Участок изготовления резиновых смесей для технических пластин мощностью 20000 тонн в год

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       2.3 Характеристика каучуков и ингредиентов  резиновых смесей 

          Каучук СК(М)С - бутадиен-α-метилстирольный каучук получают эмульсионной сополимеризацией бутадиена и α-метилстирола. Соотношение бутадиена и α-метилстирола по массе составляет 70:30. Каучуки получены при низкотемпературной полимеризации (А) с регулированием молекулярной массы (Р) в присутствии мыл кислот канифоли (К). Получение каучуков осуществляется в водных эмульсиях по механизму радикальной полимеризации при температуре примерно 5^оС (низкотемпературная полимеризация). Снижение температуры полимеризации приводит к уменьшению содержания в каучуке низкомолекулярных фракций, уменьшению степени разветвленности и увеличению регулярности структуры полимера, что, в целом, приводит к улучшению качества полимера.

     Молекулы  СКМС состоят из нерегулярно чередующихся звеньев бутадиена и α-метилстирола. Структурная формула представлена на рисунке 1.

 

Рисунок 1 – Структурная формула каучука СКМС-30АРКМ 

     Массовая  доля связанного стирола в каучуках, полученных при соотношении бутадиена и стирола 70:30 составляет 23 %. Средневязкостная молекулярная масса лежит в пределах 150000 – 400000. Каучуки имеют широкое ММР с максимумом в области 200000.

     Вследствие  статистического распределения  звеньев стирола (α-метилстирола) и  бутадиена разных изомерных форм каучуки имеют нерегулярную структуру, и являются некристаллизующимися каучуками, а, следовательно, не требуют декристаллизации.

      Они растворяются в ароматических и  алифатических углеводородах, вследствие низкой полярности не стойки к действию смазочных масел, являются достаточно стойкими к действию разбавленных и концентрированных кислот и кетонов, имеют достаточно высокую газо- и водонепроницаемость.

      Плотность каучуков составляет 920-930 кг/м³; температура стеклования колеблется в пределах от -52 °С до -56 °С. 
 
 

     Каучук  БНКС-28АМН - сополимер бутадиена СН₂=СН-СН=СН₂ и нитрила акриловой кислоты СН₂=СН(СN). Полярные. Не кристаллизуются. Структурная формула представлена на рисунке 2. 

Рисунок 2 – Структурная формула каучука БНКС-28АМН 

      Сополимеризацию бутадиена и акрилонитрила проводят в водной эмульсии под действием свободно-радикальных инициаторов при температуре »30 °С («высокотемпературная» полимеризация).

      Макромолекулы БНКС имеют в основном линейное строение. Звенья бутадиена, присоединенные в положении 1,4, имеют преимущественно транс-конфигурацию. Среднемассовая молекулярная масса бутадиен-нитрильных каучуков по данным осмометрии составляет 200 000 – 300 000. ММР широкое и зависит от способа полимеризации. Бутадиен-нитрильные каучуки вследствие нерегулярного строения макромолекул являются аморфными полимерами, не способными к кристаллизации. СКН растворимы в кетонах (ацетоне, метилэтилкетоне), ароматических и хлорированных углеводородах, сложных эфирах и очень плохо – в алифатических углеводородах и спиртах. По стойкости к  действию разбавленных и концентрированных кислот СКН практически равноценны неполярным каучукам.

      Особенностью  бутадиен-нитрильных каучуков является их способность к структурированию под действием высоких температур. Причем, БНК структурируются более интенсивно по сравнению с БСК. С увеличением содержания НАК повышается скорость термовулканизации, быстрее наступает оптимум и термовулканизация начинается при более низкой температуре. Термовулканизаты из БНК по сравнению с серными вулканизатами характеризуется пониженными прочностью и температуростойкостью, но превосходят их по теплостойкости и сопротивлению многократному изгибу.

       Окисление БНК протекает значительно медленнее по сравнению с бутадиен-стирольными каучуками. БНК достаточно устойчивы к действию соединений металлов переменной валентности и не стойки к действию света и озона.

      Бутадиен-нитрильные каучуки могут вулканизоваться серой в присутствии ускорителей серной вулканизации, а также тиурамом, органическими перекисями, алкилфенолформальдегидными смолами, хлорорганическими соединениями.

      Сера - желтый, серо-желтый или зеленоватый порошок. Применяют природную серу, кристаллы имеют ромбическую форму, молекула серы – стабильный восьмичленный цикл. Плотность 2050-2070 кг/м³, t_пл=114 ⁰С. Растворяется в сероуглероде, горячих бензине и диэтиловом эфире, ограниченно растворима в бензоле и этаноле, не растворяется в воде. Горюча. Пылевоздушные смеси взрывоопасны, в виде пыли раздражает органы дыхания и слизистые оболочки.

      Каптакс светло-жёлтый порошок, ускоритель средней активности. Имеет структурную формулу:

       

       Растворим в бензоле, спирте, хлороформе, сероуглероде. Плохо растворим в бензине, нерастворим в воде. Вызывает раздражение слизистых оболочек.

      Тиурам белый порошок без запаха, ускоритель серной вулканизации очень высокой активности. Имеет структурную формулу:

       (CH₃)₂N-C(S)-S-S-(S)C-N(CH₃)₂

      Растворим в бензоле, ацетоне, спирте, хлороформе. Растворимость в каучуках около 0,25 %. Нерастворим в воде. Нетоксичен.

        Сульфенамид Ц кремово- или желто-белый порошок. Плотность 1300 кг/м³, t_пл=103 ⁰С. Имеет структурную формулу:

C₆H₄NCS-S-NH-C₆H₁₁

Растворим почти  во всех органических растворителях; нерастворим  в воде, разбавленных кислотах и  щелочах.

      Оксид цинка наиболее широко применяемый активатор вулканизации каучуков общего назначения. Относится к первичным активаторам. Белый порошок, плотность 5400-5800 кг/м³. Растворяется в минеральных кислотах, водных растворах щелочей, аммиаке. Не растворим в этаноле и воде. Склонен к агломерированию, ухудшающему распределение в формовочной смеси.

       Стеарин является вторичным активатором вулканизации. В резиновой смеси реагирует с оксидом цинка, при этом образуется соль, которая лучше растворима в каучуке, чем исходные продукты. Стеарин – это порошок или хлопья белого, серого или светло-коричневого цвета, в некоторых случаях с типичным запахом жиров. Стеарин – это технический продукт, содержание основного продукта не менее 60 %. Плотность 840-990 кг/м³, температура плавления 52-75 °С. Стеарин при дозировке от 1 масс. ч. является также и диспергатором ингредиентов в смеси, при содержании от 4 масс.ч. является пластификатором. 

          Масло ПН-6ш – пластификатор с преимущественным содержанием ароматических углеводородов (экстракты фенольной и адсорбционной очистки). Масло вязкая, темно-коричневая жидкость. Анилиновая точка 55-67 °С.

          Битум нефтяной – пластификатор, получаемый окислением остаточных продуктов после прямой перегонки нефти. В состав рубракса входит смесь масел, смол и асфальтены. Содержание асфальтенов обуславливает его твердость. 

          Защитный воск 3В-П – смесь углеводородов парафинового ряда нормального и изостроения в соотношении 1:1. Светло-коричневое мелкокристаллическое вещество.

          Ацетонанил Н – желто-коричневый порошок. Растворим в ароматических углеводородах, незначительно растворим в бензине, не растворим в воде. Это продукт конденсации ацетона с анилином. Относительно малотоксичен. Химическая формула:

                                               (С12Н15N)n

          Дибутилфталат - сложный эфир н-бутилового спирта и ортофталевой кислоты. Применяется в основном в полярных каучуках. Вводится в резиновые смеси главным образом для повышения морозостойкости.

          Нитрозодифениламин -  коричневый кристаллический порошок. Растворим в ацетоне, этилацетате, спирте, метиленхлориде. Нерастворим в воде. Химическая формула: (С₆Н₅)2N-NO.

     Мел (CaCO₃) – инертный наполнитель. Плотность 2,5-2,73. Порошок белого цвета, имеет относительно высокую дисперсность, округлую форму частиц, лёгкую диспергируемость в каучуке, малую гигроскопичность.

     При нагревании СаСО₃ разлагается без плавления на СаО и СО₂. Карбонат кальция реагирует с кислотами с выделением СО₂.

     Углерод технический порошок черного цвета, является активным наполнителем. Средний диаметр частиц различных саж колеблется от 25 до 300 мкм. Частицы представляют собой агломераты неупорядоченно расположенных кристаллитов псевдографитной структуры, сцементированных аморфным углеродом. Технический углерод – высокодисперсный углеродный материал, продукт термоокислительного или термического разложения углеводородов. В состав входят углерод (не менее 94%), водород (0,3-0,9%), хемосорбированный кислород (0,1-5%), сера, минеральные примеси. Частицы сажи очень твёрдые обладают абразивными свойствами. 
 
 
 
 
 
 
 

 

       2.3 Характеристика каучуков  и ингредиентов  резиновых смесей 

       Характеристика  применяемых материалов приведена  в таблице 11. 

       Таблица 11 - Характеристика применяемых материалов