,

обеспечивающая помимо функции вторичного активатора предотвращение

залипания резиновых смесей. В присутствии стеариновой кислоты смеси

залипают.

При изготовлении резиновых смесей было отмечено, что бутиловый эфир

снижал липкость резиновых смесей лучше олеиновой кислоты, в то время как

бутиловый эфир, содержащий в виде примесей сложные кислоты, по

эффективности действия уступал даже стеариновой кислоте.

Результаты испытаний метиловых эфиров, как предотвратителей липкости,

не позволили сделать однозначных выводов по эффективности их действия из-за

нестабильности результатов.

Следует отметить, что технологические свойства резиновых смесей с

анализируемыми и контрольными продуктами, а также физико-механические

показатели их вулканизатов соответствовали нормам контроля для этих смесей.

Таким образом, можно утверждать, что олеохимикаты могут выполнять в

резиновых смесях функцию технологической добавки, снижая липкость резиновых

смесей. По-видимому, снижению липкости способствуют наличие ненасыщенных

структур в олеохимикатах и разветвленность молекулярных структур,

обеспечивающая снижение совместимости олеохимиката с каучуком, вследствие

чего он легче выделяется из резиновой смеси. Однако для доказательства

сделанных выводов необходимы дополнительные эксперименты, проще всего, по

влиянию примесей, присутствующих в целевых продуктах.

Выводы по работе

1. Исследовано влияние химического строения и содержания олеохимикатов –

сложных эфиров карбоновых кислот на технологические свойства

резиновых смесей, кинетику их вулканизации и физико-механические

характеристики вулканизатов.

2. Показано, что в зависимости от содержания олеохимикаты могут

выполнять функции диспергатора ингредиентов, вторичного активатора

вулканизации резиновых смесей, технологической добавки и мягчителя

резиновых смесей.

3. Установлено, что химическое строение олеохимикатов определяет их

совместимость с каучуками. С использованием уравнения Флори-Ренера

рассчитаны значения константы взаимодействия в системе олеохимикат-

каучук, параметры растворимости и совместимости олеохимикатов с

каучуками. Выявлено, что наилучшей совместимостью с каучуками общего

назначения обладают нормальные алифатические эфиры жирных кислот.

Совместимость олеохимикатов снижается с переходом к димеризованным

продуктам и продуктам трехатомного спирта-глицерина.

4. Установлено, что набухшие в олеохимикатах вулканизаты на воздухе

окисляются и деструктируют до пастообразного состояния. Показано, что

в основе такой деструкции лежит механизм сопряженного окисления

полимера и олеохимиката.

5. Разработана методика оценки адсорбции олеохимикатов из их растворов

на твердых наполнителях методом УФ-спектроскопии. Изучена адсорбция

олеохимикатов на оксиде цинка. Показано, что с ростом концентрации

растворов олеохимикатов и продолжительности контакта раствор – оксид

цинка нарастает отрицательная адсорбция, связанная с химическим

взаимодействием олеохимикатов с оксидом цинка.

6. Показано, что олеохимикаты, в сравнении с олеиновой и стеариновой

кислотами, снижают время начала вулканизации и оптимальное время

вулканизации резиновых смесей без увеличения склонности к

подвулканизации. Обеспечивая получение более однородных резин при

практической равнозначности их прочностных характеристик.

4 Технико-экономическое обоснование работы

Технологические добавки являются одним из основных компонентов

резиновых смесей, которые улучшают ряд его важных технологических

характеристик при переработке на резиноперерабатывающем оборудовании

(вальцуемость, каландруемость, шприцуемость и т.д.). Немаловажное влияние

добавки оказывают на комплекс технических показателей готового изделия.

Некоторые технологические добавки, такие как стеариновая кислота, в

небольших дозировках (до 4-5 масс.ч.) являются активаторами ускорителей

вулканизации, диспергаторами наполнителей и других ингредиентов, улучшает

смешение и предохраняет резиновые смеси от прилипания к валкам вальцам.

Стеариновая кислота вводится непосредственно в каучук и используется

практически во всех рецептурах резин на основе натурального и

синтетического каучука.

На современном этапе рыночных отношений в России проблемы, связанные с

разработкой научных основ производства и технологии оформления процессов, а

также ассортимента химических продуктов и реактивов химического синтеза

претерпевают некоторые изменения. Это связано с резким повышением цен на

нефтехимическое сырье и, как следствие, значительным сокращением их

производства, а подчас и остановки ряда промышленных предприятий,

использующих эти соединения [41].

По оценкам отечественных и зарубежных экономистов, а также

маркетинговых служб, в настоящее время, в качестве заменителя таких

компонентов наиболее целесообразным оказалось применение натуральных

продуктов природного происхождения, как наиболее дешевых и экологически

безопасных. Причем эта тенденция может сохраниться и в будущем.

Данная работа посвящена исследованию свойств резиновых смесей и

вулканизатов, содержащих в качестве вторичного активатора продукты

переработки “олеохимикатов”. “Олеохимикаты” – продукты переработки

биоразлагаемого, нетоксичного сырья растительного и животного

происхождения. В качестве продуктов переработки “олеохимикатов” были взяты

эфиры жирных кислот. Это связано с тем, что процессы дистилляции, хранения,

транспортирования и переработки эфиров экономически более выгодны и

безопасны, чем соответствующие процессы с жирными кислотами, растительными

и животными жирами.

Оценка свойств резиновых смесей и вулканизатов, содержащих данные

вторичные активаторы, проводилась в сравнении с резинами содержащими в

качестве вторичного активатора стеариновую и олеиновую жирные кислоты, т.е.

широко используемые в отечественной промышленности в течение ряда лет

вторичные активаторы.

Цель работы заключалась в выявлении активирующего влияния эфиров

жирных кислот.

В результате работы был изучен механизм активирующего действия эфиров

жирных кислот. Показано, что данные продукты могут являться вторичными

активаторами вулканизации, и по ряду самых важных свойств не уступают

стандартным вторичным активаторам.

Результаты проделанной работы могут найти применение при выборе типа

активатора для резины, удешевить производство, сделать производство более

экологически безопасным, и позволили отказаться от продуктов на основе

нефтяного сырья, которое становится с каждым годом все дефицитнее.

5 Расчет затрат на проведение научно исследовательской работы

5.1 Затраты на сырье и материалы

Зм=Пм*Цм

где, Зм – сумма затрат на сырье и материалы, руб;

Пм – потребность в сырье и материалах с учетом потерь, кг;

Цм – цена сырья и материалов, руб/кг.

Таблица 47 - Затраты на основные материалы*

|Наименование материалов |Пм, кг |Цм, руб/кг |Зм, руб |

|СКМС-30АРК |10,2 |12,37 |126,17 |

|СКМС-30АРКМ-15 |3,15 |9,59 |30,21 |

|СКМС-10К |3,15 |5,9 |18,59 |

|СКС 30АРК |8,0 |12,37 |98,96 |

|СКИ-3 |19,8 |13,8 |273,24 |

|НК |3,5 |10,42 |36,47 |

|Сера техническая |0,78 |1,67 |1,30 |

|Оксид цинка |1,8 |12,43 |22,37 |

|Сульфенамид Ц |0,4 |23,78 |9,51 |

|Сульфенамид М |0,06 |31,0 |1,86 |

|Альтакс |0,03 |21,6 |0,65 |

|Каптакс |0,07 |19,4 |1,36 |

|Тиурам |0,01 |30,05 |0,30 |

|Ацетонанил Р |0,05 |16,0 |0,.80 |

|Стеарин |0,36 |19,45 |7,0 |

|Олеин |0,27 |15,5 |4,19 |

|Масло ЯП-1 |0,55 |1,27 |0,70 |

|Битум |0,2 |2,45 |0,49 |

|Воск защитный |0,1 |1,62 |0,16 |

Продолжение таблицы 47 - Затраты на основные материалы

|Наименование материалов |Пм, кг |Цм*, руб/кг|Зм, руб |

|Парафин |0,18 |1,71 |0,14 |

|Диафен ФП |0,1 |46,67 |4,67 |

|ДФГ |0,1 |14,3 |1,43 |

|Ангидрид фталевый |0,05 |5,0 |0,25 |

|Мел |0,2 |0,26 |0,05 |

|Техуглерод К 354 |3,8 |11,78 |44,76 |

|Техуглерод П 514 |6,3 |3,44 |21,67 |

|Техуглерод П 234 |9,1 |3,93 |35,76 |

|Метиловые эфиры ЖКТМ |0,6 |6,75 |4,05 |

|Бутиловые эфиры ЖКТМ |0,04 |5,3 |0,21 |

|Изо-пропиловые эфиры ЖКТМ |0,03 |8,32 |0,25 |

|Пропиловые эфиры ЖКТМ |0,03 |10,3 |0,31 |

|Димеризованные эфиры ЖКТМ |0,03 |11,8 |0,35 |

|Пентол |0,08 |9,6 |0,77 |

|ЖКТМ |0,2 |4,8 |0,96 |

|Итого | | |749,97 |

Таблица 48 - Затраты на вспомогательные материалы

|Наименование материала |Количество |Цена, руб/ед |Сумма, руб|

|Полиэтиленовая пленка, |3 |2 |6 |

|м2 | | | |

|Толуол, л |1 |30 |30 |

|Ацетон, л |1 |25 |25 |

|Проволока, кг |0,1 |8,4 |0,84 |

|Вода охлаждающая, м3 |10 |0,27 |2,7 |

|Итого | | |64,54 |

Транспортно-заготовительные расходы составляют 5 % от общей стоимости

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12


ИНТЕРЕСНОЕ



© 2009 Все права защищены.