CC BY
14
AZ9RBAYCAN KIMYA JURNALI № 2 2015
77
УДК 504.064.45
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДА, ОБРАЗУЮЩЕГОСЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ДОЛОМИТА, В КАЧЕСТВЕ НАПОЛНИТЕЛЯ
В РЕЗИНОВЫХ СМЕСЯХ
И.Г.Мовлаев, С.М.Ибрагимова, Н.А.Зейналов*, Г.М.Мамедова
Азербайджанская государственная нефтяная академия * Институт катализа и неорганической химии им. М.Нагиева НАН Азербайджана
ihm@adna. baku.az zeynalovnizami3@gmail. com
Поступила в редакцию 05.01.2015
Осуществлена замена в рецептуре протекторной и каркасной резиновых смесей традиционного наполнителя - технического углерода отходом, образующимся при разработке месторождения доломита, и исследованы свойства вулканизатов полученных резин. Установлено, что замена 2430% технического углерода указанным отходом позволяет наряду с сохранением физико-механических и эксплуатационных свойств полученных резин на уровне стандарта улучшить экономические и экологические показатели производства протекторной и каркасной резин.
Ключевые слова: протекторная и каркасная резины, наполнитель, технический углерод, отход, доломит, физико-механические и эксплуатационные свойства, экология.
Современная резиновая промышленность выпускает широкой ассортимент изделий, к которым в зависимости от назначения изделий и условий их эксплуатации предъявляются различные требования. Это вызывает необходимость разработки и исследования огромного количества рецептур резин, отличающихся по технологическим и физико-механическим свойствам [1-7].
В настоящее время в резиновых смесях в качестве наполнителя используется технический углерод [8]. Однако наряду с положительными свойствами технический углерод имеет недостатки: он не производится в Азербайджане, отличается дороговизной и загрязняет окружающую среду, оказывая в том числе вредное воздействие на здоровье работающих в резиновом производстве людей. Поэтому замена в резиновых смесях традиционного наполнителя - технического углерода - на доступное и дешевое сырье является актуальной проблемой.
Несмотря на то, что выпускаемые протекторная и каркасная резины обладают удовлетворительными физико-механическими и эксплуатационными свойствами [9], в настоящее время проводятся исследования по разработке новых составов с использованием доступных компонентов.
Известно, что при разработке месторождений природного минерального сырья, которыми богат Азербайджан, образуется большое количество отходов в виде мелкой нетоварной фракции и пыли, что приводит к потере ценного минерального сырья и загрязнению окружающей среды. Поэтому использование этих отходов имеет большое значение как с экономической, так и экологической точек зрения.
В связи с изложенным нами исследована возможность использования в протекторной и каркасной резиновых смесях в качестве наполнителя взамен дорогого и дефицитного технического углерода отхода, образующегося при разработке месторождения доломита, следующего состава, мас. %: CaO - 29.6, MgO - 20.59, Fe2Oз - 0.5, Al2Oз - 0.14, CoO - 0.15, CuO - 0.10, MnO - 0.10, NiO - 0.11, ZnO - 0.13, SiO2 - 0.25, Ш2 -46.72, H2O - остальное.
Для этого нами проведена замена в рецептуре протекторной и каркасной резиновых смесей технического углерода доломитовой мукой, полученной размолом вышеуказанного отхода (табл. 1). Как видно из таблицы, фракционный состав доломитовой муки соответствует требованиям, предъявляемым к наполнителям.
78 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДА,
Таблица 1. Гранулометрический состав доломитовой муки_
Размер сит, мкм 1.5 0.5 0.1 < 0.1
массовая доля, % 7.5 44 40 8.5
Опытные резины наряду с резиновыми смесями стандартного состава готовили на лабораторных вальцах.
Протекторные резиновые смеси готовили при температуре в интервале 40-600С в течение 25 мин. Вулканизацию смесей осу-
¡УЮЩЕГОСЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ
ществляли при температуре 1550С и продолжительности в 25 мин.
Каркасные резиновые смеси готовили в интервалах температур 40-600С и времени 20-25 мин. Вулканизацию смесей осуществляли при температуре 1550С в течение 15 мин.
Рецептура резиновых смесей представлена в табл. 2 и 4, а физико-механические показатели их вулканизатов - соответственно в табл. 3 и 5.
Таблица 2. Рецептура протекторных резиновых смесей
Компоненты Шифр смесей Содержание, мас.ч.
стандарт 4рБ-1039 предлагаемые
1 2 3 4 5 6 7
СКС-30 АРКМ-15 70 70 70 70 70 70 70
скд 30 30 30 30 30 30 30
оксид цинка 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0
сера 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1
сульфенамид Ц 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3
1Ч-НДФА 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
стеариновая кислота 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
олеиновая кислота 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
октофор М 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
стирол-инденовая смола 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
микровоск 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
диафен ФП 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
ацетоанил Р 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
масло РН-6 Ш 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0
технический углерод марки Р-234 62 59 56 53 50 47 44
отход, образующийся при разработке месторождения доломита 3 6 9 12 15 18
Примечание: компоненты взяты в мас.ч. на 100 мас.ч. смеси СКС-30 АРКМ-15+СКД
Таблица 3. Физико-механические показатели вулканизатов протекторных резиновых смесей
Наименование показателей^^—----- Численные значения показателей
______---— " _ Шифр смесей 1 2 3 4 5 6 7
условная прочность при растяжении, МПа 17.9 18.4 19.1 18.6 18 17.6 17.0
условное напряжение при 300%-ном удлинении, МПа 9.0 9.2 9.6 9.6 9.6 9.7 9.0
относительное удлинение при разрыве, % 535 530 530 525 520 518 508
относительная остаточная деформация, % 28.7 28.7 28.0 27.7 27.5 27.4 27.0
твердость по ТМ-2, усл. ед. 59.2 59.1 59.6 59.8 60.0 60.8 61.4
коэффициенты теплового старения при 393 К в
течение 24 ч:
по прочности, /р 0.77 0.79 0.80 0.79 0.80 0.81 0.79
по относительному удлинению, ер 0.60 0.61 0.60 0.58 0.58 0.57 0.56
сопротивление раздиру, кН8м 65.2 67.2 67.9 66.4 66.1 65.3 64.1
истираемость, м3/квт • ч 27.9 27.4 27.0 26.7 26.4 26.3 26.1
усталостная выносливость при моногократном растяжении (Един=200%, К=250 цикл/мин, Т=
293 К), тыс. циклов 3.21 3.68 3.72 3.54 3.29 3.20 2.96
И.Г.МОВЛАЕВ и др. 79
Таблица 4. Рецептура каркасных резиновых смесей
Компоненты ^^^^^^^^ Шифр смесей Содержание, мас.ч.
стандарт 2рБ-1824 предлагаемые
1 2 3 4 5 6 7
СКИ-3 70 70 70 70 70 70 70
СКС-30 АРКМ-15 30 30 30 30 30 30 30
регенерат РШТ 20 20 20 20 20 20 20
оксид цинка 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
сера 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2
сульфенамид Ц 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
альтакс 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
№НДФА 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
стеариновая кислота 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
канифоль 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
рубракс 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
стирол-инденовая смола 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
микровоск 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
модификатор РУ-1 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
продукт 4010 NA 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
масло РН-6 Ш 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
технический углерод марки Р-514 50 47 44 41 38 35 32
отход, образующийся при разработке месторождения доломита 3 6 9 12 15 18
Примечание: компоненты взяты в мас.ч. на 100 мас.ч. смеси СКИ-3+СКС-30 АРКМ-15
Таблица 5. Физико-механические показатели вулканизатов каркасных резиновых смесей
Наименование показателей^-- Численные значения показателей
_______--- Шифр смесей 1 2 3 4 5 6 7
условная прочность при растяжении, МПа 20.1 20.5 21.2 20.9 20.4 19.8 18.5
условное напряжение при 100%-ном удлинении, МПа 20.8 2.2 2.30 2.26 2.17 2.09 1.89
условное напряжение при 300%-ном удлинении, МПа 8.7 8.9 9.0 8.9 8.7 8.4 7.3
относительное удлинение при разрыве, % 550 560 565 550 548 530 515
относительная остаточная деформация, % 26.4 26.5 26.2 26.0 25.8 25.1 25.0
твердость по ТМ-2, усл. ед. 58.1 58.2 58.6 58.9 59.7 60.0 60.8
сопротивление раздиру, кН/м 63.2 63.9 64.2 64.5 63.9 62.9 61.7
эластичность по отскоку, % 41.5 42.0 42.3 42.5 41.8 40.9 40.0
прочность связи резины с кордом (Н-метод), кН/10- : 25 КНТС
296 К 4.3 4.6 4.9 5.1 5.0 4.8 4.0
373 К 3.7 3.9 4.3 4.5 4.3 4.1 3.5
393 К 3.5 3.6 3.8 3.9 3.7 3.5 3.1
222 В
296 К 3.6 3.7 3.9 2.2 4.0 3.9 3.2
373 К 2.5 2.6 2.8 3.0 2.9 2.8 2.3
393 К 2.3 2.4 2.5 2.8 2.5 2.3 2.1
усталостная выносливость при моногократном растяжении (Един=200%, К=250 цикл/мин, 7=293 К), тыс.
циклов 8.1 8.4 9.1 8.8 8.4 8.04 7.6
коэффициенты теплового старения при 393 К в тече-
ние 24 ч:
по прочности, f 0.39 0.40 0.41 0.42 0.40 0.38 0.35
по относительному удлинению, ев 0.36 0.36 0.35 0.35 0.35 0.34 0.31
80
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДА, ОБРАЗУЮЩЕГОСЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ
Проведено сравнение физико-механических и эксплуатационных свойств вулка-низатов разработанных нами и стандартных резиновых смесей.
Как видно из данных, приведенных в табл. 2-5, при замене от 24 до 30% технического углерода в рецептуре протекторной и каркасной резиновых смесей отходом, образующимся при разработке месторождения доломита, вулканизаты полученных резин по основным показателям соответствуют требованиям стандарта.
Увеличение количества отхода, образующегося при разработке месторождения доломита, на более 30% нецелесообразно, так как приводит к ухудшению физико-механических и эксплуатационных показателей вул-канизатов полученных протекторной и каркасной резин. Это можно объяснить ухудшением диспергирования смеси наполнителей в эластомерной фазе, связанного с их различной плотностью.
Список литературы
1. Патент № 212 9575 РФ. Вулканизуемая резиновая смесь / Билалов Я.М., Шварц А.Г., Ибрагимов А.Д., Ибрагимова С.М., Мовлаев И.Г. 1999.
2. Мовлаев И.Г., Керимова Т.З., Гасанова Ф.М. Озоностойкие резины на основе смесей каучу-ков //Восьмая научно-практическая конференция "Резиновая промышленность. Сырье, мате-
риалы, технология". Тезисы докладов. М.: НИИШП, 2001. С. 256.
3. Ибрагимов А.Д., Билалов Я.М., Ибрагимова С.М., Сафаров М.А. Модифицированные резины с повышенными адгезионными свойствами на основе СКИ-3 // Восьмая научно-практическая конференция "Резиновая промышленность. Сырье, материалы, технология". Тезисы докладов. М.: НИИШП, 2001. С. 258.
4. Билалов Я.М. Создание полимерных композиционных материалов со специальными свойствами // Изв. высш. технич. учебн. заведений Азербайджана. 2001. № 3-4. С. 36-42.
5. Мовлаев И.Г., Мамедов А.С., Ибрагимова С.М. Влияние различных пластификаторов на свойства вулканизатов СКЭПТ/ПВХ //Девятая научно-практическая конференция "Резиновая промышленность. Сырье, материалы, технология". Тезисы докладов. М.: НИИШП. 2002. С. 173.
6. Ибрагимов А.Д. Производство диафрагм для вулканизация шин // Промышленное производство и использование эластомеров. 2008. № 5-6. С. 22-25.
7. Билалов Я.М., Мовлаев И.Г., Ибрагимова С.М., Мустафаева Р.Е. Получение и исследование шинных резин на основе модифицированного бутадиен-стирольного каучука. // Промышленное производство и использование эластомеров. 2011. № 3. С. 30-34.
8. Большой справочник резинщика. Ч. 1. Каучуки и ингредиенты / Под ред. Резниченко С.В., Морозова Ю.Л. М.: ООО "Издательский центр Техинформ" МАИ. 2012. С. 518-525.
9. Технологический регламент БШЗ № 326-85.
DOLOMiT YATAQLARININ i§LONMOSi ZAMANI YARANAN TULLANTININ DOLDURUCU KiMi
REZiN QARI§IQLARINDA iSTiFADO OLUNMASI
i.H.Movlayev, S.M.ibrahimova, N.A.Zeynalov, Q.M.Mammadova
Protektor va karkas rezin qan§iqlannda ananavi doldurucu olan texniki karbon - dolomit yataqlarinin i§lanmasi zamani yaranan tullanti ila avaz edilmi§ va alinan rezinlarin, vulkanizatlarin xassalari tadqiq olunmu§dur. Muayyan edilmi§dir ki, protektor va karkas rezinlarinin qan§iqlannda texniki karbonun 24-30%-nin dolomit yataqlannin i§lanmasi zamani yaranan tullanti ila avaz edilmasi, alinan rezinlarin asas fiziki-mexaniki va istismar xassalarini standarta uygun saxlamaqla yana§i, protektor va karkas rezinlarinin istehsalinin iqtisadi va ekoloji gostaricilarini yax§ila§dirmaga imkan verir.
Agar sozlar: protektor va karkas rezinlari, doldurucu, texniki karbon, tullanti, dolomit, fiziki-mexaniki va istismar xassalari, ekologiya.
USING WASTE FORMED AT WORKING DOLOMITE CRUDE DEPOSIT AS A FILLER IN
THE RUBBER MIXTURES
I.H.Movlaev, S.M.Ibrahimova, N.A.Zeynalov, G.M.Mamedova
Substitution of traditional filler of technical carbon in the recipe of protector and frame rubbers mixtures - technical carbon by waste formed during the development of dolomite crude deposit has been carried out and the properties of the vulcanizates obtained rubbers have been studied. It has been determined that substitution of 24-30% technical carbon by pointed waste formed during the development of dolomite crude deposit allows together with saving the main physico-mechanical and exploitation properties of the obtained rubbers, at the standards level to improve economical and ecological indices of protector and frame rubbers production.
Keywords: protector and frame rubbers, filler, technical carbon, waste, dolomite, phsico-mechanical and exploitation properties, ecology.
