В настоящее время в промышленных масштабах активно внедряются технологий, предусматривающих переработку, использование отходов и побочных продуктов химических, нефтехимических и других производств. На основе данных соединений получают низкомолекулярные сополимеры, смоло-, маслообразные продукты, которые находят применение в производстве лакокрасочных материалов, в композиционных составах различного назначения, для защиты древесины и др.
Повышенный интерес проявляется к использованию волокнистых наполнителей в различных композиционных составах с использованием полимерных материалов. Это связано с тем, что большое количество волокнистых материалов в качестве отходов образуется на текстильных предприятиях, швейных мастерских и др., которые и до настоящего времени не нашли своего применения и вывозятся в отвал.
Перспективным направлением может быть то, которое позволит подойти комплексно к решению вопроса о совместном использовании низкомолекулярных полимерных материалов, получаемых на основе отходов нефтехимии и отходов волокнистых материалов для получения полимерных композитов, обладающих комплексом новых свойств.
В представленной работе рассмотрена возможность получения полимерных композитов на основе бутадиен-стирольного каучука марки СКС-30 АРК с использованием полимерных материалов, синтезированных из побочных продуктов полибутадиена, модифицированных термоокислительным воздействием и взаимодействием с малеиновым ангидридом и волокна, на стадии выделения каучука из латекса. В качестве волокнистых наполнителей использованы отходы хлопкового и капронового волокна, которые предварительно измельчали до размеров 2, 5, 7, 10, 15 мм.
Выделение бутадиен-стирольного каучука из латекса проводили по общепринятой технологии выделения. На основе полученного композита каучука с масляноволокнистым наполнением были приготовлены резиновые смеси с использованием стандартных ингредиентов, которые были подвергнуты вулканизации и испытаниям по общепринятым методикам.
Проведенными исследованиями было установлено, что оптимальная длина волокна составляет 2-10 мм при содержании в каучуке 0,3-1,0 %. Дозировка малеинизированного и окисленного стиролсодержащего низкомолекулярного полимерного материала, представляющего собой маслянистый продукт на основе отходов производства полибутадиена составляет 2-5 % мас. на каучук. В таблице представлены результаты, полученные при испытании композитов содержащих 0,5 % мас. волокна (размер 5 мм) и 3 % мас. модифицированного полимера на основе побочных продуктов производства полибутадиена.
Анализ экспериментальных данных показывает, что вулканизаты на основе каучука СКС-30 АРК, содержащие масляноволокнистый наполнитель, обладают высокой твердостью, сопротивлением раздиру и устойчивостью к тепловому старению.
Таблица. Свойства резиновых смесей и вулканизатов на основе каучука СКС-30 АКР, содержащего масляноволокнистый наполнитель
|
Показатели |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Вязкость по Муни МБ 1+4 (100 оС): каучука |
56,0 |
48,0 |
50,0 |
52,0 |
50,0 |
|
Условное напряжение при 300 % удлинении, МПа |
5,1 |
4,7 |
5,4 |
6,8 |
6,6 |
|
Условная прочность при растяжении, МПа |
17,4 |
18,0 |
20,0 |
19,0 |
22,4 |
|
Относительное удлинение при разрыве, % |
550 |
660 |
690 |
580 |
560 |
|
Относительная остаточная Деформация после разрыва, % |
22 |
18 |
16 |
18 |
16 |
|
Эластичность по отскоку, %: при 20 оС при 100 оС |
40 50 |
40 48 |
38 48 |
38 48 |
37 52 |
|
Твердость по Шору А |
47 |
54 |
56 |
58 |
56 |
|
Сопротивление раздиру, кН/м |
60 |
79 |
83 |
70 |
68 |
|
Температуростойкость, 100оС: Условная прочность при растяжении, МПа Относительное удлинение при разрыве, % |
6,8
200 |
7,4
270 |
8,8
260 |
7,4
215 |
9,0
213 |
|
Коэффициент теплового старения: по прочности по относительному удлинению |
0,55
0,25 |
0,95
0,42 |
0,78
0,32 |
0,89
0,34 |
0,75
0,32 |
Примечание: 1 - контрольный без добавок; 2 - малеинизированный стиролсодержащий низкомолекулярный полимерный материал из побочных продуктов производства полибутадиена (3 % мас.) + капроновое волокно (0,5 % мас.); 3 - малеинизированный стиролсодержащий низкомолекулярный полимерный материал из побочных продуктов производства полибутадиена (3 % мас.) + вискозное волокно (0,5 % мас.); 4 - окисленный стиролсодержащий низкомолекулярный полимерный материал из побочных продуктов производства полибутадиена (3 % мас.) + капроновое волокно (0,5 % мас.); 5 - малеинизированный стиролсодержащий низкомолекулярный полимерный материал из побочных продуктов производства полибутадиена (3 % мас.) + вискозное волокно (0,5 % мас.).