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
- Никулин С.С., Акатова И.Н., Щербань Г.Т. Волокнистые наполнители в резино-технических композициях. - Воронеж: ВГЛТА, 2002. 63 с.
- Акатова И.Н., Никулин С.С. Влияние хлопкового волокна на процесс выделения бутадиен-стирольного каучука из латекса // Текстильная промышленность, 2004. - № 5. -С. 56-60.
- 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: 21.11.2024).