Устранение термоокислительных процессов при получении высоконаполненных бутадиен-стирольных каучуков Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

аэрирования жидкости струями, вытекающими из насадков с закрученными вставками. Полученные уравнения позволят более обоснованно подойти к вопросам создания методики расчета промышленных аппаратов со струйными аэрационными системами. Исследованный способ повышения эффективности струйного процесса при помощи закручивающих вставок позволяет подобрать наиболее оптимальную закручивающую вставку для достижения максимальной интенсивности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ахметов В. К., Волошаник В. В. // Гидротехническое строительство .1994. № 10. С. 24-26

2. Войцехович И. К., Сычев А. Т. Охрана окружающей среды. Минск. 1984. №3. 80 с.

3. Сугак А. В. Гидродинамика и массоперенос при струйном аэрировании жидкости. Дис. на соиск. уч. степ. к.т.н., Л., ЛТИ им. Ленсовета. 1986. 145 с.

4. Шервуд Т., Пигфорд Р., Уилки Ч. Массопередача. Пер. с англ. М.: Химия. 1982. 696 с., ил.

Кафедра технологических машин и оборудования

УДК 678.032.8 : 678.01 : 543.336

В.И. КОРЧАГИН

УСТРАНЕНИЕ ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ВЫСОКОНАПОЛНЕННЫХ БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНЫХ КАУЧУКОВ

(Воронежская государственная технологическая академия, г. Воронеж)

Исследования термостабильности высоконаполненного керогеном - 70 бутадиен-стирольного каучука проводили методами динамического и статистического термического анализа. Введение в состав высоконаполненного каучука в качестве мягчителя остатка дистилляции сланцевых смол (ОДСС) сопровождается дополнительными эффектами - устранением термоокислительных процессов и повышением стойкости к термическому воздействию в условиях переработки.

В процессе механического, механотерми-ческого обезвоживания и сушки высоконаполнен-ного каучука протекают различного рода структурные изменения, которые зависят от режимов и условий переработки, а также от его состава [1].

Влияние примесей в полибутадиеновых каучуках, в том числе в бутадиенсодержащих сополимерах на термоокислительные процессы, были изучены в работах [2,3], однако для наполненных каучуков количество исследований недостаточно.

Целью работы является изучение процесса термоокисления высоконаполненных бутадиен-стирольных каучуков в зависимости от их состава и выявление лимитирующих факторов по стабилизации процесса термической переработки.

Высоконаполненные каучуки были получены при использовании опытно-промышленных карбоксилатных бутадиен-стирольных латексов БСК - 15/2, БСК - 30/2 и БСК - 45/2, а также латекса товарного каучука СКС - 30 АРКП.

В качестве наполнителя использовали орга-номинеральное соединение кероген - 70 с содержанием условного органического вещества сланца, в пересчете на сухой продукт, 68 - 72 мас. д., %.

В состав высоконаполненных систем вводили в качестве мягчителя ОДСС (остаток дистилляции сланцевых смол), состав и свойства которого представлены в таблице.

Таблица.

Состав и свойства ОДСС.

Наименование показателя Значение

Содержание парафиновых и олефиновых углеводородов, мас. д., %. 10 - 12

Алкилароматические углеводороды (одно - и многоядерные), мас. д., %. 30 - 35

Кислородные соединения, в том числе представленные на половину фенольными соединениями, мас. д., %. 55 - 63

плотность, кг/дм3 0,89

бромное число 57

динамическая вязкость при 20 оС, пуаз 783

Термический анализ проводили в динамических и статистических условиях на деривато-графе фирмы «МОМ» (Венгрия). Навеска образцов составляла 190 - 210 мг. Скорость нагрева образцов в среде воздуха при динамических испытаниях составляла 5 оС/мин.

Сложность изучения термоокислительных процессов в бутадиеновых сополимерах заключается в отсутствие ярко выраженных тепловых эффектов при незначительном приросте массы испытываемого образца. В источнике [4] показано, что при пластикации натурального каучука на воздухе наблюдается увеличение массы примерно на 2 %.

Исследуемые высоконаполненные бутади-ен-стирольные каучуки в своем составе, помимо наполнителя керогена - 70, содержат мягчитель -ОДСС, что усложняет изучение течения термических процессов из-за наложения на термограммы (рис. 1) как термоэффектов индивидуальных компонентов, так и их взаимосвязанного влияния. Для каучука БСК-15/2 отмечается экзотермический эффект с пиком при температуре 473 К. Аналогичный эффект отмечается и для высоконапол-ненного каучука на его основе с соотношением компонентов каучук : кероген = 100 : 300 (мас. ч.). Форма экзотермического эффекта более размыта, но по площади они сравнимы. Введение в состав высоконаполненного бутадиен-стирольного каучука ОДСС приводит к исчезновению экзотермического эффекта на термограмме ДТА. Исчезает также на термограмме ДТГ и изгиб, свидетельствующий о приросте массы, т.е. отсутствует термоокислительный процесс.

е

•ч

т

273 373 473

573 673 773 57.? Т. К

Рис. 1. Влияние компонентов высоконаполненного каучука БСК -15/2 на характер термограмм ДТГ (а) и ДТА (б). Соотношение компонентов (мас.ч.): 1 - исходный каучук; 2 - каучук : кероген = = 100 : 300; 3 - каучук : кероген : ОДСС = 100 : 300 : 80.

Такое влияние мягчителя - ОДСС связано с ингибирующим действием на термоокислительный процесс в каучуках фенолов, которые входят в состав смолы (см. таблицу). В подтверждение можно привести источник [5], в котором отмечено, что сланцевые смолы могут быть использованы как противостарители полимеров.

Введение в состав высоконаполненного каучука ОДСС в количестве 16,7 %, мас. изменяет ход термограмм ДТА также и при температурах свыше 473 К.

Экзотермический эффект [6,7], обусловленный циклизацией полибутадиеновых звеньев бутадиен-стирольного сополимера в области температур 618 - 628 К, для пластифицированного высоконаполненного каучука менее выражен в отличие от эффектов, отраженных на термограммах ДТА для чистого и непластифицированного высоконаполненного каучуков. Изменение характера термограмм ДТА в области температур 473 -683 К диктуется присутствием ОДСС, для которых в данной области температур наблюдается эндотермический эффект. (рис. 2). Очевидно, происходит наложение двух противоположных термоэффектов, в результате чего отмечается слабо выраженный экзотермический эффект. о

Ж 10 § 20 1 30

40 1 50

60

70

к,

з

са

Г)

Г) 273

а V.

\

ч "

\

б X л -

в

373 473

573 Г, К

673 773

Рис. 2. Термограммы ТГ (а), ДТГ (б) и ДТА (в). 1 - ОДСС; 2 - при соотношении компонентов - каучук БСК-30/2 : кероген : ОДСС = 100 : 300 : 80 (мас.ч.)

Из рис. 2 видно, что на термограммах ТГ, ДТГ отмечается свыше температуры 473 К потеря массы ОДСС, а в области температуры 683 К она составляет около 50 %, мас., при этом практически отсутствует тепловой эффект до температуры 573 К на термограмме ДТА. Для высоконаполненного каучука на основе БСК - 45/2 с соотношением компо-

нентов каучук : кероген : ОДСС = 100 : 300 : 80 (мас. ч.). при температуре 573 К потеря массы составляет 2 - 3 %, мас., а потеря массы ОДСС при данной температуре отмечается на уровне 10 %, мас., т.е. потеря массы в наполненной полимерной системе обусловлена улетучиванием сланцевой смолы.

^ 2

1

2

6

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 г, мин

Рис. 3. Изменение массы в статических условиях для высо-конаполненного каучука. Т = 473 К, соотношение компонентов (мас.ч.): 1 - каучук БСК-30/2 : кероген = 100 : 300;

2 - каучук БСК-45/2 : кероген = 100 : 300; 3 - каучук БСК-30/2 : кероген : ОДСС = 100 : 300 : 80. Т = 523 К, соотношение компонентов (мас.ч.): 4 - каучук БСК-30/2 : ОДСС = 100 : 80.

Из термограмм ТГ статического метода (рис. 3) видно, что у высоконаполненного каучука БСК-30/2 при постоянном воздействии температуры Т = 473 К наблюдается увеличение массы 1,5 % мас. Введение ОДСС в состав высоконаполненного

каучука устраняет прирост массы, т.е. снижает вероятность течения в них термоокислительных процессов. Однако увеличение температуры до Т=523 К способствует резкому падению массы.

Анализ результатов исследования показал, что процесс переработки непластифицированного наполненного каучука определяется протеканием термоокислительных процессов при температуре 473 К, а пластифицированного - летучестью мягчи-теля (ОДСС), однако при этом повышается стойкость высоконаполненного каучука к термическому воздействию в условиях переработки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Корчагин В.И. // Труды 2-й международной научно-технической конференции «Высокие технологии в экологии». Воронеж. Учебный центр агробизнеса ВГАУ. С. 62 - 66.

2. Пиотровский К.Б., Смирнова В.Ф. // ВМС. 1973. Т. 15 Б. № 9. С. 664 - 666.

3. Львов Ю.А., Пиотровский К.Б., Авдеевич Т. А. // Каучук и резина. 1972. № 9. С. 18 -22.

4. Барамбойм Н.К. Механохимия высокомолекулярных соединений. Изд. 3-е. М.: Химия. 1978. 384 с.

5. Маковецкая К.Н., Корчагин В.И., Проскуряков В.А. // Тезисы докладов VIII Всесоюзной научно-технической конференции. Тамбов. 1986. С. 81-82.

6. Sircar A.K., Lamond T.G. // Rubber Chem. and Technol. 1972. Vol. 45. N 1. P. 329-345.

7. Golub M.A., Gardiulo R. I. // J. Polym. Sci. 1972. Вd. 10. № 1. P. 41 - 49.

i —" -—

у- У i

V

*

УДК 543.544.6

А. В.ПОСПЕЛОВА1, К. Г.. БОГОЛИЦЫН2, О. А. ШПИГУН

ЭКОЛОГО-АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЕРЕРАБОТКИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ НИЗКОГО УРОВНЯ АКТИВНОСТИ

(Архангельский государственный технический университет, E-mail [email protected])

Показана возможность использования методов двухколоночной жидкостной хроматографии с кондуктометрическим детектированием для определения неорганических анионов (СГ, NO2, NO3~, PO4 , SO42) и капиллярного электрофореза для определения катионов (NH4+, Na+, K+, Ca2+, Mg2+) в жидких радиоактивных отходах низкого уровня активности. Диапазон определения концентраций анионов (предел обнаружения) составил, мг/л: СГ 0,5+30 (0,15); NO¡ 0,5+120 (0,15); PO43 1+250 (0,3); SO¡~ 1+250 (0,33). Диапазон определения концентраций катионов (предел обнаружения) составил, мг/л: NH4+ 0,5+50,0 (0,15); Na+ 0,5+50,0 (0,15); K+ 0,5+50,0 (0,15); Ca22 0,5+50,0 (0,15); Mg2+ 0,25+50,0 (0,1).

ВВЕДЕНИЕ с использованием атомной энергии, зависят от

В настоящее время темпы и масштабы раз- решения проблем отработавшего ядерного топли-вития всех отраслей промышленности, связанных ва и утилизации радиоактивных отходов (РАО).