ОЛИГОМЕРЫ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ НЕФТЕХИМИИНАПОЛНИТЕЛИ БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНЫХ КАУЧУКОВ
Производство эмульсионных каучуков занимает одно из ведущих мест в мировой промышленности [1-4] и активно развивается. Увеличивается ассортимент выпускаемых каучуков. В последние годы повышенный интерес проявляется к введению различных наполнителей в каучуки, получаемые методом эмульсионной (со)полимеризации. В качестве таких дешевых и доступных наполнителей могут служить низкомолекулярные полимерные материалы (НПМ) полученные из отходов и побочных продуктов нефтехимии [5,6]. Возможность применения таких НПМ в производстве эмульсионных каучуков показана в работах [7,8]. Недостатком процесса, предложенного в работах [7,8] является то, что для получения водно-полимерной дисперсии используется углеводородный раствор НПМ, что приводит к необходимости проведения отгонки углеводородного растворителя из получаемой дисперсии. Это приводит к усложнению технологического процесса и снижению его эффективности и появляется новая проблема, связанная с улавливанием и переработкой углеводородных растворителей. Устранить или снизить содержание углеводородного растворителя в процессе приготовления водно-полимерной дисперсии представляется возможным за счет снижения молекулярной массы полимерных материалов и перевод их из твердого в жидкое, маслообразное состояние. Примером может служить термическое или термоокислительное воздействие на полимерный материал полученный из отходов и побочных продуктов нефтехимии.
Целью настоящего исследования явилось изучение влияния на процесс выделения каучука из латекса стиролсодержащего НПМ, синтезированного на основе кубового остатка ректификации толуола производства полибутадиена, и подвергнутого высокотемпературному воздействию в присутствии гидропероксида пинана (ГП) с последующим приготовлением на его основе водноолигомерной дисперсии, и её использованием в процессе получения эмульсионных каучуков
На первом этапе определено влияние высокотемпературного воздействия (100±2 оС) на стиролсодержащий низкомолекулярный полимерный материал (СНПМ), синтезированный из побочных продуктов производства полибутадиена ГП.
Высокотемпературное воздействие в присутствии ГП на СНПМ, сопровождается снижением молекулярной массы в первые 15-18 часов процесса и последующим её повышением. Это связано с тем, что после достижения некоторого критического значения молекулярной массы в системе начинают доминировать процессы структурирования, приводящие к повышению молекулярной массы и, соответственно, вязкости получаемой системы. Кислотное число при этом повышалось с 0,4-0,6 до 2,3-3,0 мг КОН/100 г.
Анализ показателей, полученного в этих условиях, модифицированного сополимера показывает, что в получаемом продукте резко снижается содержание высокомолекулярных фpaкций и повышается доля фpaкций с невысокой молекулярной массой, снижается полидисперсность. Полученный продукт представляет собой маслообразную, при нормальных условиях, жидкость темно-коричневого цвета, приближающуюся по своим свойствам к техническим маслам, которые широко используются в производстве маслонаполненных каучуков, и может быть использована при получении водноолигомерной дисперсии (эмульсии).
Установлено, что применение для диспергирования в водной фазе исходного СНПМ, а также масла ПН-6 не привело к получению стабильной эмульсии. Это связано с тем, что данные продукты обладали повышенной вязкостью, и для хорошего их диспергирования необходимо было бы применять более специфичное оборудование. Для получения эмульсии обладающей стабильностью в исходный СНПМ и масло ПН-6 вводили 20 % растворителя - толуола.
Диспергирование в водной фазе СНПМ подвергнутого высокотемпературному воздействию в присутствии ГП не требует дополнительного применения углеводородного растворителя, так как получаемые олигомерные продукты, представляют собой маслообразные жидкости, обладающие хорошей подвижность и включающие кислородсодержащие функциональные группы, повышающие его сродство к водной фазе. Эмульсия, полученная на основе данного олигомера, обладала хорошей устойчивостью к расслоению.
Диспергирование проводили следующим образом.
В емкость для диспергирования загружали 20 г продукта и вводили 50 г водной фазы, содержащей канифольное мыло и лейканол. Диспергирование проводили при постоянном перемешивании в присутствии эмульгаторов в течение 3-5 часов при температуре 50-60 0С. Из полученной эмульсии под вакуумом отгоняли растворитель (где он присутствовал). Сухой остаток по данным гравиметрического анализа составлял 32-39 %.
Эмульсия с удовлетворительной устойчивостью к расслоению может быть получена при содержании эмульгатора - канифольного мыла ~ 6,0 %, лейканола ~ 0,5 % на дисперсную фазу.
В ранее опубликованных работах [7,8] была показана возможность применения НПМ на основе отходов нефтехимии для приготовления не только воднополимерной дисперсии, но и воднополимерноантиоксиданитной дисперсии с последующим её вводом в латекс бутадиен-стирольного каучука. Базируясь на полученных выше положительных результатах с использованием вышеприведенной рецептуры была приготовлена водноолигомерноантиоксидантная эмульсия (ВОАЭ) с использованием антиоксидантов аминного или фенольного типа. То есть сначала готовилась смесь, состоящая из олигомера, растворителя и антиоксиданта, с последующим приготовлением на их основе стабильной ВОАЭ и дальнейшем ее введении на стадии латекса в эмульсионный каучук.
На втором этапе приготовленная ВОАЭ смешивалась с каучуковым латексом СКС-30 АРК и полученная смесь подвергалась коагуляции по общепринятой методике [9] с использованием в качестве коагулирующего агента 24 % водного раствора хлорида натрия и подкисляющего агента 1,0-2,0 % водного раствора серной кислоты. Коагуляцию проводили при температуре 60-65 0С. Образующийся коагулюм отделяли от серума, промывали теплой водой и обезвоживали в сушильном шкафу при температуре 75-80 0С до постоянной величины потери массы.
Содержание СНПМ, олигомерного материала, а также масла ПН-6 в каучуковой матрице выдерживалось постоянным - 2,0; 4,0; 6,0 % на каучук, а антиоксидантов - согласно требованиям ГОСТ 15627-79.
На рис. 1 представлена зависимость влияния дозировки ВОАЭ и расхода хлорида натрия на массу образующегося коагулюма.
Анализ экспериментальных данных показал, что дополнительное использование приведенных выше продуктов приводит к увеличению массы образующегося коагулюма и позволяет достичь равномерного распределения наполнителя в его объеме. Математическая обработка экспериментальных данных на ЭВМ позволила получить уравнения, описывающие влияние дозировки ВОАЭ и расхода хлорида натрия на массу образующегося коагулюма (Y, мас. %).
Y0 = 68,7 - 4,24 × x + 0,104 × x2 - 8,036 × 10-4× x3 + 2,048 × 10-6× x4
Дозировка 2 % мас. на каучук
Y1 = 61,75 - 3,848 × x + 0,1 × x2 - 8,006 × 10-4× x3 + 2,096 × 10-6× x4
Y2 = 38,68 - 2,307 × x + 0,074 × x2 - 6,327 × 10-4× x3 + 1,712 × 10-6× x4
Y3 = 41,67 - 4,22 × x + 0,07 × x2 - 5,871 × 10-4× x3 + 1,563 × 10-6× x4
Дозировка 4 % мас. на каучук
Y1 = 50,62 - 3,04 × x + 0,084 × x2 - 6,818 × 10-4× x3 + 1,787 × 10-6× x4
Y2 = 43,1 - 2,52 × x + 0,08 × x2 - 6,825 × 10-3× x3 + 1,867 × 10-6× x4
Y3 = 45,38 - 2,665 × x + 0,082 × x2 - 7,018 × 10-4× x3 + 1,975 × 10-6× x4
Дозировка 6 % мас. на каучук
Y1 = 43,52 - 2,56 × x + 0,077 × x2 - 6,338 × 10-4× x3 + 1,68 × 10-6× x4
Y2 = 31,80 - 1,633 × x + 0,062 × x2 - 5,447 × 10-4× x3 + 1,493 × 10-6× x4
Y3 = 44,017 - 2,795 × x + 0,088 × x2 - 7,602 × 10-4× x3 + 2,096 × 10-6× x4
где Y0 - без ВОАЭ (стандартный); Y1 - ВОАЭ на основе СНПМ; Y2 - ВОАЭ на основе олигомера подвергнутого обработке гидропероксида пинана; Y3 - ВОАЭ на основе масла ПН-6.
На основе проведенных исследований можно сделать вывод о возможности приготовления водноолигомерноантиоксидантной дисперсии на основе олигомера подвергнутого высокотемпературной обработке гидропероксидом и использования ее в производстве эмульсионных каучуков, что в дальнейшем должно положительно отразиться на физико-механических показателях вулканизатов получаемых на основе каучука СКС-30 АРК.
♦--без ВОАЭ (стандартный); ■--ВОАЭ на основе СНПМ; ▲--ВОАЭ на основе олигомера подвергнутого обработке гидропероксида пинана; х--ВОАЭ на основе масла ПН-6.
а - дозировка ВОАЭ 2 % мас. на каучук; б - дозировка ВОАЭ 4 % мас. на каучук; в - дозировка ВОАЭ 6 % мас. на каучук
Рисунок 1. Влияние дозировки ВОАЭ и расхода хлорида натрия (Q, кг/т каучука) на массу образующегося коагулюма (А, % мас.).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Елисеева В.И., Иванчев С.С., Кучанов С.И., Лебедев А.В. Эмульсионная полимеризация и ее применение в промышленности. // М.: Химия, 1976, 240 с.
- Еркова Л.Н., Чечик О.С. Латексы. // Л.: Химия, 1983, 224 с.
- Кирпичников П.А., Аверко-Антонович Л.А., Аверко-Антоно-вич Ю.О. Химия и технология синтетического каучука. // Л.: Химия, 1987, 424 с.
- Технология резиновых изделий: Учеб. пособие для вузов /Ю.А.Аверко-Антонович, Р.Я.Омельченко, Н.А.Охотина, Ю.Р.Эбич; Под ред. П.А. Кирпичникова. // Л.: Химия, 1991, 352 с.
- 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.
- Филимонова О.Н., Никулин С.С., Седых В.А., Хохлова О.Н.// Производство и использование эластомеров, 2001, N 1, С. 3-9.
- Филимонова О.Н., Никулин С.С., Седых В.А., Хохлова О.Н. //Каучук и резина, 2003, N 3, С. 13-16.
- Лазарев С.Я., Рейсхфельд В.О., Еркова Л.Н. Лабораторный пpaктикум по синтетическим каучукам. // Л.: Химия, 1986, 224 с.
Статья в формате PDF 253 KB...
28 03 2024 21:18:58
Статья в формате PDF 122 KB...
27 03 2024 9:37:57
Статья в формате PDF 139 KB...
26 03 2024 3:49:19
Статья в формате PDF 119 KB...
25 03 2024 21:49:54
Статья в формате PDF 142 KB...
24 03 2024 23:33:40
Статья в формате PDF 132 KB...
23 03 2024 1:54:11
Статья в формате PDF 737 KB...
22 03 2024 17:42:11
Статья в формате PDF 261 KB...
21 03 2024 16:31:59
Статья в формате PDF 112 KB...
20 03 2024 3:40:32
Статья в формате PDF 135 KB...
19 03 2024 22:22:40
Статья в формате PDF 114 KB...
18 03 2024 23:20:11
Статья в формате PDF 851 KB...
17 03 2024 6:41:15
Статья в формате PDF 131 KB...
16 03 2024 21:16:29
Статья в формате PDF 364 KB...
14 03 2024 18:34:44
Статья в формате PDF 110 KB...
13 03 2024 4:23:52
Статья в формате PDF 111 KB...
12 03 2024 5:53:17
Статья в формате PDF 121 KB...
10 03 2024 6:45:40
Статья в формате PDF 106 KB...
09 03 2024 6:11:34
Приведены закономерности влияния топографических и почвенных условий прирусловых территорий на прострaнcтвенную структуру видового состава трав и продуктивность пойменных лугов. ...
08 03 2024 15:54:42
Статья в формате PDF 296 KB...
07 03 2024 4:48:12
Статья в формате PDF 115 KB...
05 03 2024 16:30:21
Статья в формате PDF 113 KB...
03 03 2024 8:38:47
Статья в формате PDF 103 KB...
01 03 2024 18:12:19
Статья в формате PDF 290 KB...
29 02 2024 9:16:38
Статья в формате PDF 102 KB...
28 02 2024 1:49:26
Статья в формате PDF 113 KB...
27 02 2024 16:19:37
Статья в формате PDF 113 KB...
25 02 2024 8:18:23
Статья в формате PDF 250 KB...
24 02 2024 8:29:52
Статья в формате PDF 249 KB...
23 02 2024 11:32:49
Статья в формате PDF 152 KB...
22 02 2024 8:33:41
Статья в формате PDF 304 KB...
21 02 2024 1:47:13
Статья в формате PDF 101 KB...
20 02 2024 8:37:37
19 02 2024 16:47:40
Статья в формате PDF 129 KB...
18 02 2024 11:21:25
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::