Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НА СВОЙСТВА КАУЧУКОВЫХ КОМПОЗИТОВ

Пугачева И.Н. Никулин С.С. Филимонова О.Н. Енютина М.В.
Рост производственных мощностей, рас­ширение ассортимента выпускаемой продукции неизбежно сопровождается ростом и накопле­нием разноплановых отходов и побочных про­дуктов, многие из которых и до настоящего времени не находят своего применения [1].

Волокна, как наполнители, находят ши­рокое применение в производстве резинотехни­ческих изделий. Наиболее эффективный способ введения, позволяющий достичь равномерного распределения наполнителя в объеме полимер­ной матрицы, базируется на введении его в тех­нологический процесс на одной из стадии про­изводства синтетических полимеров. В опубли­кованных работах [2,3] показано, что введение волокнистых наполнителей в каучуки, получае­мые методом эмульсионной полимеризации, це­лесообразно с подкисляющим агентом на ста­дии выделения каучука из латекса. Однако, дан­ный способ позволяет ввести в состав образу­ющегося коагулюма небольшое количество во­локнистого наполнителя (до 1,0 % на каучук). Для введения более высоких количеств волок­нистого наполнителя в эмульсионные каучуки необходимо разрабатывать новые приемы его ввода в состав образующейся крошки или рас­смотреть новые способы переработки наполни­теля используемого для модификации синтези­руемых полимеров.

Целью данного исследования - оцен­ка влияния порошкообразных наполнителей на основе целлюлозы на свойства получаемых кау­чуковых композитов.

Для получения порошкообразного на­полнителя на основе целлюлозы использовали хлопковое волокно. Перевод хлопкового волок­на в порошкообразное состояние сопровождает­ся следующими операциями. На первом этапе волокно измельчали до размера 1-2 см. В даль­нейшем измельченные волокна загружали в ре­актор и при перемешивании обрабатывали во­дным раствором серной кислоты с концентра­цией 20-30 % мас. Реакционную смесь нагрева­ли до 60-80 оС и выдерживали при этой темпера­туре 1,5-2,0 ч. Образовавшуюся кашеобразную массу (волокно + раствор серной кислоты филь­тровали. Полученный порошкообразный напол­нитель сушили при температуре 60-80 оС. По­сле завершения сушки порошкообразную мас­су дополнительно измельчали до более мелко­дисперсного состояния.

Получаемый таким образом порошкоо­бразный наполнитель содержал остатки серной кислоты, а также продукты её взаимодействия с целлюлозой. Однако этот недостаток превра­щается в преимущество в случае использования данного порошкообразного наполнителя в технологическом процессе производства каучу-ков, получаемых методом эмульсионной (со)полимеризации, где осуществляется подкисление системы на завершающей стадии выделения ка­учука из латекса. Введение подкисленного по­рошкообразного наполнителя на основе целлю­лозы должно снизить расход серной кислоты и стабилизировать процесс коагуляции.

Для полноты оценки влияния порошкоо­бразного наполнителя на процесс коагуляции и свойства получаемых композитов, целесообраз­но было провести нейтрализацию кислого по­рошкообразного наполнителя раствором щело­чи. Для этого кислый порошкообразный напол­нитель на основе целлюлозы обрабатывали во­дным раствором гидроксида натрия с концентра­цией 1-2 % мас. На втором этапе исследований проводили наполнение бутадиен-стирольного каучука на стадии его производства кислым и нейтральным порошкообразными наполнителя­ми на основе целлюлозы, с дозировками 3, 5, 7, 10 % мас. на каучук. Процесс выделения каучука из латекса изучали на лабораторной установке, представляющей собой емкость, снабженную перемешивающим устройством, и помещённую в термостат для поддержания заданной темпе­ратуры. В коагулятор загружали 20 мл латекса (сухой остаток ~ 18 % масс.), термостатировали при заданной температуре 10-15 минут.

Анализируя полученные данные можно сделать вывод, что ввод кислого порошкообраз­ного наполнителя на основе целлюлозы целесо­образно проводить с коагулирующим агентом, а ввод нейтрального порошкообразного наполни­теля на основе целлюлозы - в сухом виде непо­средственно в латекс перед подачей его на коа­гуляцию. Во всех случаях следует отметить, что повышение дозировки порошкообразных напол­нителей приводит к возрастанию их количества, не вошедшего в крошку каучука.

При введении кислого порошкообразного наполнителя на основе целлюлозы с дозировкой 7-10 % мас. на каучук полная коагуляция латекса протекает без добавления подкисляющего аген­та, а в случае применения нейтрального порош­кообразного наполнителя на основе целлюлозы при дозировке 10-15 % мас. на каучук.

Анализ полученных данных показал, что оптимальное содержание кислого и нейтраль­ного порошкообразного наполнителя находит­ся в интервале 5-15 % мас. на каучук. Резиновые смеси с этим содержанием наполнителей обла­дают необходимым уровнем вязкости, позволя­ющим обеспечить их переработку на существу­ющем оборудовании. Увеличение сопротивле­ния тепловому старению связано с разбавлени­ем полимерной матрицы порошкообразными на­полнителями и соответственным уменьшением объема полимера, а так же армирующим эффек­том. Время оптимальной вулканизации практи­чески не меняется.

Представляло интерес изучить способ­ность полученных композитов к набуханию в различных средах, в частности были выбраны толуол и бензин (нефрас) как самые распростра­ненные контактные среды, позволяющие смоделировать условия эксплуатации полимерных композитов. При набухании в толуоле наблю­дается незначительный рост равновесной сте­пени набухания при соответствующем увели­чении концентрации порошкообразных напол­нителей. Некоторое увеличение набухания ком­позита в толуоле объясняется природой полиме­ра - бутадиен-стирольного каучука, который неустойчив к набуханию в толуоле по химиче­ской природе.

Таким образом, отходы текстильной про­мышленности могут служить как основой для изготовления волокнистых наполнителей, так и сырьем для получения порошковых компонен­тов, способных найти применение в композиционных составах различного назначения.

Список литературы

  1. Никулин С.С., Акатова И.Н., Щербань Г.Т. Волокнистые наполнители в резино-технических композициях. - Воронеж: ВГЛТА, 2002. 63 с.
  2. Акатова И.Н., Никулин С.С. Влияние хлопкового волокна на процесс выделения бутадиен-стирольного каучука из латекса // Текстильная промышленность, 2004. - № 5. -С. 56-60.
  3. Никулин С.С., Пугачева И.Н., Черных О.Н. Композиционные материалы на основе бутадиен-стирольных каучуков // М.: «Академия Естествознания», 2008. - 145 с.

Библиографическая ссылка

Пугачева И.Н., Никулин С.С., Филимонова О.Н., Енютина М.В. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НА СВОЙСТВА КАУЧУКОВЫХ КОМПОЗИТОВ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2010. – № 12. – С. 125-126;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=1021 (дата обращения: 24.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074