РЕЗИНОВАЯ СМЕСЬ Российский патент 2007 года по МПК C08L21/00 C08K3/04 C08K13/02 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к изысканию источников вторичных ресурсов. Оно позволяет расширить круг углеродосодержащих наполнителей при использовании отходов водо- и газоочистки и может быть использовано при производстве резинотехнических изделий и строительных материалов, например, в качестве эластичной добавки в различных покрытиях.

Известна резиновая смесь (Патент РФ №2149165, дата публ. 20.05.00 г., С08L 9/00; С08L 9/02; С08L 9/06; С08К 13/02 - Резиновая смесь), включающая карбоцепной каучук, серу, ускоритель вулканизации, оксид цинка, технический углерод, пластификатор, противостаритель и шлак феррохромовый саморассыпающийся. Отход производства может быть использован в качестве дешевого саморазрыхляющегося наполнителя.

К недостаткам данной резиновой смеси следует отнести использование наполнителя, имеющего в своем составе металлы переменной валентности, которые оказывают каталитическое действие на процессы термоокислительной деструкции полимерной фазы в процессе получения и переработки резиновой смеси.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является резиновая смесь (А.с. 509621 А, C08L 7/00, С08К 3/04, бюл. № 13, опубл. 01.06.77 г. СССР - Резиновая смесь) на основе карбоцепного каучука, включающая углеродосодержащий наполнитель - порошок графитовой руды с зольностью 20-25 мас.% и удельной поверхностью 50-100 м²/г в количестве 50-200 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука, при этом выдерживают состав резиновой смеси (мас.ч.): каучук СКМС-30АРКМ-15 - 100; сера 2,0; альтакс - 2,0; окись цинка - 5,0; стеарин - 1,5; наполнитель - 50,0.

Недостатки данной резиновой смеси следующие:

а) высокая зольность, которая обусловлена наличием металлов, в том числе переменной валентности, что способствуют снижению физико-механических показателей и термоокислительной деструкции в процессе приготовления и оказывает сильное влияние на эксплуатационные характеристики резино-технических изделий;

б) наличие энергоемкой стадии измельчения и диспергирования графитовой руды;

в) недостаточная удельная поверхность графитовой руды;

г) графитовая руда непостоянна по составу и содержанию полезного вещества.

Технической задачей является утилизация отработанного активированного угля, применение малозольного углеродосодержащего наполнителя, получение высоконаполненной резиновой смеси, использование наполнителя с высокой удельной поверхностью и удешевление резиновой смеси.

Поставленная цель достигается за счет того, что в резиновой смеси на основе карбоцепного каучука СКС-30АРКМ-15, включающей серу, альтакс, окись цинка, стеарин и углеродсодержащий наполнитель, новым является то, что в качестве углеродсодержащего наполнителя она содержит отработанный активированный уголь с зольностью менее 3,1% (мас.) и удельной поверхностью свыше 150 м²/г при следующем соотношении компонентов смеси, мас.ч.: каучук СКС-30АРКМ-15 - 100,0; сера - 2,0÷4,5; альтакс - 2,0÷4,0; окись цинка - 5,0÷7,0; стеарин - 1,5÷5,0; наполнитель - 50,0÷100,0.

Техническим результатом является утилизация отхода водо- и газоочистки - отработанного активированного угля в качестве малозольного углеродсодержащего наполнителя с высокой удельной поверхностью, снижение себестоимости и улучшение физико-механических показателей полученных высоконаполненных резиновых смесей.

Отработанный активированный уголь марок АГ-3 и СКТ представляет собой отход водоподготовки и водо- и газоочистки, а также отход производственного потребления. Уголь АГ-3 применяется на стадии концентрирования бутадиена и установки очистки воздушных выбросов путем озонирования в производстве синтетического каучука. Уголь СКТ-3 применяется для очистки воды от нефтепродуктов в системе котельных и тепловых станций (табл.1).

Отработанный активированный уголь предварительно измельчался на шаровой мельнице, а затем на дезинтеграторе типа 1А27 Рижского объединения «ЭКС» с производительностью 2,0 кг/ч и числом вращения ротора 8000 об/мин, что позволяло получать углеродсодержащий наполнитель с размером агломератов частиц порядка 5-40 мкм.

Удельная поверхность измельченных активированных углей, определенная по методу БЭТ, представлена в таблице 2. Согласно литературным данным (Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды [Текст] / А.Д.Смирнов. - Л.: Химия, 1982. - 168 с., с.10), верхняя граница удельной поверхности активированного угля БАУ может достигать 915 м²/г.

Технические результаты иллюстрируются примерами №1-7, представленными в виде табличных данных (см. табл.3). Опытные резиновые смеси изготавливали на лабораторных вальцах в соответствии с рецептурой, приведенной в табл.3, и вулканизовали в гидравлическом прессе при температуре 145±5°С в течение 45 мин.

Физико-механические показатели вулканизатов с использованием в качестве наполнителя отработанных активированных углей АГ-3 и СКТ-3 приведены в таблице 4. Физико-механические показатели вулканизатов контрольных образцов соответствуют данным прототипа.

Из таблицы 4 видно, что по примерам 1,3-6 показатели опытных образцов вулканизатов на основе каучука СКС-30АРКМ-5, наполненного отработанными активированными углями АГ-3 и СКТ-3, превосходят известные показатели по модулю при 300% удлинении, условной прочности при растяжении и сопротивлению раздиру.

Таблица 1Наименование показателейНормы АГ-3 (ГОСТ 2044-75)СКТ (ТУ № Д2ГУ-937-66)Размер гранул:  свыше 3,6 мм, %, не более0,42,0от 3,6 до 2,8 мм, %, не более3,08,0от 2,8 до 1,5 мм, %, не более86,0не регламентируетсяот 1,5 до 1,0 мм, %, не более10,080Прочность на истирание, %, не менее75,065,0Содержание влаги, %, не более5,05,0Суммарный объем пор по воде, см³/г0,8-1,0ФиксируетсяДинамическая активность по бензолу, мин, не менее40,050Таблица 2Тип измельченного активированного угляУдельная поверхность, м²/гАГ-3680отработанный АГ-3 со стадии очистки бутадиена156-324отработанный АГ-3 с установки озонирования253-495СКТ810отработанный СКТ с ТЭЦ-1 (г.Воронеж)320-590отработанный СКТ с котельной УТЭСиК (г.Нововоронеж)340-635

Таблица 3ИнгредиентыКонтрольный образецНомер примера1234567Бутадиен-стирольный каучук СКС-30АРКМ-15100,0100,0100,0100,0100,0100,0100,0100,0Сера2,02,01,52,03,04,54,55,0Альтакс2,02,01,52,03,04,04,04,5Оксид цинка5,05,04,05,06,07,07,07,5Стеарин1,51,51,51,53,05,05,05,5Графитовый наполнитель (ГН-7)50,0-------АГ-3 отработанный-50,050,0-75,0100,0-120,0СКТ-3 отработанный---50,0--100,0-

Таблица 4Наименование показателяКонтрольный образецНомер примера1234567Модуль при 300%-ном удлинения, МПа3,45,13,35,35,65,25,13,3Условная прочность при растяжении, МПа122,2128,0108,5132,0126,9123,1124,393Относительное удлинение при разрыве, %847730810710705665650430Остаточное удлинение181729151412116Сопротивление раздиру, кН/м3640314040373829

Изобретение относится к резиновой смеси и может быть использовано при производстве резинотехнических изделий и строительных материалов, например, в качестве эластичной добавки в различных покрытиях. Резиновая смесь содержит, мас.ч.: каучук СКС-30АРКМ-15 - 100, серу - 2,0-4,5, альтакс - 2-4, окись цинка - 5-7, стеарин - 1,5-5,0, углеродсодержащий наполнитель - 50-100. Углеродсодержащим наполнителем является отработанный активированный уголь с зольностью менее 3,1 мас.% и удельной поверхностью свыше 150 м²/г. Техническим результатом является утилизация углеродсодержащих отходов водо- и газоочистки, расширение круга наполнителей резиновых смесей, улучшение физико-механических показателей полученных высоконаполненных резиновых смесей и снижение себестоимости. 4 табл.

Резиновая смесь на основе карбоцепного каучука СКС-30АРКМ-15, включающая серу, альтакс, окись цинка, стеарин и углеродсодержащий наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве углеродсодержащего наполнителя она содержит отработанный активированный уголь с зольностью менее 3,1 мас.% и удельной поверхностью свыше 150 м²/г при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Каучук СКС-30АРКМ-15100Сера2,0-4,5Альтакс2-4Окись цинка5-7Стеарин1,5-5,0Указанный углеродсодержащий наполнитель50-100