В настоящее время повышенный интерес проявляется к использованию волокнистых наполнителей в различных композиционных составах с использованием полимерных материалов [1,2]. Перспективным направлением может быть то, которое позволит подойти комплексно к решению вопроса о совместном использовании низкомолекулярных полимерных материалов, получаемых на основе побочных продуктов нефтехимии и отходов волокнистых материалов для получения полимерных композитов, обладающих комплексом новых свойств.
В представленной работе рассмотрена возможность получения полимерноволокнистых композитов на основе бутадиен-стирольного каучука марки СКС-30 АРК с использованием в качестве полимерных материалов, стиролсодержащих сополимеров на основе кубового остатка ректификации толуола (КОРТ) и кубового остатка ректификации стирола (КОРС). Перед введением в бутадиен-стирольный латекс СКС-30 АРК в низкомолекулярные полимерные материалы вводили 20-40 % мас. органического растворителя (толуола), смешивали с антиоксидантом, волокнистым наполнителем и полученный композит диспергировали в водной фазе, содержащей поверхностно-активные вещества (~ 6,0 % мас. на полимерный материал). Сухой остаток полученной дисперсии ~ 35-40 % мас. В качестве волокнистых наполнителей использованы отходы хлопкового 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 полимерноволокнистым 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 % мас. В таблице представлены результаты, полученные при испытании композитов содержащих 0,5 % мас. хлопкового волокна (размер 5 мм) и 2 - 6 % мас. полимера на основе побочных продуктов производства полибутадиена (КОРТ и КОРС).
Таблица 1. Свойства резиновых смесей и вулканизатов на основе каучука СКС-30 АКР, содержащего полимерноволокнистый наполнитель
|
Показатель |
Номер образца* |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
Вязкость по Муни МБ 1+4 (100 оС) каучука |
56,0 |
39,0 |
50,5 |
50,0 |
45,0 |
|
Условное напряжение при 300 % удлинении, МПа |
5,1 |
5,2 |
9,2 |
8,1 |
7,9 |
|
Условная прочность при растяжении, МПа |
17,4 |
23,8 |
25,2 |
24,7 |
23,2 |
|
Относительное удлинение при разрыве, % |
550 |
800 |
620 |
640 |
620 |
|
Относительная остаточная деформация после разрыва, % |
22 |
20 |
14 |
14 |
16 |
|
Эластичность по отскоку, %: при 20 оС при 100 оС |
40 50 |
39 56 |
40 61 |
40 57 |
38 62 |
|
Твердость по Шору А |
47 |
54 |
56 |
|
56 |
|
Сопротивление раздиру, кН/м |
60 |
86 |
54 |
78 |
65 |
|
Коэффициент теплового старения: по прочности по относительному удлинению |
0,55
0,25 |
0,73
0,36 |
0,62
0,29 |
0,68
0,38 |
0,71
0,34 |
*Примечание: 1 - контрольный без добавок; 2 - КОРТ (2 % мас). + хлопковое волокно (0,5 % мас.); 3 - КОРС (2 % мас.) + хлопковое волокно (0,5 % мас.); 4 - КОРТ (6 % мас.) + хлопковое волокно (0,5 % мас.); 5 - КОРС (6 % мас.) + хлопковое волокно (0,5 % мас.).
Установлено, что длина хлопкового волокна в исследованных дозировках не оказывала существенного влияния на свойства вулканизатов. Результаты испытаний с очень малыми дозировками хлопкового волокна (до 0,1 % мас.) приближались по своим показателям к образцам, не содержащим волокнистый наполнитель. Более высокие дозировки волокнистого наполнителя позволили повысить такие показатели вулканизатов как твердость, сопротивление раздиру и устойчивость к тепловому старению.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Отходы и побочные продукты нефтехимических производств - сырье для органического синтеза / Никулин С.С., Шеин В.С., Злотский С.С., Черкашин М.И., Рахманкулов Д.Л. // М.: Химия, 1989, 240 с.
- Никулин С.С., Бутенко Т.Р., Рыльков А.А., Фазлиахметов Р.Г., Фурер С.М. Перспективы использования кубовых остатков производства винилароматических мономеров. // М.: ЦНИИТЭнефтехим. 1996, 64 с.