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.