резиновая смесь

Формула изобретения

Резиновая смесь на основе карбоцепного каучука СКС-30АРКМ-15, включающая серу, альтакс, окись цинка, стеарин и углеродсодержащий наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве углеродсодержащего наполнителя она содержит отработанный активированный уголь с зольностью менее 3,1 мас.% и удельной поверхностью свыше 150 м²/г при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Каучук СКС-30АРКМ-15	100
Сера	2,0-4,5
Альтакс	2-4
Окись цинка	5-7
Стеарин	1,5-5,0
Указанный углеродсодержащий наполнитель	50-100

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к изысканию источников вторичных ресурсов. Оно позволяет расширить круг углеродосодержащих наполнителей при использовании отходов водо- и газоочистки и может быть использовано при производстве резинотехнических изделий и строительных материалов, например, в качестве эластичной добавки в различных покрытиях.

Известна резиновая смесь (Патент РФ №2149165, дата публ. 20.05.00 г., С08L 9/00; С08L 9/02; С08L 9/06; С08К 13/02 - Резиновая смесь), включающая карбоцепной каучук, серу, ускоритель вулканизации, оксид цинка, технический углерод, пластификатор, противостаритель и шлак феррохромовый саморассыпающийся. Отход производства может быть использован в качестве дешевого саморазрыхляющегося наполнителя.

К недостаткам данной резиновой смеси следует отнести использование наполнителя, имеющего в своем составе металлы переменной валентности, которые оказывают каталитическое действие на процессы термоокислительной деструкции полимерной фазы в процессе получения и переработки резиновой смеси.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является резиновая смесь (А.с. 509621 А, C08L 7/00, С08К 3/04, бюл. № 13, опубл. 01.06.77 г. СССР - Резиновая смесь) на основе карбоцепного каучука, включающая углеродосодержащий наполнитель - порошок графитовой руды с зольностью 20-25 мас.% и удельной поверхностью 50-100 м²/г в количестве 50-200 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука, при этом выдерживают состав резиновой смеси (мас.ч.): каучук СКМС-30АРКМ-15 - 100; сера 2,0; альтакс - 2,0; окись цинка - 5,0; стеарин - 1,5; наполнитель - 50,0.

Недостатки данной резиновой смеси следующие:

а) высокая зольность, которая обусловлена наличием металлов, в том числе переменной валентности, что способствуют снижению физико-механических показателей и термоокислительной деструкции в процессе приготовления и оказывает сильное влияние на эксплуатационные характеристики резино-технических изделий;

б) наличие энергоемкой стадии измельчения и диспергирования графитовой руды;

в) недостаточная удельная поверхность графитовой руды;

г) графитовая руда непостоянна по составу и содержанию полезного вещества.

Технической задачей является утилизация отработанного активированного угля, применение малозольного углеродосодержащего наполнителя, получение высоконаполненной резиновой смеси, использование наполнителя с высокой удельной поверхностью и удешевление резиновой смеси.

Поставленная цель достигается за счет того, что в резиновой смеси на основе карбоцепного каучука СКС-30АРКМ-15, включающей серу, альтакс, окись цинка, стеарин и углеродсодержащий наполнитель, новым является то, что в качестве углеродсодержащего наполнителя она содержит отработанный активированный уголь с зольностью менее 3,1% (мас.) и удельной поверхностью свыше 150 м²/г при следующем соотношении компонентов смеси, мас.ч.: каучук СКС-30АРКМ-15 - 100,0; сера - 2,0÷4,5; альтакс - 2,0÷4,0; окись цинка - 5,0÷7,0; стеарин - 1,5÷5,0; наполнитель - 50,0÷100,0.

Техническим результатом является утилизация отхода водо- и газоочистки - отработанного активированного угля в качестве малозольного углеродсодержащего наполнителя с высокой удельной поверхностью, снижение себестоимости и улучшение физико-механических показателей полученных высоконаполненных резиновых смесей.

Отработанный активированный уголь марок АГ-3 и СКТ представляет собой отход водоподготовки и водо- и газоочистки, а также отход производственного потребления. Уголь АГ-3 применяется на стадии концентрирования бутадиена и установки очистки воздушных выбросов путем озонирования в производстве синтетического каучука. Уголь СКТ-3 применяется для очистки воды от нефтепродуктов в системе котельных и тепловых станций (табл.1).

Отработанный активированный уголь предварительно измельчался на шаровой мельнице, а затем на дезинтеграторе типа 1А27 Рижского объединения «ЭКС» с производительностью 2,0 кг/ч и числом вращения ротора 8000 об/мин, что позволяло получать углеродсодержащий наполнитель с размером агломератов частиц порядка 5-40 мкм.

Удельная поверхность измельченных активированных углей, определенная по методу БЭТ, представлена в таблице 2. Согласно литературным данным (Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды [Текст] / А.Д.Смирнов. - Л.: Химия, 1982. - 168 с., с.10), верхняя граница удельной поверхности активированного угля БАУ может достигать 915 м ²/г.

Технические результаты иллюстрируются примерами №1-7, представленными в виде табличных данных (см. табл.3). Опытные резиновые смеси изготавливали на лабораторных вальцах в соответствии с рецептурой, приведенной в табл.3, и вулканизовали в гидравлическом прессе при температуре 145±5°С в течение 45 мин.

Физико-механические показатели вулканизатов с использованием в качестве наполнителя отработанных активированных углей АГ-3 и СКТ-3 приведены в таблице 4. Физико-механические показатели вулканизатов контрольных образцов соответствуют данным прототипа.

Из таблицы 4 видно, что по примерам 1,3-6 показатели опытных образцов вулканизатов на основе каучука СКС-30АРКМ-5, наполненного отработанными активированными углями АГ-3 и СКТ-3, превосходят известные показатели по модулю при 300% удлинении, условной прочности при растяжении и сопротивлению раздиру.

Таблица 1
Наименование показателей	Нормы
	АГ-3 (ГОСТ 2044-75)		СКТ (ТУ № Д2ГУ-937-66)
Размер гранул:
свыше 3,6 мм, %, не более	0,4		2,0
от 3,6 до 2,8 мм, %, не более	3,0		8,0
от 2,8 до 1,5 мм, %, не более	86,0		не регламентируется
от 1,5 до 1,0 мм, %, не более	10,0		80
Прочность на истирание, %, не менее	75,0		65,0
Содержание влаги, %, не более	5,0		5,0
Суммарный объем пор по воде, см3/г	0,8-1,0		Фиксируется
Динамическая активность по бензолу, мин, не менее	40,0		50
Таблица 2
Тип измельченного активированного угля		Удельная поверхность, м2/г
АГ-3		680
отработанный АГ-3 со стадии очистки бутадиена		156-324
отработанный АГ-3 с установки озонирования		253-495
СКТ		810
отработанный СКТ с ТЭЦ-1 (г.Воронеж)		320-590
отработанный СКТ с котельной УТЭСиК (г.Нововоронеж)		340-635

Таблица 3
Ингредиенты	Контрольный образец	Номер примера
		1	2	3	4	5	6	7
Бутадиен-стирольный каучук СКС-30АРКМ-15	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0
Сера	2,0	2,0	1,5	2,0	3,0	4,5	4,5	5,0
Альтакс	2,0	2,0	1,5	2,0	3,0	4,0	4,0	4,5
Оксид цинка	5,0	5,0	4,0	5,0	6,0	7,0	7,0	7,5
Стеарин	1,5	1,5	1,5	1,5	3,0	5,0	5,0	5,5
Графитовый наполнитель (ГН-7)	50,0	-	-	-	-	-	-	-
АГ-3 отработанный	-	50,0	50,0	-	75,0	100,0	-	120,0
СКТ-3 отработанный	-	-	-	50,0	-	-	100,0	-

Таблица 4
Наименование показателя	Контрольный образец	Номер примера
		1	2	3	4	5	6	7
Модуль при 300%-ном удлинения, МПа	3,4	5,1	3,3	5,3	5,6	5,2	5,1	3,3
Условная прочность при растяжении, МПа	122,2	128,0	108,5	132,0	126,9	123,1	124,3	93
Относительное удлинение при разрыве, %	847	730	810	710	705	665	650	430
Остаточное удлинение	18	17	29	15	14	12	11	6
Сопротивление раздиру, кН/м	36	40	31	40	40	37	38	29