Химия и химические технологии / 1.Пластмассы, полимерные и синтетические материалы, каучуки, резинотехнические изделия, шины и их производство.

Аспирант Шульгина Ю.Е., к.т.н. Никулина Н.С., д.т.н. Никулин С.С.

Воронежский государственный университет инженерных технологий, Россия

Воронежский институт ГПС МЧС России, Россия

Применение ультразвукового воздействия и комбинированного коагулянта на основе четвертичной соли аммония и волокнистой добавки для выделения бутадиен-стирольного каучука из латекса

Защита окружающей среды от антропогенного воздействия является важнейшей задачей современного общества. Промышленность синтетического каучука является потребителем большого количества невозобновляемого природного сырья и отрицательно влияет на окружающую среду, загрязняя воздушный и водный бассейны. Одним из загрязняющих процессов в производстве эмульсионных каучуков является стадия его коагуляции.

Вместе с тем, современная промышленность активно развивается, внедряются технологии, предусматривающие использование отходов и побочных продуктов различных производств.

В последнее время все больший интерес вызывает проблема применения в качестве наполнителей каучуков волокон различного происхождения. Годовой объём отходов, содержащих волокна и нити, составляет около десятка тысяч тонн в год. Использование их в производстве эмульсионных каучуков могло бы обеспечить достижение значительного экономического и природоохранного эффекта за счет расширения ассортимента выпускаемой продукции и защиты окружающей среды [1].

На закономерности и особенности коагуляции латексов влияют и внешние физические условия, в которых протекает данный процесс. Наиболее распространенными из них являются коагуляция электролитами, интенсивность и продолжительность перемешивания и др. [2]. Особый интерес представляет изучение влияния на коагуляцию такого физического фактора, как ультразвук.

В настоящее время в литературных источниках появляются сведения по применению ультразвука при коагуляции тонкодисперсных материалов в жидких средах. В работе [3] показано, что при применении ультразвукового воздействия на разбавленный латекс СКС-30 АРК в течение 60 минут, с помощью генератора марки УГЗ13-0,1/22, происходит снижение поверхностного натяжения. Авторы связывают это с частичной десорбцией эмульгирующих агентов с поверхности латексных частиц в водную фазу латексной системы и последующим гидрофобным взаимодействием частиц, в которых отсутствует ПАВ, что приводит к их агломерации.

В данной работе изучали влияние ультразвукового воздействия на процесс выделения каучука из латекса СКС-30 АРК при использовании в качестве коагулирующего агента N,N-диметил-N,N-диаллиламмонийхлорида (ДМДААХ) в сочетании с волокнистой добавкой.

Интерес к использованию данного коагулянта базируется на том, что он может взаимодействовать с компонентами эмульсионной системы с образованием нерастворимых комплексов, которые захватываются образующейся крошкой каучука и не сбрасываются со сточными водами на очистные сооружения. Кроме того, использование волокнистого наполнителя позволяет снизить содержание мелкодисперсной крошки каучука в сточных водах, сбрасываемых из цехов выделения производства эмульсионных каучуков, что отмечено в работе [4].

Воздействие осуществляли с помощью ультразвуковой ванны марки NET TYQ-9030 в течение 3, 6, 9, 15 минут при температуре 20±2^оС. Количество вводимой волокнистой добавки 0,5 %.

Для оценки эффективности коагулирующего действия использовали гравиметрический метод, позволяющий оценить полноту коагуляции по относительному количеству образующейся крошки каучука и визуально – по прозрачности серума.

Исследования показали, что наилучшее время ультразвукового воздействия – 15 минут. Полнота коагуляции достигается при расходе ДМДААХ ~20 кг/т каучука в сочетании с волокнистым агентом, (без ультразвукового воздействия расход ДМДААХ 25-30 кг/т каучука).

Таким образом, применение ультразвукового воздействия (15 минут) и комбинированного коагулирующего агента позволяет снизить расход ДМДААХ на 5-10 кг/т каучука.

Показатели резиновых смесей и вулканизатов соответствуют предъявляемым требованиям.

Литература:

1. Пояркова, Т.Н. Практикум по коллоидной химии латексов [Текст] : учеб. Пособие / Т.Н. Пояркова, С.С. Никулин, И. Н. Пугачева, Г.В. Кудрина, О. Н. Филимонова. – М. : Издательский Дом «Академия естествознания», 2011. – 124 с.

2. Нейман, Р. Э. Очерки коллоидной химии синтетических латексов [Текст] / Р. Э. Нейман. – Воронеж. : Изд-во ВГУ, 1980. – 236 с.

3. Останкова, И. В. Агрегативная уситойсивость латекса СКС-30 АРК при ультразвуковом воздействии [Текст] / И.В. Останкова, В.Н. Вережников и др. // «Проблемы и инновационные решения в химической технологии» материалы научно-практической конференции (Воронеж, 01.10-03.10 2013 г.) : тез. Докл. Воронеж, 2013. С. 278-280.

4. Никулин С.С., Пугачева И.Н., Мисин С.И., Седых В.А. "Перспективное направление утилизация отходов волокнистых материалов"  // Экология и промышленность России, 2006. №7, С. 4-7.