резиновая смесь
Классы МПК: | C08L17/00 Композиции регенерированных каучуков |
Автор(ы): | Филиппова Ольга Павловна (RU), Макаров Владимир Михайлович (RU), Соловьева Ольга Юрьевна (RU), Несиоловская Татьяна Николаевна (RU), Тюрк Анна Михайловна (RU), Дубов Андрей Юрьевич (RU), Макаров Михаил Михайлович (RU), Лузев Виктор Федорович (RU), Мурашова Татьяна Николаевна (RU) |
Патентообладатель(и): | Ярославский государственный технический университет (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2006-11-08 публикация патента:
27.06.2008 |
Изобретением является резиновая смесь, имеющая в своем составе битумное вяжущее и регенерат на основе резиновой крошки, отличающийся тем, что получаемая смесь дополнительно содержит в своем составе шинный регенерат, серу, сульфенамид Ц, каолин, фенолформальдегидную смолу СФП-011Л, а битумное вяжущее получено на основе кислого гудрона и продукта термодеструкции резинокордных отходов в количестве (5-20)% и, возможно, 10% серы, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: шинный регенерат 50; регенерат на основе резиновой крошки 50; сера 4; сульфенамид Ц (САЦ) 2,5; каолин 40; фенолформальдегидная смола СФП-011Л 20; вышеуказанное битумное вяжущее 20. Полученные композиции могут быть использованы для изготовления напольных покрытий. Особенностью их является применение в качестве основных исходных компонентов исключительно продуктов переработки отходов различных производств. 5 табл.
Формула изобретения
Резиновая смесь, имеющая в своем составе битумное вяжущее и регенерат на основе резиновой крошки, отличающаяся тем, что получаемая смесь дополнительно содержит в своем составе шинный регенерат, серу, сульфенамид Ц, каолин, фенолформальдегидную смолу СФП-О11Л, а битумное вяжущее получено на основе кислого гудрона и продукта термодеструкции резинокордных отходов в количестве 5-20% и, возможно, 10% серы при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Шинный регенерат | 50 |
Регенерат на основе резиновой крошки | 50 |
Сера | 4 |
Сульфенамид Ц (САЦ) | 2,5 |
Каолин | 40 |
Фенолформальдегидная смола СФП-011Л | 20 |
Вышеуказанное битумное вяжущее | 20 |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано в производстве плит двухслойной конструкции для полов спортивных сооружений.
Известна резиновая смесь для создания твердых резин, которая имеет в своем составе цис-изопреновый каучук СКИ-3 100, тиурам 1,5-2,0, альтакс 1,5-2,0, каптакс 1,2-1,5, противостаритель Нафтам-21,2-1,5, оксид цинка 10-12, стеариновую кислоту 1,5-2,0, технический углерод Т 900 12-20 (патент РФ №2258718. Резиновая смесь для изготовления акустического слоя покрытия, C08L 9/00, авт. Алексеев А.Г., Старостин А.П., 2005 г.). Но данная резиновая смесь состоит из товарных продуктов, имеющих высокую стоимость.
Наиболее близким по технической сущности является рецептура резиновой смеси - твердых резин для производства изделий, комплектующих грузовые транспортные механизмы и другие, имеющая в своем составе битумное вяжущее и регенерат на основе резиновой крошки (патент BY №2172750. Вулканизуемая резиновая смесь для получения твердых резин, C08L 17/00, авт. Стебунов Ю.П., Забашта А.И. и др. 2001 г.).
Задача изобретения - получение резиновой смеси для производства плит двухслойной конструкции для полов спортивных сооружений с повышенным уровнем твердости для верхнего и нижнего слоя, при этом с использованием в качестве полимерных компонентов вторичных материалов.
Поставленная задача решается путем использования в составе резиновой смеси шинного регенерата, общешинной резиновой крошки, битума на основе кислого гудрона (КГ) и продукта термодеструкции резинокордных отходов, полученного автоклавным способом (ПТРКО).
Состав резиновой смеси разрабатывался с учетом требования использования в качестве полимерных компонентов вторичных материалов. Для полимерной основы была выбрана комбинация шинного регенерата и общешинной резиновой крошки.
Использование такой комбинации логично, т.к. шинный регенерат и крошка получены из резин на основе каучуков общего назначения, т.е. имеют высокое термодинамическое сродство друг к другу.
Регенерат является продуктом девулканизации резины. Он получен термомеханическим способом. Комплекс свойств регенерата: достаточная пластичность, способность смешиваться с ингредиентами резиновых смесей, приемлемые деформационно-прочностные свойства после повторной вулканизации и т.д. - позволяет использовать его в качестве связующего. Пластоэластические свойства регенерата, приближающиеся к пластоэластическим свойствам резиновых смесей, обусловлены достаточно высоким содержанием в нем золь-фракции, которую ориентировочно можно оценить по массовой доле толуольного экстракта, и малой степенью сшивания геля (таблица 1). Роль второго полимерного компонента выполняет резиновая крошка. Согласно экспериментальным данным она характеризуется более высокой степенью сшивания и распределяется в матрице регенерата с образованием дисперсной фазы. Соотношение регенерата и крошки было выбрано, равным 1:1 по массе.
Таблица 1 | |||
Характеристика измельченных вулканизатов | |||
Показатель | Вид отхода | ||
Резиновая крошка (ОШ) ТУ 3810436 -87 | Регенерат шинный-термомеханический | Продукт термодеструкции резинокордных отходов (ПТРКО) | |
Массовая доля толуольного экстракта, % | 20,4 | 30,0 | 10,2 |
Степень набухания, % | 460 | 680 | 411 |
Содержание свободной серы, % | 0,088 | 0,000 | 0,001 |
Максимальный размер частиц фракции, мм | 0,21 | - | - |
Среднечисленный размер частиц, мм | 0,034 | - | - |
В формировании межфазной переходной области «регенерат-измельченный вулканизат» участвует, прежде всего, золь-фракция этих составляющих, характеризующаяся повышенной диффузионной способностью. С целью повышения степени сшивания полимерных компонентов внутри фаз и на границе раздела была использована вулканизующая группа - сульфенамид Ц.
Для улучшения свойств композиций на стадии переработки и повышения модуля и соответственно твердости в вулканизованном состоянии в составе разрабатываемых материалов было опробовано битумное вяжущее на основе кислого гудрона (КГ), полученное согласно патент РФ 2005106623. Способ получения битума из кислого гудрона электрохимическим способом. Кл. С10С 3/04, 2006 г. В качестве модифицирующих добавок при получении этого продукта были использованы:
- сера;
- продукт термодеструкции резинокордных отходов (ПТРКО).
Низкомолекулярные фракции вяжущего выступают в роли пластификатора. ПТРКО, полученный автоклавным способом, способствует повышению модуля композита за счет присутствия высокомодульного термопластичного полимера - полиамида. Свободная сера действует как структурирующий агент.
Методика процесса получения продукта термодеструкции резинокордных отходов (ПТРКО) автоклавным способом:
1. Смешение измельченных резинокордных отходов (РКО) с агентом набухания в соотношениях 1:1 или 1:0,75.
2. Введение в смесь активатора регенерации. Набухание смеси в агентах набухания при 110°С в течение 3 часов в термостате (характеристика агентов набухания представлена в таблице 2).
3. Регенерирование РКО при прогреве автоклава в масляной рубашке в течение 6 часов, температура регенерирования 185°С.
Полученный продукт термодеструкции резинокордных отходов оценивался по хлороформенному экстракту, по количеству летучих компонентов, так же определялась зольность.
Таблица 2 | ||
Характеристика отработанного масла - агент набухания | ||
Показатель | Отработанное масло (ОАО "Автодизель") | ГОСТ 21046-86 |
Вязкость условная при 20°С | 58 | >40 |
Кинематическая при 50°С | 47 | >65 |
Температура вспышки в открытом тигле, °С, не ниже | 134 | 120 |
Содержание фракций, выкипающих до 340°С | 10 | 10 |
Температура застывания фракций | -10 | -10 |
Массовая доля механических примесей, %, не более | 1,1 | 1,0 |
Массовая доля воды, %, не более | 0,4 | 2,0 |
В таблице 3 приведены данные хлороформенного экстракта ПТРКО, полученного с данным агентом набухания (температура регенерации 185°С, время 6 часов)
Таблица 3 | ||
Хлороформенный экстракт (%) ПТРКО, полученного автоклавным (а/к) способом с применением данных агентов набухания | ||
№ | Наименование мягчителя | ПТРКО (а/к) |
1 | Отработанное масло 1:1 | 25 |
2 | Отработанное масло 1:0,75 | 31 |
Поскольку содержание резинокордной составляющей и серы в исследуемых продуктах достаточно низкое, нелогично было бы ожидать их эффективного воздействия на твердость. Поэтому сочтено целесообразным одновременное использование фенолформальдегидной смолы СФП-011Л (ТУ 6-05-1370-90).
Изготовление смесей проводили на лабораторных вальцах Лб 320 160/160. В таблице 4 приведен режим приготовления резиновой смеси.
Таблица 4 | |||
Режим приготовления резиновой смеси | |||
№ п/п | Наименование компонентов | Начало операции введения компонентов, мин | Продолжительность операции, мин |
1 | Регенерат | 0 | 3 |
2 | Крошка | 3 | 1 |
3 | Каолин | 4 | 1 |
4 | Смола СФП-011Л | 5 | 1 |
5 | Битумное вяжущее на основе КГ | 6 | 1 |
6 | Сера | 7 | 1 |
7 | Сульфенамид Ц | 8 | 1 |
Итого | 9 | 9 |
После смешения проводим вулканизацию при температуре 180°С и давлении 120 кгс в течение 5 минут для пластин и 10 минут для шайб. Вулканизацию смесей осуществляли в электропрессе типа 250-600.
Физико-механические показатели резин приведены в таблице 5.
Таблица 5 | ||||||
Свойства резин на основе крошки и регенерата с добавлением композиций на основе нефтеполимерных вяжущих | ||||||
Показатель | Состав композиции, мас.ч. | |||||
Регенерат - 50; Резиновая крошка - 50; Сера - 4,0; САЦ - 2,5; Каолин - 40; Смола - 20 | ||||||
- | 80%КГ+20%ПТРКО | 85%Kг+10%S+5%ПТРКО | 70%Kг+10%S+20%ПТРКО | НОРМА | ||
Твердость, усл. ед. | - | 63 | 75 | 70 | 75 | |
1 час 150°С | 73 | 78 | 83 | 81 | 70-85 | |
Эластичность, % | - | 54 | 47 | 43 | 51 | |
1 час 150°С | 49 | 45 | 38 | 38 | 40-55 | |
Условная прочность fp, МПа | 7,8 | 3,6 | 4,3 | 5,7 | 3-6 | |
Относительное удлинение p, % | 20 | 25 | 35 | 25 | 20-40 | |
Истинная прочность р, МПа | 9,3 | 4,5 | 5,8 | 7,2 | 4-8 | |
Остаточное удлинение , % | 4 | 6 | 2 | 4 | 2-6 |
Как видно, наиболее эффективным является использование в резиновых смесях битумных вяжущих на основе кислого гудрона, содержащих серу или резинокордные отходы в комбинации со смолой. При этом повышается твердость резин.
Поскольку процессы конденсации смолы протекают в течение достаточно длительного времени, требовалось оценить степень их завершенности при выбранном режиме вулканизации. Для этого образцы прогревали в термостате при температуре 150°С в течение 60 минут с последующим измерением показателя твердости. Обнаружено, что после прогрева твердость образцов возросла и достигла требуемого значения 80 усл.ед.
Опыты однофакторного дисперсионного анализа показали что введение битумных вяжущих на основе кислого гудрона в композиции на основе регенерата и крошки значимо влияют на твердость резин.
Обобщая полученные данные, можно заключить, что полученные композиции могут быть использованы для изготовления напольных покрытий. Особенностью их является применение в качестве основных исходных компонентов исключительно продуктов переработки отходов различных производств. Итак, полученные резиновые смеси удовлетворяют требуемым нормативам.
Класс C08L17/00 Композиции регенерированных каучуков