полимерная композиция

Формула изобретения

1. Полимерная композиция, используемая в качестве полимерной основы резиновых смесей, включающая эластомерные отходы производства карбоцепных синтетических каучуков в виде полимерной крошки и целевые добавки, отличающаяся тем, что в качестве целевых добавок используют органоминеральную композицию - отработанные в производстве растительных масел бентониты с соотношением минеральной и маслянистой частей 8,0-50,0:92,0-50,0.

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве органоминеральной композиции применяют отработанные в производстве растительных масел диатомиты.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве целевых добавок дополнительно вводят углеводороды нефтяного происхождения в количестве 0,5-5,0 мас.ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области переработки эластомерных отходов, образующихся в производстве карбоцепных синтетических каучуков, и изготовления на их основе резиновых смесей.

Известна вулканизующаяся композиция состава: 10-80% структурированных отходов каучуков, 3-8% компонентов вулканизующей группы (каптакс, тиурам, оксид цинка, стеариновая кислота и сера) и в качестве наполнителя резиновую крошку изношенных резиновых изделий. Однако для изготовления таких композиций используют всего около 15% отходов производств СК, а остальная часть вывозится в отвал (B.C.Шеин, В.И.Ермаков, Ю.Г.Нохрин. Обезвреживание и утилизация выбросов и отходов при производстве и переработке эластомеров. М.: Химия, 1987, 272 с., стр.139). К недостаткам таких композиций следует отнести невозможность использования основной массы отходов СК для их изготовления, обеспечения необходимого качества из-за повышенной их влажности, повышенных летучих и неприятного запаха.

Известна резиновая смесь (RU 1175941 А, 30.08.1985) на основе ненасыщенных каучуков, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности крепления резин к тканям, смесь дополнительно содержит бентонитовую глину, содержащую 25-40% растительных жиров, получаемую как отход отбелки и фильтрации растительных масел, позволяющей утилизировать отходы растительных масел. Однако данная резиновая смесь не может быть использована для переработки полимерных отходов промышленности СК, имеющих повышенные влажность, летучие и неприятный запах. Назначение бентонитовой глины по данному техническому решению - повышение прочности крепления резин к тканям, физико-механических показателей резины.

При анализе известного уровня техники в качестве ближайшего аналога выбран источник информации (RU 2216555, 10.11.2003), из которого известен композиционный материал для совмещения резиновой крошки, которую получают измельчением отходов резины (например, резины на основе произвольного карбоцепного каучука) с ингредиентами резиновых смесей, содержащей, по меньшей мере, один пригодный для вулканизации каучукоподобный ингредиент (например, олигосополимер бутадиена и пиперилена) и, по меньшей мере, одну пригодную для вулканизации низкомолекулярную добавку (например, сложный эфир), и который предназначен для формования новых резинотехнических изделий. При этом решается задача утилизации изношенных резинотехнических изделий и получения из отходов резины новых изделий промышленного и бытового назначения, но не решается проблема переработки полимерных отходов промышленности СК.

Предложенная полимерная композиция отличается от известной тем, что содержит целевые добавки - органоминеральную композицию, представляющую собой отработанные в производстве растительных масел сорбенты (бентониты, диатомиты) с соотношением минеральной и маслянистых частей 8,0-50,0:92,0-50,0.

Использование полимерных отходов по прототипу в резиновой промышленности в качестве полимерной основы резиновых смесей затруднено из-за высокой влажности, неоднородности, наличия неприятного запаха вследствие высокого содержания летучих продуктов частичной деструкции соответствующих отходов промышленности СК. В настоящее время такие полимерные отходы выбрасываются в отвалы, то есть отправляются на захоронение, что загрязняет окружающую среду. Полимерные отходы устойчивы к агрессивным средам, не гниют, не разлагаются и за годы работы промышленности СК в отвалах накоплено их несколько миллионов тонн, количество которых постоянно увеличивается.

Технической задачей является разработка полимерной композиции «Поликрош СК» на основе отходов СК с целью рационального использования таких крупнотоннажных эластомерных отходов производства карбоцепных синтетических каучуков, улучшение экологии окружающей среды за счет их переработки, удешевление резиновых смесей.

Поставленная задача достигается за счет того, что с целью получения полимерной композиции - полимерной крошки «Поликрош-СК», повышения ее однородности, улучшения технологических свойств, снижения летучих веществ в качестве целевых добавок вводят:

1. отработанные в производстве растительных масел органоминеральные композиции - отработанные в производстве растительных масел бентониты с соотношением минеральной и маслянистой частей 8,0-50,0:92,0-50,0;

2. по пункту 1 в качестве органоминеральной композиции применяют отработанные в производстве растительных масел диатомиты;

3. композиция по пункту 1, отличающаяся тем, что в качестве целевых добавок дополнительно вводят углеводороды нефтяного происхождения в количестве 0,5-5,0 мас.ч.

Техническим результатом является рациональное использование крупнотоннажных эластомерных отходов производств синтетических каучуков в виде предлагаемой полимерной композиции, использование ее для изготовления резиновых смесей и тем самым возможность ликвидации крупнотоннажных эластомерных захоронений и улучшение экологии окружающей среды, снижение себестоимости резиновых смесей.

Поставленный технический результат достигается тем, что на основе эластомерных отходов производств СК в процессе предварительного обезвоживания изготавливают:

1. полимерную композицию «ПОЛИКРОШ СК», в состав которой с целью улучшения технологических свойств, ускорения процесса ее приготовления, повышения дисперсности образующейся полимерной крошки, уменьшения неприятного характерного запаха в качестве целевых добавок используют органоминеральную композицию - отработанные в производстве растительных масел бентониты (ОМКБ) с соотношением минеральной и маслянистой частей 8,0-50,0:92,0-50,0;

2. по пункту 1 в качестве органоминеральной композиции применяют отработанные в производстве растительных масел диатомиты (ОМКВ);

3. композиция по пункту 1, отличающаяся тем, что в качестве целевых добавок дополнительно вводят углеводороды нефтяного происхождения в количестве 0,5-5,0 мас.ч.

Пример 1. Изготавливали полимерную композицию «ПОЛИКРОШ СКС (СКМС)» состава, мас.ч.: отходы производства бутадиен-стирольных каучуков 100,0, технологические добавки 1-10 (по пп.1-3), дополнительно углеводороды нефтяного происхождения 0,5-5,0. На основе полимерной композиции «ПОЛИКРОШ СКС (СКМС)» изготавливали резиновую смесь состава, мас.ч.: «ПОЛИКРОШ СКС (СКМС)» - 100, сера - 2,0, альтакс - 2,87, стеарин технический - 0,75, цинковые белила - 5,0, технический углерод - 40 (табл.1).

Пример 2. Изготавливали полимерную композицию «ПОЛИКРОШ СКН» состава, мас.ч.: отходы производства бутадиен-нитрильных каучуков - 100,0, технологические добавки 1-10 (по пп.1-3), дополнительно углеводороды нефтяного происхождения 0,5-5,0. На основе полимерной композиции «ПОЛИКРОШ СКН» изготавливали резиновую смесь состава, мас.ч.: «ПОЛИКРОШ СКН» - 100, сера - 1,5, каптакс - 0,8, стеарин технический - 0,8, цинковые белила - 5,0, технический углерод - 45 (табл.2).

Пример 3. Изготавливали полимерную композицию «ПОЛИКРОШ СКИ» состава, мас.ч.: отходы производства изопреновых каучуков - 100,0, технологические добавки 1-10 (по пп.1-3), дополнительно углеводороды нефтяного происхождения 0,5-5,0. На основе полимерной композиции «ПОЛИКРОШ СКИ» изготавливали резиновую смесь состава, мас.ч.: «ПОЛИКРОШ СКИ» - 100, сера - 1,0, альтакс - 0,6, дифенилгуанидин - 1,5, стеарин технический - 1,0, цинковые белила - 5,0, нафтам-2 - 1,1, технический углерод - 30 (табл.3).

Пример 4. Изготавливали полимерную композицию «ПОЛИКРОШ СКД» состава, мас.ч.: отходы производства бутадиеновых каучуков - 100,0, технологические добавки 1-10 по пп.1-3, дополнительно углеводороды нефтяного происхождения 0,5-5,0. На основе полимерной композиции «ПОЛИКРОШ СКД» изготавливали резиновую смесь состава, мас.ч.: «ПОЛИКРОШ СКД» - 100, сера - 2,0, сульфенамид Ц - 0,7, стеарин технический - 2,0, цинковые белила - 5,0, рубракс - 5,0, технический углерод - 50 (табл.4).

Таблица 1 Составы и результаты испытаний полимерных композиций «ПОЛИКРОШ СКС (СКМС)»
Наименование компонентов	Прототип	Предложенные по пп.1-3 композиции
		1	2	3	4	5	6	7	8
Полимерные отходы	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0
ОМКБ	-	1,0	1,0	5,0	5,0	-	-	-	-
ОМКВ	-	-	-	-	-	1,0	1,0	5,0	5,0
Углеводороды нефтяного происхождения	-	-	0,5	-	2,5	-	0,5	-	2,5
Продолжительность изготовления полимерной крошки, мин	12-14	8	8	7	5	8	8	7	5
Свойства полимерных композиций
Вязкость по Муни при 100°С	40	40	38	39	37	38	35	36	33
Пластичность по ИСО 7323-85	0,42	0,43	0,43	0,42	0,44	0,44	0,48	0,46	0,50
Дисперсия по пластичности	0,47	0,35	0,28	0,27	0,32	0,34	0,30	0,31	0,27
Потеря массы при сушке, %	3,7	1,35	0,8	0,57	0,38	1,4	0,1	0,8	0,5
Массовая доля золы, %	2,8	3,1	3,1	3,6	4,2	2,8	2,9	3,2	3,4
Физико-механические показатели резин
Условная прочность при растяжении, МПа	7,8	14,5	14,7	13,1	12,3	17,3	17,5	16,5	15,7
Относительное удлинение, %	760	480	500	360	390	460	460	480	500
Остаточное удлинение, %	38	18	10	14	16	12	16	20	22
Твердость по Шору, усл.ед.	45	63	62	66	64	62	60	58	55

Таблица 2 Составы и результаты испытаний полимерных композиций «ПОЛИКРОШ СКН»
Наименование компонентов	Прототип	Предложенные по пп.1-3 композиции
		1	2	3	4	5	6	7	8
Полимерные отходы	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0
ОМКБ	-	5,0	5,0	10,0	10,0	-	-	-	-
ОМКВ	-	-	-	-	-	5,0	5,0	10,0	10,0
Углеводороды нефтяного происхождения	-	-	2,5	-	5,0	-	2,5	-	5,0
Продолжительность изготовления полимерной крошки, мин	12-14	8	8	7	5	8	8	7	5
Свойства полимерных композиций
Вязкость по Муни при 100°С	71	69	68	67	66	55	53	50	42
Пластичность по ИСО 7323-85	0,13	0,13	0,14	0,14	0,15	0,18	0,20	0,25	0,33
Дисперсия по пластичности	0,67	0,34	0,30	0,28	0,25	0,27	0,26	0,25	0,25
Потеря массы при сушке, %	2,16	1,8	0,67	0,88	0,55	0,38	0,32	0,46	0,17
Массовая доля золы, %	3,8	3,9	4,6	5,8	3,9	3,9	4,0	4,4	4,6
Физико-механические показатели резин
Условная прочность при растяжении, МПа	8,5	19,3	18,2	17,6	17,4	18,8	17,2	17,4	16,1
Относительное удлинение, %	180	450	460	395	380	460	420	370	270
Остаточное удлинение, %	25	8,0	12	10	8	7	7	6	7
Твердость по Шору, усл.ед.	55	73	71	71	70	68	72	70	73

Таблица 3 Составы и результаты испытаний полимерных композиций «ПОЛИКРОШ СКИ»
Наименование компонентов	Прототип	Предложенные по пп.1-3 композиции
		1	2	3	4	5	6	7	8
Полимерные отходы	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0
ОМКБ	-	1,0	1,0	5,0	5,0	-	-	-	-
ОМКВ	-	-	-	-	-	1,0	1,0	5,0	5,0
Углеводороды нефтяного происхождения	-	-	0,5	-	2,5	-	0,5	-	2,5
Продолжительность изготовления полимерной крошки, мин	12-14	8	8	7	5	8	8	7	5
Свойства полимерных композиций
Вязкость по Муни при 100°С	52	49	46	45	42	46	43	42	35
Пластичность по ИСО 7323-85	0,39	0,38	0,42	0,39	0,42	0,48	0,52	0,50	0,49
Дисперсия по пластичности	0,42	0,30	0,32	0,20	0,18	0,20	0,17	0,16	0,14
Потеря массы при сушке, %	3,47	1,8	1,2	0,9	0,6	1,1	0,6	0,4	0,3
Массовая доля золы, %	2,5	2,7	2,9	3,2	3,4	2,6	2,8	3,5	3,3
Физико-механические показатели резин
Условная прочность при растяжении, МПа	11,1	17,1	17,3	16,3	16,1	15,7	15,5	14,2	13,3
Относительное удлинение, %	320	500	425	425	500	480	490	490	425
Остаточное удлинение, %	24	22	18	20	22	21	22	24	21
Твердость по Шору, усл.ед.	50	58	56	57	53	55	52	55	53

Таблица 4 Составы и результаты испытаний полимерных композиций «ПОЛИКРОШ СКД»
Наименование компонентов	Прототип	Предложенные по пп.1-3 композиции
		1	2	3	4	5	6	7	8
Полимерные отходы	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0
ОМКБ	-	5,0	5,0	10,0	10,0	-	-	-	-
ОМКВ	-	-	-	-	-	5,0	5,0	10,0	10,0
Углеводороды нефтяного происхождения	-	-	2,5	-	5,0	-	2,5	-	5,0
Продолжительность изготовления полимерной крошки, мин	12-14	8	8	7	5	8	8	7	5
Свойства полимерных композиций
Вязкость по Муни при 100°С	52	49	45	46	42	42	40	42	35
Дисперсия по вязкости	0,23	0,12	0,13	0,09	0,13	0,11	0,10	0,11	0,13
Потеря массы при сушке, %	1,8	1,2	1,1	0,6	0,7	0,41	0,38	0,34	0,2
Массовая доля золы, %	1,7	1,9	2,5	3,4	4,4	1,8	1,9	2,8	2,1
Физико-механические показатели резин
Условная прочность при растяжении, МПа	5,6	7,8	2,6	11,8	9,8	13,1	13,6	13,4	12,4
Относительное удлинение, %	550	490	480	380	420	400	410	380	410
Остаточное удлинение, %	22	18	12	16	17	18	22	18	17
Твердость по Шору, усл.ед.	47	57	52	62	58	61	60	59	58

Как следует из приведенных данных, предложенные полимерные композиции характеризуются меньшим содержанием летучих, снижением неприятного запаха, лучшими технологическими свойствами вследствие снижения вязкости, повышения пластичности предложенных композиций. Введение технологических добавок ОМК уменьшает продолжительность образования полимерной крошки, повышая ее дисперсность, то есть используются в качестве антиагломерата и дезодорирующей добавки. Улучшение технологических свойств позволяет рекомендовать предложенные полимерные композиции на основе «ПОЛИКРОШ СК» в качестве полимерной основы резиновых смесей. Отпускная цена полимерной композиции «ПОЛИКРОШ СК» при ее производстве составляет 25-35 рублей.

В производственных условиях ряда предприятий предложенный нами «ПОЛИКРОШ СК» используется в комбинации с товарными каучуками в полимерной основе формовых и неформовых изделий, что значительно снижает себестоимость готовой продукции. Многие резиновые изделия неответственного назначения изготавливают на основе 100 мас.ч. «ПОЛИКРОШ СК». Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о том, что предложенные полимерные композиции, воплощающие заявленное изобретение при его осуществлении, предназначенные для использования в резиновой промышленности, позволяют перерабатывать эластомерные отходы повышенной влажности образующихся в производстве карбоцепных синтетических каучуков и изготавливать с их использованием резиновые смеси с необходимым уровнем физико-механических показателей.