НАПОЛНИТЕЛЬ КАРБОНАТСОДЕРЖАЩИЙ ДЛЯ РЕЗИНЫ, ПОЛИМЕРНЫХ ФРИКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И КЛЕЕВ Российский патент 1998 года по МПК C08K3/26 C08L9/00 C09J109/00 

Изобретение относится к получению наполнителей, полученных из природного сырья используемых в качестве компонентов композиций на основе высокомолекулярных соединений, а именно карбонатсодержащего наполнителя для резины, полимерных фрикционных материалов (для дисковых тормозных узлов легковых и грузовых машин, тракторов) и клеев.

В полимерных композиционных материалах, клеях, резиновых смесях широко используется в качестве наполнителя карбонат кальция (CaCO₃), благодаря своим ценным свойствам: нетоксичность, низкий показатель преломления, широкий интервал размеров частиц, легкость распределения частиц наполнителя в большинстве композиционных материалов (Справочное пособие под ред. Г.С.Каца Наполнители для полимерных композиционных материалов. М.: Химия, 1981, с. 108).

Природными источниками карбоната кальция являются мел, мрамор, известковый шпат, яичная скорлупа, горные породы, панцири молюсков, кораллы (см. там же, с. 116).

Известные наполнители на основе CaCO₃ получают дроблением больших кусков до частиц размером 75 мм, дальнейшим измельчением, флотацией для удаления примесей, последующим мокрым или сухим измельчением или тонким помолом, фракционированием (см. там же, с. 109-110).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является наполнитель на основе карбоната кальция, полученный из природного карбонатного сырья, породы (мел, известняк) дроблением его до размера частиц 80 мм, сушкой дробленного продукта при 300-350^oC с последующим охлаждением перед дальнейшим измельчением до 115-130^oC, измельчением, выделением тонкой фракции и классификацией после охлаждения до 70-90^oC (авт. св. СССР N 1700025, БИ N 47, 1991).

Однако сам процесс получения этого наполнителя является технологически сложным, само используемое сырье в настоящее время относится к числу дефицитных, а получаемый наполнитель, используемый часто для замены других более дорогих активных наполнителей, может ухудшать конечные технологические свойства композиционных материалов.

Технической задачей изобретения является устранение этих недостатков за счет использования более дешевого природного сырья, улучшение физико-химических характеристик карбонатсодержащего наполнителя, что в конечном итоге позволяет использовать его в различных полимерных композиционных материалах, клеях и резинах при замене более дорогих наполнителей без ухудшения свойств материалов.

Данная задач достигается тем, что карбонатсодержащий наполнитель получают из природного сырья, используя в качестве последнего озерный ил - сапропель, высушенный при 46-520^oC до влажности 0,1-60,0% и измельченной до размера частиц 1-200 мкм с содержанием карбоната кальция (CaCO₃) 0,1-53,0 мас.%, плотностью 1800-2200 кг/г³ и pH 6,0-9,0.

При этом в качестве озерного ила используют ил органический, известковый, ил, органо-известковый ил, органо-глинистый ил, различающийся между собой содержанием карбоната кальция и органических веществ.

Из уровня техники известно использование в качестве глинистого связующего озерного ила - обогащенного сапропеля с влажностью 89% в сырьевой смеси для изготовления теплоизоляционных материалов совместно со вспученным перлитом, выполняющим роль наполнителя (авт. св. СССР N 885235, кл. C 04 B 43/00, 1980) или сапропеля с влажностью 97-99% (авт. св. N 1147706, кл. C 04 B 16/00, 1985).

Известно использование сапропеля также в качестве глинистого связующего для изготовления древесноволокнистых материалов (плит), где сапропель используют в виде водной дисперсии (авт. св. N 1011656, кл. C 08 L 97/02, 1983, авт. св. N 844373 кл. C 08 L 97/08, авт. св. N 378331, кл. B 29 Y 5/00, 1968; авт. св. N 865672, кл. C 08 L 97/02, 1981).

В табл. 1 представлены физико-химические характеристики карбонатсодержащего наполнителя, полученного из озерного ила - сапропеля.

Представленные далее конкретные примеры иллюстрируют изобретение в отношении карбонатсодержащего наполнителя, полученного из вышеперечисленных видов озерного ила (органического, известкового, органо-известкового, органо-глинистого), а также иллюстрирует утилитарные свойства этого наполнителя при использовании его в резиновых смесях, клеях, полимерных фрикционных материалах.

Ниже представлены примеры, иллюстрирующие изобретение.

Пример 1. Добытый органический сапропель складируют в траншее-накопителе, после чего проводят предварительную подготовку и очищают сапропель от посторонних включений (камней, корней растений и т.п.), очистку осуществляют грохочением на виброгрохоте, после чего сапропель разравнивают слоем 0,2-0,4 м на бетонной производственной площадке и сушат при естественных условиях с периодическим ворошением бульдозером до влажности 60 мас.%. После сушки при естественных условиях сапропель измельчают до 10 мм и окончательно сушат при температуре 46^oC в ленточной сушилке до влажности 10 мас.%, после чего его дробят в дробилке до фракции менее 200 мкм, сепарируют на вибросепараторе и расфасовывают в бумажные мешки по 30 л.

Фракцию менее 60 мкм применяют при производстве клея, а фракцию от 60,0 до 200,0 мкм - при производстве фрикционных изделий. \
В мастику, клеящую гумилакс (ТУ 67 УССР 98-71) вводим вместо мела - сапропель органический.

В табл. 2 приведены составы для получения клеящей мастики и их свойства.

Пример 2. Добытый известковый сапропель при влажности 75% складируют на производственной площадке, после чего проводят подготовку - очищают вручную сапропель от посторонних включений (корней растений, стеблей, камней и т.п. ), после чего сапропель сушат на производственной площадке при естественных условиях до влажности 40 мас.% и перемещают для временного хранения в склад сырья. Из склада сырья сапропель подают в барабанные сушилки, где окончательно сушат до влажности 1,5 мас.% при 250-300^oC высушенный сапропель дробят в дробилке до 1 мм, после чего сепарируют на сепараторе и фракцию мене 500 мкм измельчают на мельнице типа РИМ до фракции не более 50 мкм, готовый продукт расфасовывают и упаковывают. Наполнитель применяют при производстве клея или как заменитель цинковых белил в резиновых смесях.

В табл. 3 приведены составы для приготовления клея ВС-350 и их свойства.

Пример 3. Добытый органо-известковый сапропель при влажности более 80% накапливают в отстойниках, после чего его подают в производственный цех, где производят предварительную подготовку - разжижают водой до нужной консистенции, отмучивают с целью отделения частиц песка и других инородных включений, фильтруют через фильтры грубой и тонкой очистки и пропускают через гомогенизатор с целью создания однородных свойств у сапропелевой пульпы. Подготовленную массу измельчают распылением через форсунки и сушат в распылительной сушилке при температуре 420-520^oC. Высушенный сапропель (до влажности ≈ 1%) дисперсностью около 60 мкм расфасовывают и упаковывают и используют при производстве клея или как заменитель цинковых белил в резиновых смесях.

Предлагаемый наполнитель вводили в качестве компонента во фрикционный материал - накладки дисковых тормозов.

В табл. 4 приведены составы композиций для приготовления фрикционных материалов.

В табл. 5 приведены составы резиновых смесей и свойства резин на их основе.

Изобретение позволяет по простой технологии получить наполнитель, улучшающий прочностные свойства клеев, резин и фрикционных материалов путем использования карбонатсодержащего наполнителя, полученного из озерного ила-сапропеля с содержанием CaCO₃ в пересчете на CaO в золе 0,1 - 53,0 мас.% путем предварительной подготовки его и окончательной сушки при естественных условиях или при 46 - 520^oС до влажности 0,1 - 60,0 мас.%. 5 табл.

Наполнитель карбонатсодержащий для резины, полимерных фрикционных материалов и клеев, полученный из природного сырья путем предварительной подготовки его и окончательной сушки, отличающийся тем, что он получен из озерного ила - сапропеля с содержанием СаСО₃ в пересчете на СаО в золе - 0,1 - 53,0 мас.%, который после предварительной подготовки сушат при естественных условиях или при 46 - 520^oС до влажности 0,1 - 60 мас.%.