Науково-технічні основи розробки еластомерних композиційних матеріалів для ресурсозберігаючих технологій

Показано, що застосування аліфатичних амінів дозволяє підвищити міцність зв'язку в системі еластомерна матриця-вулканізат, але кращі показники досягаються при застосуванні аміносмоляних композитів, отриманих сплавлінням компонентів: систем аміновоску зі смолами октофор N та октофор 10S (композити АВN та АВS) (табл. 8).

Таблиця 8.

Властивості прошаркових гум, які вміщують аміносмоляні композити

Показник	Без добавок	Октофор N 2 мас.ч.	Октофор 10S, 2 мас.ч.	Композит аміновоску з октофором N ( АВN) , 4 мас.ч.	Композит аміновоску з октофором 10S (АВS), 4мас.ч.
Умовне напруження при 300% подовженні, МПа	13,2	13,0	14,1	13,4	13,9
Умовна міцність при розтязі, МПа: при25С	25,8	25,5	26,3	26,8	27,2
після старіння 1000С х 72 год, %	-41	-37	-36	-32	-30
Відносне подовження, %: при 25 С	525	545	530	530	535
після старіння 1000С х 72 год, %	-22	-24	-19	-18	-13
Опір багаторазовому розтягуванню, тис. циклів	20,4	21,2	23,5	28,0	29,5
Теплоутворення, С	95	92	96	90	88
Характеристики стику гумова суміш - вулканізована поверхня
Умовна міцність при розтязі, МПа при 25С	19,5	20,5	20,7	21,2	21,9
після старіння 1000С х 72 год, %	-17	-20	-18	-14	-12
Динамічна витривалість (=100%), тис. циклів
при 250С	400	420	435	485,7	500,8
після старіння 1000С х 72 год, %	-73	-72	-68	-60	-56

Дані композити мають підвищену міжфазну активність і є кращими з огляду на їх спроможність насичувати поверхню еластомерів. При цьому значення аміновоску зводиться до полегшення транспортування смол на поверхню еластомеру, де вони виконують функції модифікаторів клейкості. При цьому полегшується затікання гумової суміші до мікронерівностей та тріщин поверхні відшорскованого протектора шини, яка відновлюється. Це приводить до підсилення міжфазної взаємодії, що підтверджується визначенням міцності зв'язку в системі гумова суміш - вулканізат .

Насичення поверхні модифікаторами забезпечує суттєве підвищення клейкості гумових сумішей, а також збереження її на достатньо високому рівні протягом довгого часу. Причому, при збільшенні часу зберігання гумової суміші виграш з клейкості модифікованих композицій стає більш очевидним (рис.5).

Показано, що додаткове підвищення міцності зв'язку між відшорсткованою поверхнею та гумовою сумішшю, яка накладається, може бути досягнуто при використанні модифікаторів у протекторних гумах і в клейовій композиції.

Значне підвищення клейкості модифікованих гумових сумішей дозволило запропоновувати використовувати розроблені еластомерні композиції з аміносмоляними композитами для відновлювального ремонту без застосування клею.

Рисунок 5. Відносна клейкість прошаркових гум, які містять модифікатори.

1 - аміновіск; 2 - октофор N; 3 - октофор 10S;

4 - композит АВ+октофор N; 5 - композит АВ+октофор 10S

Результати досліджень показали, що застосування таких композицій дозволяє отримувати дубльовані системи, які за якістю не поступаються системам з використанням клею (табл. 10). Отримані дані мають безсумнівно практичний інтерес, оскільки можливе виключення розчинників з технологічного процесу, що приведе до поліпшення умов праці, а також зменшення дефектності відновлених шин, яка може виникати через недостатню сушку клею. При цьому також може спрощуватися технологія відновлювального ремонту автопокришок.

Таблиця 10.

Властивості дубльованих зразків з використанням прошарово-клейових сумішей

Показник	Серійна	Тип модифікатору
		Композит аміновоску з октофором N (АВN)	Композит аміновоску з октофором 10S (АВS)
Умовна міцність при розтязі, МПа: при 250С	18,9	19,9	21,8
після старіння 1000С х 72 год,%	-41	-15	-17
Втомлена витривалість ( = 100%), тис. циклів: при 250С	350	425,8	490
після старіння 1000С х 72 год	90	195	238,7

Таким чином, реалізована ресурсозберігаюча технологія, яка передбачає застосування методів поліпшення якості відновлювального ремонту автопокришок за рахунок підбору модифікаторів, які забезпечують значне підвищення адгезії в системі еластомерна композицій - відшорсткована поверхня. При цьому, застосування розроблених прошарових гумових сумішей гарантує відсутність браку при вулканізації (з розшарування покришки), збільшує до 10% ресурс відновлених шин, і при виключенні клею, значно поліпшуються умови праці та екологічна ситуація на шиноремонтних підприємствах. Розроблені композиції пройшли апробацію в умовах НДІ ВГШ, та в промислових умовах шиноремонтних заводів України.

В четвертому розділі розглянуто питання вдосконалення ресурсозберігаючої технології використання продуктів подрібнення зношених гумових виробів за рахунок їх поверхневої модифікації.

Одним з перспективних напрямків використання продуктів подрібнювання гумових виробів є створення композиційних еластомерних матеріалів, що містять подрібнений вулканізат (ПВ). Однак додавання гумової крихти або подрібненого вулканізату до складу еластомерних композицій призводить до істотного зниження їх основних фізико-механічних характеристик. Причиною зниження механічних показників еластомерних композицій є насамперед слабка взаємодія на межі розділу вулканізована поверхня - еластомерна матриця, особливо при використанні подрібненого вулканізату з розміром частинок більше за 0,8 мм, а також поява локальних перенапружень в системі, що прискорює процеси руйнування матеріалу при експлуатації під дією як статичних, так і динамічних навантажень. Для усунення цього недоліку доцільним є поверхнева модифікація подрібнених вулканізатів, яка дозволяє збільшити реакційну здатність їх поверхні та підсилити взаємодію на міжфазних межах.

Показано, що умовою збільшення міцності зв'язку між еластомерною матрицею та вулканізованою поверхнею є підвищена концентрація активних речовин на межі розділу фаз. В разі відновлювального ремонту шин збільшення концентрації активних речовин на міжфазних межах досягається об'ємною модифікацією гумових сумішей речовинами, які здатні до насичення поверхні. У разі використання подрібненого вулканізату активні речовини доцільно наносити на його поверхню, тобто виконувати поверхневу модифікацію.

Розроблено основи технології створення композицій для оброблення поверхні подрібненого вулканізату з метою підвищення ступеня сумісності його з еластомерною матрицею - модифікуюче-регенеруючі композиції (МРК).

В основу створення технологій модифікації подрібненого вулканізату покладені такі постулати:

- активні речовини повинні підвищувати сумісність фаз та агезійну міцність в системах каучук-еластомерний наповнювач.

- вибір компонентів МРК здійснюють з урахуванням того, що в подрібнених вулканізатах є значна кількість активних центрів вихідного еластомеру, що не прореагували при вулканізації, а при механічному обробленні на обладнанні виникають додаткові центри, що містять кисень, в основному з гідроксильними і карбоксильними групами.

- для покращення проникнення модифікаторів до частинок подрібненого вулканізату необхідно додатково застосовувати деструктуючі агенти.

- сполуки для оброблення повинні мати поверхнево-активні властивості для зниження поверхневої енергії та посилення затікання еластомерної матриці в тріщини ПВ, за рахунок чого повинна також підвищуватися міжфазна взаємодія в системі модифікований ПВ - еластомерна матриця за рахунок фізичної складової.

Для перевірки даних постулатів виконано аналіз властивостей еластомерних матеріалів, які містять подрібнений вулканізат, оброблений різними видами модифікуюче-регенеруючих композицій.

Для протікання процесів часткової деструкції полісульфідних зв'язків запропоновано використовувати органічні дисульфіди, які серійно використовуються у гумовій промисловості.

Найбільш розповсюдженим на підприємствах гумової галузі є валкове обладнання. Виходячи з цього, спочатку була розроблена технологія поверхневого оброблення подрібненого вулканізату з використанням змішувальних вальців.

Ефективність процесу оброблення поверхні ПВ оцінювали на підставі аналізу фізико-механічних властивостей вулканізатів з його вмістом.

Здатність аліфатичних амінів, зокрема аміновоску, підвищувати сумісність різних еластомерів застосована при обробленні поверхні подрібненого вулканізату. Крім цього, азотовмісні речовини з однієї сторони можуть утворювати зв'язки з активними кисневмісними групами на поверхні ПВ, а з іншої сторони взаємодіяти з дисульфідами, активуючи їх розпад, а також, завдяки прояву амінами властивостей ПАР, вони можуть сприяти кращому диспергуванню ПВ в еластомерних композиціях. Але більш ефективним, як і при відновлювальному ремонті шин, є застосування композитів аміновмісних сполук з феноло-формальдегідними смолами.

Встановлено (рис. 6), що використання сплаву аміновоску з сірковмісною феноло-формальдегідною смолою октофор 10S (композиту АВS) дозволяє значно підвищити ефективність застосування подрібнених вулканізатів в порівнянні з використанням індивідуальних компонентів.

Рис.6 Підвищення умовної міцності гум, які містять 20 мас.ч. подрібненого вулканізату, обробленого системами аміновіск + смола октофор 10S в порівнянні з необробленим ПВ

Показано, що оброблення поверхні гумової крихти системою добавок у вигляді сплаву є більш доцільним також з точки зору здійснення самого процесу оброблення на валковому обладнанні. Встановлено, що при обробленні поверхні подрібненого вулканізату такими добавками час оброблення скорочується на 15-20% у порівнянні з індивідуальним використанням компонентів систем. Оброблення аміно-смоляними композиціями забезпечує, з одного боку, збільшення площі фактичного контакту між фазами, а з другого, призводить до кращого розподілу подрібненого вулканізату в матриці еластомеру. Додаткове підвищення властивостей гум, спостерігається при додаванні в систему для оброблення ПВ ароматичних діамінів , особливо стійкості до теплового старіння.

Підтвердженням високої ефективності використання композиту АВS не тільки з точки зору підвищення сумісності фаз, але з урахуванням збільшення площі контакту, є результати дослідження властивостей модельних гум при різних методах введення ПВ та модифікаторів до гумових сумішей (табл. 11).

Таблиця 11

Властивості модельних гум на основі НК та СКМС-30 АРКМ-15, які містять 25 мас.ч. ПВ

Показники	Без добавок	ПВ без оброблення	ПВ без оброблення + композит АВS	ПВ, оброблений композитом АВS
Умовне напруження при 300% подовження. МПа	6,2	5,8	5,6	6,0
Умовна міцність при розтязі, МПа: при 25 0С	16,5	8,2	9,0	16,0
старіння 1000С х 24 год, %	-38,3	-39,2	-34,4	-33,2
Відносне подовження, %:
при 25 0С	510	390	410	490
старіння 1000С х 24 год, %	-17,6	-15,4	-14,5	-9,2
Опір багаторазовому розтягуванню (е=150%), тис. циклів	12,5	8,3	12,9	19,6

Застосування для оброблення аміносмоляних композитів дозволяє ефективно обробляти подрібнений вулканізат з більшим розміром часток, які є значно дешевшими за дрібну крихту, а також збільшувати вміст обробленого вулканізату в еластомерних композиціях при одержанні гум з комплексом властивостей, які задовольняють вимогам ( табл.12).

Таблиця 12

Властивості протекторних гум, які вміщують подрібнений вулканізат (розмір частинок до 3 мм), оброблений композицією АВS

Показник	Без ПВ	ПВ (0,8 мм) без оброблення 20 мас.ч.	ПВ, оброблений композитом АВS, мас.ч.
			10	20	30
Умовне напруження при 300% подовження, МПа	7,2	6,7	7,8	8,3	8,8
Умовна міцність при розтязі, МПа: при 25 0С	17,2	11,8	16,5	16,2	15,5
після старіння 1000С х 72 год, %	-27,3	-29,7	-21	-23,2	-22,5
Відносне подовження, %: при 25 0С	515	410	530	510	500
після старіння 1000С х 72 год	300	280	320	305	300
Опір багаторазовому розтягуванню (е=150%), тис. циклів	21,5	15,0	22,5	20,1	18,5
Зносостійкість, м3/ТДж	110	115	105	95	93

Відомо, що до еластомерних матеріалів, які використовуються виготовлення для різних видів гумових виробів вимоги також різні, з цією метою проведено комплекс робіт з вдосконалення модифікуюче-регенеруючих композицій з урахуванням їх вартості та впливу на властивості вулканізатів.

З метою покращення випускної форми аміновоску запропоновано його комбінація з колоїдною кремнєкислотою марки БС-100 (композит АВБ), яка проявляє також більшу ефективність завдяки додатковій взаємодії амінів з оксидом кремнію, а також комбінація аміновоску з кремнійорганічними етерами типу ЕКО-6 - композит АВЕ (рис.7). Такі композиції можуть бути рекомендовані для обробки подрібненого вулканізату, наприклад зі зношених гумовотехнічних виробів.

Рис.7 Узагальнена зміна умовної міцності при розтязі (а) та опору багаторазовому розтягуванню (б) гум на основі карболанцюгових ненасичених каучуків, які містять 25 мас.ч. подрібненого вулканізату, обробленого аміновоском і композитами аміновоску з білою сажею (АВБ) та з кремнієорганічним етером (АВЕ) у порівнянні з необробленим ПВ.

З метою розширення асортименту добавок для оброблення поверхні подрібненого вулканізату, та приймаючи до уваги механізм підвищення ефективності використання ПВ, запропоновано застосовувати інші аміновмісні сполуки у складі аміносмоляних композитів.

Встановлено, що композити з використанням солей на основі аміновмісних сполук: діамінокарбоксилат (ДАS) і бензоат (БАS) амінів, стеарат моноетаноламіну (СМS) проявляють також високу ефективність при модифікації подрібненого вулканізату. Це підтверджується результатами досліджень властивостей гум різного призначення. Дослідні вулканізати характеризуються задовільними міцнісними властивостями, підвищеними стійкістю до теплового старіння та динамічного навантаження

Показано також, що як аміновмісний компонент може також використовуватися поліетиленполіаміни (ПЕПА), так як відома їх позитивна роль в процесах модифікації каучуків, крім цього раніш було показано що аміносолі на основі ПЕПА та феноло-формальдегідних смол мають знижену токсичність, на відміну від індивідуальних поліетиленполіамінів. Для обробки поверхні ПВ застосовано композити на основі ПЕПА та сірковмісної ФФС (ПS), а для покращання диспергування компонентів до композитів на основі ПЕПА додавали стеаринову кислоту (композит СПS).

Оброблення даними складами шорсткувальної гумової крихти показала, що за ефективністю дії композиції з використанням ПЕПА близькі до композиту АВS.

Виконано також комплекс робіт з використання в якості амінної складової продуктів доробки фосфатидних концентратів, які утворюються при виробництві та очищенні рослинних олій і містять у своєму складі аміновмісні сполуки, зокрема, фосфатидилетаноламін, фосфатидилхолін та інші.

Аналіз результатів визначення комплексу властивостей еластомерних композицій різного призначення показав принципову можливість застосування для оброблення поверхні ПВ композиту фосфатидних концентратів зі смолою октофор 10S - продукт ФКS

Ефективність дії даних аміновмісних композитів пов'язана з підвищенням рівня міжфазної взаємодії, що підтверджується визначенням міцності зв'язку модельних систем «повторний вулканізат-гума» як при статичному та динамічному навантаженні.

Таким чином, показана можливість використання композитів на основі смоли октофор 10S з різними аміновмісними сполуками для ефективного оброблення поверхні гумової крихти.

З метою заміни смоли октофор 10S в модифікуюче-регенеруючих композиціях при стабільній поверхневій активності композитів та її адгезійної здатності виконано робіт по визначенню можливості застосування інших фенолформальдегідних смол, наприклад смоли типу 101К або 101АМ. Ці смоли використовуються як напівфабрикат при отриманні смоли октофор 10S та мають близькі значення поверхневої енергії. З метою наближення структури даних смол до сірковмісних, та враховуючи те, що модифікуюче-регенеруючі композити отримують шляхом сплавляння компонентів при підвищених температурах, була зроблена спроба синтезувати сірковмісну смолу додаванням сірки до смоли 101АМ. Результати досліджень показали, що оптимальним є вміст сірки в композиції 8-10% мас за відношенням до смоли, а співвідношення аміновмісної складової до смоляної практично аналогічний раніш розглянутим, а за ефективністю дії композит з використанням смоли 101АМ практично не поступається композиту АВS.

З метою розширення асортиментів добавок для оброблення поверхні подрібненого вулканізату досліджено також можливість застосування смоли Фенодон-S, що отримана на основі сировини фенольного виробництва та містить поліциклічні феноли, які стабілізовані сіркою (розробка ТОВ НПО “Інкор та К?”, м. Донецьк). Здійсненно порівняння ефективності дії даної смоли зі смолами октофор 10S та смолою 101 АМ . Результати аналізу комплекс властивостей гум різного призначення з використанням ПВ, обробленого цими смолами показали, що за ефективністю дії смола Фенодон S займає проміжне значення між смолою Октофор 10S та смолою 101 АМ (рис. 8).

При застосуванні аміносмоляного композиту на основі смоли Фенодон S його ефективність наближається до композитів з використанням смоли октофор 10S

Таким чином, показана можливість використання інших композитів замість сплаву з використанням смоли октофор 10S, при цьому в залежності від призначення гумової композиції можна використовувати композиційні добавки різної ефективності та вартості.

Особливо треба відзначити ефективність застосування модифікованого аміносмоляними композитами шорсткувального ПВ у складі протекторних гумових сумішей, які використовуються при відновлювальному ремонті покришок. Наявність в протекторних гумах відновлених шин подрібненого вулканізату, який модифіковано композитами типу АВS , дозволяє значно підвищити міцність зв'язку між шорсткованим протектором і еластомерною композицію за рахунок особливих властивостей модифікатора - здатністю насичувати міжфазні поверхні та підсилювати взаємодію в зоні контакту.

Рисунок 8. Зміна умовної міцності при розтязі гум, що містять 25 мас.ч. ПВ, обробленого різними смолами в порівнянні з необробленим ПВ

Аналіз отриманих даних показує, що застосування поверхневого оброблення подрібненого вулканізату модифікуюче-регенеруючими композитами є ефективним шляхом удосконалення еластомерних композиційних матеріалів, отриманих за ресурсозберігаючими технологіями використання вторинної сировини.

В п'ятому розділі надано результати розробки технологічних параметрів застосування модифікуюче-регенеруючих композитів для оброблення поверхні подрібненого вулканізату та створення еластомерних матеріалів для ресурсозберігаючих технологій на підприємствах гумової галузі.

Як відомо, комплекс властивостей полімерних матеріалів визначається не тільки якісним складом компонентів, але й технологічними параметрами виготовлення та переробки. Це стосується також і процесів поверхневого оброблення подрібненого вулканізату. Тому виконано комплекс робіт з визначення впливу технологічних параметрів та обладнання для оброблення на ефективність використання подрібненого вулканізату в еластомерних композиційних матеріалах.

Технологічні параметри оброблення гумової крихти на валковому обладнанні вибрано виходячи з виконаних експериментів на лабораторних вальцях. Загалом процес оброблення на валковому обладнанні складається з таких стадій:

«пропуск» подрібненого вулканізату на тонкому зазорі для попереднього підігрівання та усереднення;

введення, в залежності від застосованих компонентів, активуючих, регенеруючих і модифікуючих компонентів;

введення технологічних добавок

остаточна доробка отриманої композиції.

В результаті такого оброблення отримуємо композитний еластомерний матеріал, який може застосовуватися для виготовлення гумових виробів різного призначення.

З метою розширення способів оброблення поверхні ПВ розроблено технологічні процеси з використанням обладнання, яке застосовується в гумовій промисловості.

Розглянуто можливість застосування розроблених модифікуючих композицій для оброблення подрібненого вулканізату в агрегаті ШМДГ (шприцмашина-девулканізатор гуми), який застосовують для отримання регенерату термомеханічним методом, зокрема на Сумському заводі ГТВ.

Аналіз результатів досліджень еластомерних матеріалів, які містять оброблений оптимальними композиціями подрібнений вулканізат на вальцях промислового призначення та в ШМДГ, показує переваги останнього, особливо при збільшенні вмісту подрібненого вулканізату в гумових сумішах (рис.9 ).

Встановлено, що застосування подрібненого вулканізату, обробленого в ШМДГ, в гумах промислового призначення, зокрема протекторних для вантажних шин, є ефективним. Технологічні властивості гумових сумішей з обробленим ПВ є кращими в порівнянні з необробленим. Вулканізати відзначаються кращим опором до старіння, а також підвищеними втомними характеристиками. Треба відзначити, що при застосуванні ШМДГ за рахунок більш інтенсивної термомеханічної дії оптимальні концентрації модифікаторів можна знизити на 25-30%. Крім цього, сам процес оброблення подрібненого вулканізату доцільно здійснювати при температурах нижчих за ті, що прийнято при виробництві регенерату приблизно на 50-600С, що дозволяє економити також енергоспоживання в процесі модифікації ПВ.

З метою підвищення ефективності обробки поверхні подрібненого вулканізату та спираючись на розроблений режим обробки на валковому обладнанні запропоновано при обробці в ШМДГ використовувати системи аміносмоляних композитів та добавок з використанням ароматичних амінів

Схема технологічного процесу передбачає використання на першій стадії двочерв'ячного змішувача типу СМ-200 для попереднього усереднення гумової крихти, а потім безпосередньо ШМДГ. Запропоновано додавати до СМ-200 композити з ароматичними діамінами, а на другій стадії до ШМДГ - аміносмоляні добавки. Результати досліджень показали переваги такого режиму обробки поверхні подрібненого вулканізату.

Рис. 9 Зміна умовної міцності при 25⁰С (а) та після старіння (б) гум, які містять оброблений на вальцях та в ШМДГ подрібнений вулканізат в порівнянні з необробленим

Але, черв'ячні девулканізатори є специфічним обладнанням, яке використовується в основному при виробництві регенерату. Тому, розроблена технологія оброблення поверхні подрібненого вулканізату із застосування змішувачів з Z -подібними лопатями та гумозмішувачів закритого типу періодичної дії

Здійснено порівняльне оцінювання ефективності дії розроблених модифікуюче-регенеруючих композитів при обробленні подрібненого вулканізату різного отримання (механічним подрібненням за кріогенною технологією та за позитивних температур) в промислових умовах, як на валковому обладнанні, так і в змішувачі Z -подібними лопатями.

Встановлено, що для подрібненого вулканізату, який отримано за кріогенною технологією, більш ефективним методом модифікації є її механічне диспергування на валковому обладнанні, що забезпечує додаткове розвинення гладкої поверхні частинок даного типу вулканізату. При обробленні такого ПВ в лопатевому змішувачі ефект модифікації виявляється незначним. Відпрацьовано температурно-тимчасові режими модифікації поверхні крихти в змішувачі та вибрано оптимальні. Аналіз результатів фізико-механічних досліджень еластомерних композитів показав, що для композицій на основі аліфатичних амінів і поліамінів зі смолою октофор 10S, оброблення в змішувачі та на вальцях практично рівнозначне. Встановлено також, що для оброблення в змішувачі бажано використовувати ПВ з розміром частинок до 1 мм, тоді як при обробленні на валковому обладнанні розмір може бути підвищений до 3-5 мм.

Таким чином, показано, що оброблення поверхні подрібненого вулканізату можна здійснювати також в лопатевому змішувачі, але при цьому є певні обмеження з виду ПВ і розміру його часток.

Одним з основних типів обладнання гумової галузі, яке використовується для виготовлення еластомерних композицій є гумозмішувачі закритого типу періодичної дії. На відміну від валкового обладнання, в камері гумозмішувача за рахунок геометричних параметрів роторів і камери реалізуються більш високі напруження зсуву. Тому застосування гумозмішувачів для одержання модифікованого подрібненого вулканізату є актуальною задачею. З метою визначення оптимальних параметрів оброблення гумової крихти в гумозмішувачі здійснено дослідження впливу коефіцієнту завантаження та температури процесу обробки в гумозмішувачі, на ефективність застосування гумової крихти в еластомерних композиціях. Аналіз залежності умовної міцності гум, які містять оброблений вулканізат від параметрів перероблення подрібненого вулканізату в гумозмішувачі в присутності аміносмоляних композитів з використанням фосфатидних концентратів показав, що оптимальним є коефіцієнт завантаження 0,8, а температура оброблення 130?С на відміну від досить високих температур (180-200?С) при виготовленні регенерату в девулканізаторі.

Таким чином, показана можливість застосування різного обладнання для реалізації процесів модифікації поверхні подрібненого вулканізату. При цьому в залежності від подальшого використання отриманих композиційних матеріалів можна застосовувати різні за активністю модифікатори та обладнання, враховуючи дані таблиці 13, при цьому спостерігається зниження енергоспоживання та використання подрібненого вулканізату з розміром частинок більший, ніж використовується при виробництві регенерату.

На підставі розроблених науково-технічних основ створення еластомерних матеріалів з використанням подрібненого вулканізату здійснено широке випробування та впровадження у виробництво технологій модифікації його поверхні і створення еластомерних матеріалів різного призначення за ресурсозберігаючими технологіями.

Для практичного застосування модифікації подрібненого вулканізату в промисловості розроблено технічні умови та впроваджено виготовлення модифікуючи-регенеруючих композитів. З урахуванням технологічних особливостей оброблення модифікуюче-регенеруючими композитами подрібненого вулканізату в ШМДГ розроблені технічні вимоги на продукт перероблення подрібненого вулканізату - модифікат МШТ.

Таблиця 13.

Ефективність оброблення подрібненого вулканізату на гумоперероблюючому обладнанні

Параметри	Вальці	ШМДГ	Змішувач із Z -подібними лопатнями	Гумозмішувач типу ГЗ-250-30	Виробництво регенерату РШТ
Розмір частинок ПВ, мм	до 8,00	до 2,0	до 1,0	до 2,0	0,8
Температура процесу, 0С	60ч80	120ч130	100ч110	120ч130	180ч220
Вміст модифікаторів (композит АВS), мас.ч.	4,0ч4,5	1,8ч2,2	3,0ч3,5	2,5ч3,0	-
Якість еластомерних композицій з ПВ, бали (10 - найвищий)	7	10	6	8	3

Модифікат МШТ використано у складі еластомерних композицій, призначених для виготовлення елементів шин і гумотехнічних виробів. Результати досліджень підтверджують ефективність його застосування в шинних гумах різного призначення: протекторних та обкладальних (каркас та брекер), а також для гумових сумішей, які застосовуються при виготовленні широкого спектра гумотехнічних виробів. Наприклад, при дослідженні властивостей протекторних гум, дослідні вулканізати з 25 мас.ч. МШТ мають рівень властивостей, що відповідає вимогам. При цьому додавання модифікату МШТ значно покращує опір багаторазовим деформаціям та розростанню тріщин (табл.14). В деяких випадках, у залежності від вимог, вміст модифікату МШТ може бути збільшено до 50 мас.ч. на 100 мас.ч. каучуку.

На підставі здійснених досліджень розроблено рецептури промислового призначення. При застосуванні технології оброблення поверхні ПВ та рецептур протекторних еластомерних композицій з ПВ в умовах шиноремонтних підприємств встановлено, що гумові суміші з модифікованим ПВ мають набагато кращі пластоеластичні та технологічні властивості у порівнянні з гумовою сумішшю, що містить необроблений ПВ. За комплексом фізико-механічних властивостей отримані вулканізати відповідають встановленим нормам. При здійсненні технологічного процесу відновлення покришок з використанням дослідних протекторних гумових сумішей ускладнень не виникало. Треба відмітити, що при вулканізації суттєво скоротився відсоток розшарування в системі старий протектор-новий протектор. Застосування модифікованого ПВ в складі протекторних гум знижує також брак при експлуатації відновлених шин. Це, мабуть, пов'язано з поліпшенням клейкості гумових сумішей через вміст комплексних добавок на основі феноло-формальдегідного сірковмісного олігомеру аналогічно їх дії в складі прошаркових гумових сумішей, та значного підсилення взаємодії в міжфазних шарах.

Модифікований шорсткувальний подрібнений вулканізат застосовано в протекторі різних за розміром покришок. Виготовлені дослідні партії покришок на шинному заводі «Червоний трикутник» (м.Санкт-Петербург), шиноремонтному заводу в м. Невинномиськ, Бакинського шинного заводу та НДІ ВГШ.

Таблиця 14

Властивості протекторних гум, які містять 25 мас.ч. модифіката МШТ

Показники	Без ПВ	Необроблений ПВ	Модифікат МШТ
Клейкість, КПа
через 2 год	4,5	4,0	4,2
через 24 год	2,3	2,0	2,9
через 48 год	1,5	1,1	1,9
В'язкість за Муні при 1200С, од	45	51	47
Характеристики за реометром при 1550С:
ML, дН м	8,7	8,9	8,8
MH, дН м	36,8	30,5	36,1
tS, хв.	7,2	7,0	7,1
t90, хв.	15,3	15,8	14,8
RV, хв-1	12,3	11,4	12,9
Умовне напруження при 300% подовження, МПа	10,5	8,6	10,0
Умовна міцність при розтязі, МПа: при 250С	19,1	11,0	18,6
після старіння 1200 С х 12 год., %	-30,1	-27,3	-26,8
Відносне подовження при розриві, % : при 250С	525	450	510
після старіння 1200 С х 12 год., %	-52	-57	-52
Зносостійкість, м3/ТДж	70	70	68
Опір багаторазовому розтягуванню (е=100%), тис. цикл: при 250С	47,8	62,4	120,5
Опір утворенню тріщин, тис. циклів
до 12 мм	170,0	165,0	287,0

Здійснено експлуатаційні випробування відновлених шин в умовах автотранспортних підприємств та Інгулецького гірничо-збагачувального комбінату, які показали, що ресурс відновлених покришок, які містять в протекторі модифікований подрібнений вулканізат на рівні з покришками, в які його не було додано.

В умовах ВО «Азовкабель» випробувано технологічний процес оброблення відходів виробництва - облою при вулканізації формових ГТВ, на валковому обладнанні у присутності аміновмісних модифікаторів та технологічних добавок. Результати випробувань показали, що додавання модифікованих вулканізованих відходів до 50 мас. % забезпечує отримання якісних виробів.

Необхідно відзначити, що застосування модифікованого ПВ у складі гумових композицій для виготовлення різного типу гумотехнічних виробів дозволяє значно зменшити вміст каучуку в композиціях без погіршання якості виробів. Гумові суміші та вироби, які містять модифікований ПВ задовольняють технічним вимогам як за фізико-механічними показниками, так за зовнішнім виглядом.

Широке застосування модифікат МШТ та модифікований подрібнений вулканізат знайшли при виробництві гумотехнічних виробів різного типу. В залежності від призначення виробів і вимог до комплексу їх властивостей рекомендовано застосовувати різні типи композицій для модифікації поверхні подрібненого вулканізату. Випробування та впровадження рецептур гумових сумішей з модифікованим ПВ на підприємствах галузі, зокрема, ЗАТ «Каучук» (м. Маріуполь), ВАТ «Сумський завод ГТВ», КП «Гніванський ШРЗ», ВАТ “Запорізький шиноремонтний завод”, ВАТ “Миколаївський шиноремонтний завод” показало переваги розроблених методів перед існуючими. Використання модифікованих прошарових гум в процесах відновлювального ремонту покришок на шиноремонтних заводах дозволило також значно підвищити ресурс відновлених шин.

Крім виготовлення ГТВ, широке застосування знайшов модифікат МШТ і модифікований подрібнений вулканізат й при виготовленні гумових композицій для елементів взуття, зокрема, на ЗАТ «Еластомер» (м. Горлівка) та ТОВ «Валтекс-Гума) (м.Біла Церква).

Таким чином, розроблено основи створення еластомерних матеріалів для застосування їх в ресурсозберігаючих технологіях процесу відновлення шин і використання вторинної сировини, ефективність яких підтверджують широке промислове випробування та впровадження на підприємствах України.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі вирішено актуальну науково-технічну проблему, яка полягає в розробці принципів створення еластомерних композиційних матеріалів для ресурсозберігаючих технологій.

Основні результати роботи можна сформулювати в наступних висновках:

1. На підставі аналізу науково-технічної та патентно-ліцензійної літератури здійснено узагальнення методів синтезу еластомерних композиційних матеріалів для використання їх в ресурсозберігаючих технологіях виготовлення гумових виробів. Показана актуальність застосування якісних еластомерних матеріалів для відновлювального ремонту покришок, а також пошуку методів ефективного використання продуктів подрібнення зношених гумових виробів за рахунок регулювання процесів в міжфазних шарах еластомерних композиційних матеріалів.

2. Виконано пошук речовин, які здатні підвищувати міжфазну взаємодію на основі вивчення структурно-хімічних перетворень еластомерної матриці під впливом модифікуючих систем на основі аліфатичних амінів і кремнієорганічних сполук. Показано, що для забезпечення можливості виходу їх на межфазні межі потрібно вибирати дозування на межі метастабільного стану, щоб частина добавки була б зв'язаною з еластомером, а інша, за рахунок термодинамічної несумісності, була здатна виходити на поверхню. Встановлено, що перспективним є створення молекулярних комплексів різних за дифузійною активністю речовин, які пов'язані сильною фізичною (переважно, резонансною) взаємодією, а використання при цьому високоефективних поверхнево-активних речовин сприяє їх виходу на межі міжструктурних угруповань та підвищення рівня міжфазної взаємодії.

3. Розглянута можливість підвищення міцності зв'язку в еластомер -еласто-мерних системах. Показано, що підвищення адгезії між еластомерами обумовлено покращанням їх термодинамічної сумісності у присутності модифікуючих систем. Встановлено, що доцільним також є врахування енергії взаємодії між компонентами еластомерних систем. Застосування розроблених методів регулювання властивостей композицій дозволило підібрати добавки, які значно підвищують сумісність між різнополярними полімерами, що забезпечує одержання еластомерних композицій зі специфічними властивостями.

4. Розроблено методи вдосконалення еластомерних композиційних матеріалів, які забезпечують підвищення міцності зв'язку між еластомерною матрицею та вулканізованою поверхнею при ресурсозберігаючій технології відновлення зношених покришок. Показано, що застосування розроблених еластомерних матеріалів, які містять аміносмоляні композити, дозволяє значно підвищити рівень взаємодії в системі старий протектор - новий протектор, що дозволяє скоротити брак при вулканізації відновлених шин та збільшити їх ресурс.

5. Розроблено засади регулювання міцності зв'язку в системі еластомерна матриця - подрібнений вулканізат. Враховуючи поверхневі властивості та фізико-хімічну активність модифікаторів розроблені модифікуюче-регенеруючі композиції для оброблення поверхні подрібненого вулканізату (ПВ). Показано, що попереднє оброблення ПВ приводить до значного підвищення вмісту модифікованого подрібненого вулканізату у складі гумових композицій без суттєвого зниження їх фізико-механічних властивостей, та з використанням крупнодисперсного подрібненого вулканізату.

6. Розроблено та досліджено технологічні методи застосування моди-фікуюче - регенеруючих композитів з використанням різноманітного гумоперероблюючого обладнання. Показана доцільність застосування для поверхневої модифікації ПВ промислових вальців, черв'ячного девулканізатора, змішувача с Z-подібними лопатями, закритого гумозмішувача та показано переваги процесу в порівнянні з отриманням регенерату.

7. Розроблено практичні рекомендації створення еластомерних компо-зиційних матеріалів для ресурсозберігаючих технологій. На основі здійснених досліджень розроблені технічні умови на компоненти модифікуюче-регенеруючих композицій і подрібнений вулканізат, оброблений модифікаторами. На підприємствах України та країн СНД здійснено широке випробування еластомерних композицій, як для відновлювального ремонту автопокришок, так і з використанням модифікованого подрібненого вулканізату, що дало змогу впровадити основні положення роботи в промисловість.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНО У РОБОТАХ

1. Полімерні суміші та композити / [Євдокименко Н.М., Бурмістр М.В., Котов Ю.Л., Ващенко Ю.М. ]. Дніпропетровськ, 2003 - 223 с.

2. Модификация резин кремнийорганическими соединениями / [Г.А.Соколова, Ю.Н.Ващенко, З.В.Онищенко, С.Ф.Санникова.] - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1991. - 72с.

3. Ващенко Ю.Н. Повышение прочности связи между элементами многослойных резиноармированных изделий / Ю.Н.Ващенко, Г.А.Соколова, З.В.Онищенко. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1994. - 62с.

4. Ващенко Ю.Н. Выбор оптимальных дозировок смол и модифицирующих систем на их основе для улучшения комплекса свойств резин / Ю.Н.Ващенко, Г.А.Соколова, В.С.Кутянина, З.В.Онищенко// Каучук и резина. 1988. №10. - С.18-20.

5. Ващенко Ю.Н. Применение систем стабилизаторов на основе алифатических аминов в эластомерных композициях / Ю.Н.Ващенко, И.В.Малый, В.В.Вахненко, З.В.Онищенко // Промышленность СК, шин и РТИ. - 1988. - №8. - С.33-35.

6. Малый И.В. Модификация резиновых смесей полихлорметилор-ганосилоксанами / И.В.Малый, Г.А.Соколова, Ю.Р.Колесник, Ю.Н.Ващенко, З.В.Онищенко // Промышленность СК, шин и РТИ. - 1989. _- №9. - С.19-23

7. Захаров Ю.И. Новые модификаторы для многослойных резиновых изделий / Ю.И.Захаров, Г.А.Соколова, Ю.Н.Ващенко, З.В.Онищенко // Каучук и резина. - 1991. - №8. - С.15.

8. Соколова Г.А. О совмещении цис-полиизопрена с фторэластомерами / Г.А.Соколова, Ю.Н.Ващенко, М.У.Фисун, З.В.Онищенко // Каучук и резина. - 1992. - №5. - С.7,8.

9. Ващенко Ю.Н. Пути рационального использования резиновой крошки, образующейся при шероховке автопокрышек / Ю.Н.Ващенко, В.В.Вахненко, Ю.И.Захаров, З.В.Онищенко // Каучук и резина. - 1992. - №5. - С.11-14.

10. Санникова С.Ф. Использование систем на основе кремнийорганических эфиров для повышения качества эластомерных композиций./ С.Ф.Санникова, Г.А.Соколова, Ю.Н.Ващенко, З.В.Онищенко // Каучук и резина. 1993. №1. - С.23-25.

11. Струнина Т.Ю. Комплексные модифицирующие добавки к резинам для резино-металлических деталей / Т.Ю.Струнина, Ю.Н.Ващенко, Г.А.Соколова, З.В.Онищенко // Каучук и резина. - 1993. - №2. - С.35,36.

12. Ващенко Ю.Н. Разработка безклеевого способа восстановления крупногабаритных автомобильных шин / Ю.Н.Ващенко, В.В.Вахненко, А.Б.Щербаков, Г.А.Соколова, З.В.Онищенко // Производство и использование эластомеров. - 1993. - вып.8. - С.29-32.

13. Соколова Г.А Влияние полихлорметилорганосилоксанов на теплофизические и термомеханические свойства эластомеров. / Г.А.Соколова, Л.А.Шелковникова, Л.А.Косенко, С.Ф.Санникова, Ю.Н.Ващенко, З.В.Онищенко // Композицiйнi полiмернi матерiали. - 1993. - вып. 55. - С.41-44.

14. Ващенко Ю.Н. Использование модифицированного облоя производства товаров народного потребления в составе резин / Ю.Н.Ващенко, Т.Ю.Струнина, И.А.Сирченко, В.В.Вахненко, Е.А.Пархоменко, Л.М.Демьяненко // Производство и использование эластомеров. - 1994. - вып.4. - С.15-19.

15. Нужная Е.А. Применение полимерных добавок для повышения прочности связи протектор-брекер / Е.А.Нужная, Г.А.Соколова, И.Ф.Грабарь, Ю.Н.Ващенко, З.В.Онищенко // Производство и использование эластомеров. - 1994. - вып.5. - С.17-21.

16. Соколова Г.А. Изучение эффективности действия полихлорметил-органосилоксанов в эластомерных композициях / Г.А.Соколова, Ю.И.Захаров, Ю.Н.Ващенко, З.В.Онищенко // Каучук и резина. - 1994. - № 4. - С.6-8

17. Щербаков А.Б. Изучение активирующего действия алифатических аминов в эластомерных композициях / А.Б.Щербаков, В.В.Вахненко, Ю.Н.Ващенко, Г.А.Соколова // Каучук и резина. - 1994. - № 6. - С.27-30.

18. Щербаков А.Б. О возможности модификации каучуков общего назначения фторопластами / А.Б.Щербаков, Г.А.Соколова, Ю.Н.Ващенко, В.В.Вахненко // Каучук и резина. - 1995. - № 5. - С.20-22.

19. Щербаков А.Б. К вопросу регулирования антифрикционных свойств резин / А.Б.Щербаков, Ю.Н.Ващенко, В.В.Вахненко, В.П.Педан, Г.А.Соколова // Композиционные полимерные материалы. - 1996. - вып. 57. - С.101-107.

20. Осецкий Ю.Г. Изучение особенностей действия кремнийорганических модификаторов в эластомерной матрице методом диэлектрической релаксационной спектроскопи / Ю.Г.Осецкий, Г.А.Соколова, Ю.Н.Ващенко, И.А.Сирченко, Т.В.Данилейко, З.В.Онищенко // Композиционные полимерные материалы. - 1996. - вып. 57. - С.56-61.

21. Вахненко В.В. Взаимосвязь термодинамических и адгезионных свойств модифицированных бинарных систем эластомеров / В.В.Вахненко, Г.А.Соколова, И.А.Пинчук, Ю.Н.Ващенко, З.В.Онищенко // Производство и использование эластомеров. - 1999. - вып. 4.- С.22-24.

22. Ващенко Ю.Н. Модифицирующе-регенерирующие составы при переработке отходов резиновой промышленности / Ю.Н.Ващенко // Производство и использование эластомеров. - 1999. - вып. 5. - С.22-27.

23. Ващенко Ю.Н. Разработка методов повышения качества восстановительного ремонта крупногабаритных шин / Ю.Н.Ващенко // Производство и использование эластомеров. - 1999. - вып. 6. - С.22-26.

24. Ващенко Ю.Н. Анализ применения некоторых физико-химических мето-дов исследования для прогнозирования свойств эластомерных композиций / Ю.Н. Ващенко // Вопросы химии и химической технологии. - 1999. - № 2. - С.43-47.

25. Ващенко Ю.М. Розробка модифікувально-регенерувальних складів для обробки гумової крихти / Ю.М.Ващенко, В.І.Овчаров, І.А.Сірченко, Т.В.Ващенко // Хімічна промисловість України. - 1999. - № 6. - С.55-57.

26. Щербаков А.Б. Влияние активных добавок на адгезию в зоне контакта дублированных эластомеров / А.Б.Щербаков, Ю.Н.Ващенко, В.В.Вахненко, И.А.Пинчук, З.В.Онищенко // Производство и использование эластомеров. - 2000. - вып. 1. - С.15-17.

27. Александров А.Г. Оценка влияния типа модифицирующе-регенерирующих составов на эффективность модификации резиновой крошки / А.Г.Александров, Т.А.Солдатова, Ю.Н.Ващенко // Вопросы химии и химической технологии. - 2000. - № 4. - С.75-78.

28. Ващенко Ю.Н. Опыт использования модифицированной резиновой крошки при восстановительном ремонте шин / Ю.Н.Ващенко, Ю.И.Захаров, И.А.Сирченко, Л.В.Юрченко, Л.В.Гиржев // Вопросы химии и химической технологии. - 2000. - № 4. - С.81-84.

29. Ващенко Ю.Н. Изучение структурных изменений в эластомерных композициях под действием модификаторов класса алифатических аминов / Ю.Н.Ващенко, А.А.Протопопов, Т.В.Данилейко, В.А.Паталаха, Т.В.Ващенко // Вопросы химии и химической технологии. 2001. № 6. С.93-95.

30. Ващенко Ю.Н. Оценка свойств эластомерных композиций, содержащих модифицированную резиновую крошку / Ю.Н.Ващенко, А.Г.Александров, И.А.Сирченко, Ю.И.Захаров // Каучук и резина. - 2001. - № 5. - С.6-9.

31. Ващенко Ю.Н. Влияние модифицированной резиновой крошки на свойства эластомерных материалов / Ю.Н.Ващенко, А.Г.Александров, В.И. Овчаров // Вопросы химии и химической технологии. - 2001. - № 5. - С.62-65.

32. Ващенко Ю.М. Розробка композиційних модифікувально-регенерувальних добавок для обробки гумової крихти / Ю.М. Ващенко, О.Г. Александров, Т.В.Ващенко, І.А.Сірченко // Хімічна промисловість України. - 2002. - № 1. - С.42-46

33. Ващенко Ю.Н. Основные направления создания высокопрочных дублированных резиноармированных изделий / Ю.Н.Ващенко // Вопросы химии и химической технологии. - 2002. - № 5. - С.38-45.

34. Голуб Л.С. Застосування композитів на основі фенолформальдегідних смол для обробки поверхні подрібненого вулканізату / Л.С.Голуб, Ю.І.Захаров, Т.В.Данилейко, Ю.М.Ващенко // Вопросы химии и химической технологии. - 2004. - № 2. - С.120-123.

35. Ващенко Ю.Н. Применение модифицированного измельченного вулканизата в резинах для шин и РТИ / Ю.Н.Ващенко, Л.С.Голуб, Ю.И.Захаров, С.А.Мануилова, В.В.Савельев, В.В.Чепурный // Вопросы химии и химической технологии. - 2004. - № 5. - С.73-80.

36. Голуб Л.С. Изучение свойств композиционных материалов на основе полипропилена и измельченного вулканизата / Л.С.Голуб, А.Ю.Полоз, Ю.Н.Ващенко // Каучук и резина. - 2004. - №4. - С. 46.

37. Голуб Л.С. Изучение свойств эластомерных материалов, содержащих модифицированный измельченный вулканизат / Л.С.Голуб, Ю.Н.Ващенко // Вопросы химии и химической технологии. - 2005. - № 6 - С.136-138.

38 Голуб Л.С. Вивчення властивостей промислових еластомерних матеріалів, які містять подрібнений вулканізат / Л.С.Голуб, Ю.М.Ващенко // Вопросы химии и химической технологии. - 2007. №1. С.93-96.

39. Грицак О.А. Исследование свойств нового модификатора для повер-хностной обработки измельченного вулканизата / О.А.Грицак, А.С.Глебов, Ю.Н. Ващенко // Вопросы химии и химической технологии. - 2009. №3. С.93-96.

40. Голуб Л.С. Ефективність застосування подрібненого вулканізату в еластомер них композиціях з урахуванням адсорбції модифікуючи речовин на його поверхні / Л.С.Голуб, О.О.Грицак, М.В.Ніколенко, В.І.Хомюк, Ю.М.Ващенко // Вопросы химии и химической технологии. - 2011. № 1. С.42-48

41. А.С. 1781244 (СССР) МКИ С 08 L 9/02, С 08 К 13/02. Композиция для прослоечной резины / Ю.П.Завьялов, В.Н.Дедусенко, Г.А.Соколова В.В.Вахненко, Ю.Н.Ващенко, Ю.И.Захаров, З.В.Онищенко (СССР) - № 4888712/05; заявл. 27.07.90; опубл. 15.12.92. Бюл. № 46.

АНОТАЦІЯ

Ващенко Ю.М. Науково-технічні основи розробки еластомерних композиційних матеріалів для ресурсозберігаючих технологій. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.06 - технологія полімерних і композиційних матеріалів. - Державний вищий навчальний заклад «Український державний хіміко-технологічний університет». Дніпропетровськ, 2011.

Здійснено аналіз науково-технічної та патентно-ліцензійної літератури з питань ресурсозбереження в гумовій промисловості та показано, що актуальними є вдосконалення технологій відновлення зношених шин і процесів використання продуктів перероблення амортизованих гумових виробів із застосуванням еластомерних композиційних матеріалів з активними добавками.

Досліджено особливості структурно-хімічних перетворень еластомерної матриці у присутності аліфатичних амінів, кремнієорганічних сполук та модифікуючих систем на їх основі. Винайдені критерії підбору компонентів модифікуючих систем, які забезпечують перерозподіл компонентів в еластомерній матриці та їх вихід на міжфазні поверхні, підвищують термодинамічну сумісність компонентів і забезпечують високий рівень взаємодії на межах розділу фаз.

Розроблені основи створення еластомерних матеріалів, які забезпечують високоефективний відновлювальний ремонт зношених шин, а також принципи створення модифікуюче-регенеруючих композитів для оброблення поверхні подрібненого вулканізату, які дають змогу значно підвищити ефективність використання останнього у складі еластомерних матеріалах різного призначення. На основі наданих практичних рекомендацій на підприємствах галузі здійснено широке випробування та впровадження розроблених еластомерних матеріалів.

Ключові слова: ресурсозберігаючі технології, міжфазні явища, структуроутворення, модифікація, відновлювальний ремонт, подрібнений вулканізат, технологія, еластомерні композиції, впровадження.

АННОТАЦИЯ

Ващенко Ю.Н. Научно-технические основы разработки эластомерных композиционных материалов для ресурсосберегающих технологий. Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.17.06 - технология полимерных и композиционных материалов. - Государственное высшее учебное заведение «Украинский государственный химико-технологический университет». Днепропетровск, 2011.

Диссертация посвящена разработке эластомерных композиционных материалов для их использования в ресурсосберегающих технологиях производства резиновых изделий. Проведен анализ научно-технической и патентно-лицензионной литературы по вопросам ресурсосбережения в резиновой промышленности и показано, что актуальными являются усовершенствование технологи восстановления изношенных шин и процессов переработки амортизированных резиновых изделий с использованием эластомерных композиционных материалов с активными добавками.

Исследованы особенности структурно-химических преобразований эластомерной матрицы в присутствии различных алифатических аминов, кремнийорганических соединений и систем на их основе. Показано, что для обеспечения высокого уровня межфазного взаимодействия необходимо неравномерное распределение добавок в эластомерной матрице, причем основная часть модификаторов должна концентрироваться на межфазных границах. Модификаторы должны имеет высокую межфазную активность и способность к выходу на поверхность, в то же время модификаторы должны иметь относительно высокую энергию взаимодействия с эластомером, причем связи желательно нехимической природы, для возможности пополнения модификаторов на межфазных границах. Установлено, что введение малых добавок модификаторов обеспечивает микрорасслоение эластомерной матрицы и повышенную степень микрогетерогенности, что создает условия перераспределение модификаторов в системе. Показано, что перспективным является создание молекулярных комплексов разных по диффузионной активности веществ, которые связаны сильным физическим (преимущественно, резонансным) взаимодействием. Использование при этом высокоэффективных поверхностно-активных веществ способствует перераспределению компонентов в матрице и их выходу на границы межструктурных образований и регулирования свойств на границе раздела фаз. Такая зависимость установлена для систем с фталоцианинами металлов, фенолформальдегидными смолами, ароматическими диаминами и т.д. Показано, что оптимальный комплекс свойств эластомерных композитов наблюдается в концентрациях добавок, соответствующих максимуму насыщения ими поверхности эластомеров.

Показано также, что использование модифицирующих систем повышает уровень межфазного взаимодействия в бинарных смесях эластомеров за счет улучшение их термодинамической совместимости, что позволяет при проведении технологического процесса сформировать более протяженный межфазный слой, что обеспечивает повышение прочности связи между элементами многослойных изделий. Исходя из этого, предложены методы усовершенствования рецептур композиционных материалов на основе разнополярных каучуков, а также основы создания материалов для ресурсосберегающей технологии восстановительного ремонта шин.

Показано, что введение в состав эластомерных композиций, применяемых при восстановлении шин аминосмоляных композитов, обеспечивает длительное сохранение клейкости материалов и существенное увеличение прочности связи в системе шерохованный протектор - накладываемая резиновая смесь.

Разработаны основы выбора компонентов модифицирующе-регенерирующих составов для эффективной обработки поверхности измельченного вулканизата для использования его в составе эластомерных композиционных материалов различного назначения. Проведен выбор оптимальных типов составов и параметров обработки. Установлено повышение прочности связи между обработанным вулканизатом и эластомерной матрицей, обеспечивающее существенное повышение содержания ИВ в эластомерных композициях без существенного снижения прочностных свойств материалов.

Отработаны параметры технологического процесса обработки поверхности измельченного вулканизата с использованием резинообрабатывающего оборудования: вальцы, смеситель с Z-образными лопастями, червячный девулканизатор, резиносмеситель. На основании проведенных исследований разработаны технические условия на модифицирующие композиции и технические условия на измельченный вулканизат, обработанный в аппарате ШМДР (модификат МШТ).

...