CC BY
11
УДК 691.175.5/.8:553.973
НАПРАВЛЕНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ САПРОПЕЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Т.А. Иванова, к. техн. н., д. с.-х. н., профессор
ФГБОУ ВПО «Великолукская ГСХА» Е.Д. Керечанина, к. с.-х. н., доцент
ФГБОУ ВПО «Великолукский филиал ПГУПС»
Создание полимерных материалов нового поколения с улучшенными эксплуатационными свойствами дает возможность повысить технический уровень различных промышленных производств. В настоящее время назрела настоятельная необходимость рационального и эффективного использования сырьевых ресурсов и отходов для нужд народного хозяйства. Во всем мире идет интенсивная работа по поиску новых минеральных наполнителей. Цены на каучуки опережают рост цен на последние, и этот разрыв постоянно увеличивается.
Ключевые слова: композиционные материалы, сапропели, вулканизаты, наполнители.
Экономическая целесообразность использования дешевых наполнителей становится все более очевидной. В связи с этим представляло интерес исследовать возможность замены дефицитных традиционных минеральных ингредиентов сапропелем.
Общими требованиями к наполнителям являются способность к совмещению с полимерами и диспергированию в них с образованием однородной композиции, стабильность при хранении, переработке в изделия и эксплуатации.
При выборе состава композиционного материала необходимо учитывать, что свойства изделия зависят не только от характеристик
наполнителя и полимера, но в значительной мере определяются его размерами, формой, дисперсностью и пористостью. Форма частиц во многом определяет прочность композита, вязкость расплава, причем вязкость последнего увеличивается при наполнении более вытянутыми частицами.
Целью данной работы явилось изучение свойств сапропеля - нового наполнителя резин, его влияния на технологические свойства наполненных резиновых смесей, физико-механические свойства вулканизатов и на процесс вулканизации резин на основе бутадиеннитрильного каучука СКН - 40 м.
Исследовалась возможность создания композиционных материалов - резиновых смесей на основе каучука (СКН - 40 м) с органическими, минеральными наполнителями, являющимися отходами различных производств, и сапропелем.
Объектами исследований являлись группы сапропелей нескольких видов, наиболее типичных для европейской части СНГ. Это группа малозольных сапропелей смешанно-водорослевого вида: образец №2 из озера Бельковское Великолукского района и образец №5 из озера Крушинное Опочецкого района. В подавляющем большинстве представлена группа среднезольных сапропелей: известковистый образец №1 из озера Бор-Лазавское Великолукского района; кремнеземистый образец №4 из озера Жижицкое Куньин-ского района; железистый образец №6 из озера Островно Себежского района. В качестве группы повы-шеннозольных сапропелей выступал только один представитель - сапропель глинистого вида №3 из озера Мелкое Великолукского района.
Резиновые смеси изготавливали на лабораторных вальцах в одну стадию и вулканизовали в прессе при температуре 143 °С в течение 30, 40, 60 и 80 минут. В таблице 1 приведен состав смесей. Вязкость по Муни, время начала подвулканиза-ции, скорость вулканизации определяли по ГОСТу 10722-86. Вулкани-зационные кривые резиновых смесей снимали на реометре
«Monsanto» при температуре 143 °С (ГОСТ 125.35-84). Условную прочность вулканизатов при разрыве, относительное и остаточное удлинение, твердость по Шору и коэффициенты теплового старения определяли по ГОСТам: ГОСТ 270-85, ГОСТ 263- 85, ГОСТ 9024-84.
Технологические и физико-механические свойства резиновых смесей иллюстрирует таблица 2.
Как следует из таблицы 2, вязкость резин колеблется в довольно широких пределах. Максимальную (76 ед.Муни) имеет смесь, включающая образец №1, минимальную (58-62 ед.Муни) - смеси, содержащие образцы №2 и №5. Установлено, что чем ниже концентрация зольных элементов в сапропелях, тем меньше вязкость резиновых смесей и, следовательно, лучше их технологичность.
Вулканизационные характеристики резиновых смесей на основе СКН-40 м, наполненных сапропелем, приведены в таблице 3.
Обобщая данные таблицы 3 можно заключить, что по мере снижения зольности сапропелевых образцов крутящий момент уменьшается и в итоге перерабатываемость резиновых смесей улучшается.
Однако вследствие большой концентрации органического вещества малозольным сапропелям свойственна повышенная степень насыщенности различными реакционно-способными функциональными группами.
Таблица 1 - Состав исследуемых резиновых смесей
Наименование ингредиентов Количество в массовых частях
Номер образца сапропеля Стандартные смеси
1 2 3 4 5 6
Каучук1 СКН-40м 570,08 168,94 129,04 90,30 83,32 197,5 6 200,0 200,0
Сера 8,55 2,53 1,94 1,35 1,25 2,96 3,0 3,0
Стеарин 8,55 2,53 1,94 1,35 1,25 2,96 3,0 3,0
Оксид цинка 28,50 8,45 6,45 4,52 4,17 9,88 10,0 10,0
Каптакс 4,56 1,35 1,03 0,72 0,67 1,58 1,6 1,6
Сапропель 285,04 84,47 64,52 45,15 41,66 98,78
Мел 100,0
Технический углерод ДГ-100 100,0
1ГОСТы на основные используемые материалы:
СКН-40м (ГОСТ 7738- 85); сера (ГОСТ 127-86); стеарин (ГОСТ 6484-84); оксид цинка (ГОСТ 202-84); каптакс (ГОСТ 739-84); технический углерод ДГ-100 (ГОСТ 25 699.1-83); белая сажа БС-50 (ГОСТ 18307-88).
Поэтому резиновые смеси, содержащие такие сапропели, отличаются меньшей стойкостью к преждевременной вулканизации.
Действительно, наиболее продолжительное время начала подвул-канизации (22, 24 мин) показали резины, включающие образцы №3 и №4. Здесь, по-видимому, оказывает влияние и рН дисперсионной среды. Так как чем больше кислотность сапропеля и меньше величина рН, тем выше стойкость к подвулканизации и больше скорость вулканизации (11, 11,5 мин).
Исследуя зависимость между прочностными характеристиками резин и составом золы сапропелей, установлено, что повышенная концентрация в ней оксида кальция ве-
дет к возрастанию условной прочности вулканизатов.
Так, например, для резиновой смеси, содержащей известковистый сапропель, условная прочность при растяжении достигает значения 8,8 МПа. Это значительно больше аналогичных показателей, вычисленных для стандартной смеси и остальных резин, включающих все другие типы сапропелей. Определенную роль в данном случае, по-видимому, играет достаточно высокая концентрация последнего (285,04 мас.ч.) в смеси (таблицы 1, 2).
Любопытные данные были получены при использовании из-вестковистого сапропеля влажностью 65,37%. Условная прочность возросла при этом до 9,1 МПа.
Таблица 2 - Физико-механические свойства резиновых смесей на основе СКН-40м, наполненных сапропелем и мелом_
Физико-механические Номер образца сапропеля Стандартная
показатели 1 2 3 4 5 6 смесь, включающая мел
Вязкость по Муни при 100оС, 76 62 73 72 58 68 56
ед. Муни
Время начала подвулканиза-ции при 120оС, минЛ 5 14 18 22 24 19 16 33
Скорость вулканизации, t 35 -t 5 = А ^ мин. 5,5 7,5 11 11,5 8 7 -
Условная прочность при растяжении, МПа 8,8 6,9 7,8 7,1 7,6 7,5 7
Относительное удлинение при 680 750 760 750 740 720 690
разрыве, %
Относительное остаточное 20 22 28 24 22 22 22
удлинение, %
Твердость по Шору, усл.ед. 57 56 60 59 58 56 55
Эластичность по отскоку, % 13 12 12 13 13 13 12
Коэффициенты теплового старения (100оС, 72ч.) по услов- 1,3 1,0 1,1 1,0 1,0 0,9 0,8
ной прочности, К5; по относительному удлине- 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,8
нию, Ке
Таблица 3 - Вулканизационные характеристики резиновых смесей на основе СКН-40м, содержащих сапропель и мел в качестве наполнителей, рассчитанные из кривых «Monsanto», Твулк. 143 °С, время 60 мин___
Номер Время Оптималь- Скорость Минималь- Максималь-
образца начала ное вулкани- ный ный
сапропеля вулканиза- время вулка- зации, крутящий крутящий
ции низации, Rv, момент ML, момент МН,
tS мин t, мин. мин.-1 Н-м. Н-м.
1 3,5 28,5 4,0 1,8 4,9
2 3,0 26,0 4,0 1,1 4,3
3 4,5 35,0 3,0 1,1 4,1
4 4,5 35,0 3,0 1,2 4,0
5 2,5 30,0 3,5 0,8 4,1
6 3,5 30,0 4,0 1,7 4,7
Стандартная смесь, 6,5 40,0 3,0 0,6 1,8
включающая мел
Факт упрочнения мы усматриваем в образовании дополнительных водородных связей.
Таким образом, можно констатировать, что все резиновые смеси, наполненные сапропелем, более технологичны и обладают достаточ-
но высокими показателями твердости, эластичности и коэффициентами теплового старения. Изложенные факты позволяют причислить сапропель к весьма перспективным источникам сырья для резиновой промышленности.
Список литературы
1. Иванова Т.А. Базовые модели переработки полимерных и природных высокомолекулярных материалов / Т.А. Иванова, А.М. Воскресенский, Е.А. Кучинская. -СПб, В.Луки, 2003. - 192 с.
2. Иванова Т.А. Химия окружающей среды и техника ее защиты / Т.А. Иванова. - В.Луки, 1999. - 228 с.
3. Иванова Т.А. Минерализация са-пропелей в полевых условиях /Т.А. Иванова, Е.Д. Керечанина //Земледелие. - 2009. -№1. - С. 24-25.
4. Керечанина Е.Д. Минерализация сапропелей в лабораторных условиях / Е.Д. Керечанина, Т.А. Иванова //Земледелие. - 2011. - №5. - С. 24-25.
УДК 338.43.02
РЕГИОНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДИНАМИКИ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ РЫНОЧНЫХ ДОХОДОВ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА (МЕТОДИКА И ПРАКТИКА)
А.Б. Малышева, ст. преподаватель
ФГБОУ ВПО «Великолукская ГСХА»
Предложена методика определения условий формирования рыночных доходов и потерь сельского хозяйства на основе данных региональных счетов. Осуществлен анализ условий формирования рыночных доходов сельского хозяйства в разрезе отдельных регионов в 2006-2011 гг., осуществлена группировка регионов России по условиям формирования рыночных доходов сельского хозяйства. Определены потери сельского хозяйства Псковской области от ухудшения условий межотраслевого обмена в 2006-2010 гг.
Ключевые слова: межотраслевой обмен, условия формирования рыночных доходов, потери сельского хозяйства в результате неэквивалентности межотраслевых отношений, региональные условия межотраслевого обмена сельского хозяйства.
В последние годы большое страны уделяется проблемам сель-внимание со стороны руководства ского хозяйства. Начиная с 2006 го-
