Химия и химическая технология/

5.Фундаментальные проблемы создания новых материалов и технологий.

к.т.н. Пугачева И.Н., д.т.н. Никулин С.С., к.х.н. Харитонова Л.А.,

к.т.н. Седых В.А.

ФГБОУ ВПО Воронежский государственный университет инженерных технологий

Новый композиционный материал на основе бутадиен-стирольного каучука и порошковой целлюлозы

Рост промышленного потенциала сопровождается образованием и накоплением значительного количества отходов. Одним из перспективных наполнителей для полимерных композиционных материалов являются отходы, содержащие волокна различной природы, которые в больших количествах образуются на предприятиях текстильной промышленности [1].

В промышленности ввод волокнистых добавок в резинотехнические изделия осуществляли на вальцах в процессе приготовления резиновых смесей. Однако введение на вальцах не позволяет достичь их равномерного распределения в объеме резиновой смеси. В опубликованной работе [2] отмечено, что в каучуки, получаемые эмульсионным способом, волокнистые добавки целесообразно вводить с подкисляющим агентом на стадии выделения их из латекса. Данным приемом вводили волокнистые добавки до 1 % мас. на каучук.

Введение более высоких количеств волокнистых добавок на стадии производства каучуков, получаемых методом эмульсионной сополимеризации, имеет важное прикладное значение. С целью расширения ассортимента добавок, а также комплексной оценки их влияния на свойства получаемых композитов целесообразно рассмотреть возможность перевода волокнистой добавки на основе природного полимера – целлюлозы в порошкообразное состояние.

Целью работы - получение порошкообразной добавки на основе целлюлозосодержащего волокна из текстильных отходов легкой промышленности и применения ее в производстве эмульсионных каучуков.

Для получения порошкообразной добавки целлюлозосодержащие текстильные отходы, измельчали, и при перемешивании обрабатывали раствором серной кислоты. Далее полученную смесь фильтровали, высушивали и дополнительно измельчали. Получаемая таким образом кислая порошкообразная целлюлозная добавка (КПЦ) содержала остатки серной кислоты. Однако этот недостаток превращается в преимущество в случае использования данной добавки в производстве эмульсионных каучуков, где осуществляется подкисление системы на завершающей стадии выделения каучука из латекса. Можно ожидать, что использование (КПЦ) в технологическом процессе производства бутадиен-стирольного каучука должно снизить общий расход серной кислоты и стабилизировать стадию коагуляции.

В эксперименте полученную КПЦ вводили в количестве 3-10 % мас. на каучук. Процесс выделения каучука из латекса изучали на лабораторной установке, представляющей собой емкость, снабженную перемешивающим устройством, и помещенную в термостат для поддержания заданной температуры. Все рассматриваемые способы ввода КПЦ проводили с использованием в качестве коагулирующего агента водного раствора хлорида натрия, а подкисляющего агента – водного раствора серной кислоты. В таблице 1 представлены данные по влиянию способа ввода КПЦ на полноту вхождения ее в образующуюся крошку каучука.

Анализируя полученные данные можно сделать вывод, что ввод КПЦ целесообразно осуществлять с коагулирующим агентом. Во всех случаях следует отметить, что увеличение дозировки КПЦ от 3 до 10 % мас. на каучук приводит к возрастанию их количеств в водной фазе (серуме), оставшейся после отделения от нее образующейся крошки каучука. При введении КПЦ с дозировкой 7-10 % мас. на каучук полнота выделения каучука из латекса достигается без добавления подкисляющего агента – серной кислоты.

Таким образом, на основании проведенных исследований можно сделать вывод, что целлюлозосодержащие текстильные отходы легкой промышленности могут служить сырьем для получения порошкообразных добавок, с применением их в производстве эмульсионных каучуков, с целью получения наполненных композитов.

Таблица 1

Влияние способа ввода КПЦ на полноту вхождения ее в образующуюся

крошку каучука

Способ ввода	КПЦ, % мас. на каучук
	3	5	7	10
1- (латекс в порошок) + NaCl+серн. к-та	85-88	85-88	82-85	82-85
2 - (латекс в порошок) + NaCl+серум рН=2-3	82-85	80-82	77-80	75-77
3 - (латекс в порошок) + NaCl+серум рН=4-5 + серн. к-та	84-86	82-84	80-82	80-82
4 - (латекс+NaCl) + порошок+серн. к-та	80-82	80-82	78-82	70-75
5 - (латекс+NaCl) + порошок +рН=2-3	82-85	82-85	82-80	82-80
6 - (латекс+NaCl) + порошок+рН=4-5 + серн. к-та	75-80	75-80	75-80	75-80
7 – латекс + NaCl + (1/3 серума рН=2-3 + порошок) + 2/3 серума рН=2-3	62-65	62-65	58-62	55-60
8 – латекс + NaCl + (1/3 серум рН=4-5 + порошок) + 4/5 серум рН=4-5 + серн. к-та	65-70	60-65	60-65	55-60
9 - порошок в латекс + NaCl + серн. к-та	91-94	91-94	88-91	85-88
10 - порошок в латекс + NaCl + серум рН=2-3	85-87	85-87	83-85	80-83
11 - порошок в латекс + NaCl + серум рН=4-5 + серн. к-та	82-85	85-87	82-85	75-80
12 - латекс + (NaCl+порошок) + серн. к-та	93-95	93-95	90-93	90-93
13 – латекс + (NaCl+порошок) + серум рН=2-3	70-75	72-75	70-75	70-75
14 - латекс + (NaCl+порошок) + серум рН=4-5 + серн. к-та	67-70	67-70	67-70	65-70

Литература:

1. Никулин С.С., И.Н. Пугачева, Черных О.Н. Композиционные материалы на основе наполненных бутадиен-стирольных каучуков. – М.: Академия Естествознания, 2008. – 145 с.

2. Акатова И.Н., Никулин С.С. Влияние хлопкового волокна на процесс выделения бутадиен-стирольного каучука из латекса //Текстильная промышленность, 2004. - № 5. - С.56-60.