Способ получения суспензии наполнителя для резиновых смесей
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУСПЕНЗИИ НАПОЛНИТЕЛЯ ДЛЯ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ в растворителе, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения условий труда, повьЕнения физико-механических показателей резин и утилизации отходов резинового производства , в растворитель вводят отходы наполненшлх в массовом соотношейии l:fo,5-60J, нагревают и отгоняют образовавшиеся низкокнпяцие фракции при 160-400 С и давлении при подаче инертного носителя в количестве 0,01-8 л/ч кг.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН .
«ж П11
kj (1
ГОСУДАРСТВЕННЬ Й НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (2 1 ) 2 7 3 7 7 0 6/ 2 3 - 0 5 (22) 06.03.79 (46) 07.10.83. Бюл. Р 37 (72) Г,Д.Ляхевич и A.Е.Соколовский (71) Белорусский технологический институт им. С.М.Кирова (53) 66.063.62(088.8) (56) 1, АВТорсКоВ свидетельство СССР
9 525732, кл. С 09 С 1/50,.1972.
2. Авторское свидетельство СССР
9 401655, кл. С 08 F 45/08, 1970 (прототип) .
3(50 В 01 F 3/12; С 09 С 1/58
Г
J I
1 (54 ) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУСПЕНЗИИ НАПОЛНИТЕЛЯ 7 ЧЯ РЕЗИHOBbK СМЕСЕЙ в растворителе, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения условий труда, повышения физико-механических показателей резин и утилизации отходов резинового производства, в растэоритеш вводят отходы наполненных резин в массовом соотношении 1:(0,5-60), нагревают и отгончют образовавшиеся низкокипящие Фракции при 160-400 С и давлении 1.10 1 10 Н/м2 при подаче инертного
5 носителя в количестве 0,01-8 л/ч кг.
1045903
Изобретение относится к химической технологии, в частности к производству наполнителей для резиновых смесей и может быть использовано на шинных, резинотехнических, регенератных, нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах.
Фь
Известны процессы получения сажи . разложением углеводородного сырья при повышенной. температуре в присутствии кислородсодержащего газа<1 3. 10
Недостатками этого процесса являются потери ценных углеводородов в ,результате окисления их кислородом.
Наиболее близким к предложенному является способ получения дисперсии 15 сажи путем диспергирования сажи в смеси минерального масла и жидкого углеводорода с последующим введением стабилизатора - дивинилстирольного статического каучука в жидком угле- 20 водороде j2 1.
Недостатками укаэанного процесса является использование дорогих и дефицитных компонентов — каучука, сажи, масла. Кроме того, толуол является токсичным, огне- и взрывоопасным растворителем.
Цель изобретения — повышение.физико †механическ показателей, утилизация отходов реэиноного производства, расширение сырьеной базы.
Поставленная цель достигается тем, что полимерные материалы, содержащие наполнитель (отходы наполненных резин ), нагревают в среде растворителя в массовом соотншении 1: (0,5.-35
1-60)и из полученной суспензии при
160-400 С и давлении 1. 10-1 10 H/ì 2 при подаче инертного носителя в коли. честве 0,01-8 л/ч кг отгоняют ниэкокипящие фракции. 40
B качестве растнорителя используют нефтяные фракции или низкокипящие фракции, получаемые в данном процессе или смесь нефтяных фракций с суспензией наполнителя. 45
В опытах испольэонались следующие нефтяные фракции: 200-350 С вЂ” дизельное топливо (ДТ), 350-420 С дистиллатное минеральное масло (ММ), 450 С вЂ” масло ПН-б .(ПН ), ) 500 С гудрон (ГД ), продукты, получаемые по данному способу: суспенэии наполнителя (СН ) и низкокипящие фракции (НКф).
Основные физико-химические харак.теристики нефтяных фракций и продуктов, получаемых в процессе, которые использовались в качестве растворителей, представлены в табл.1.
В качестве полимерных материа- . 60 лов „содержащих: наполни тель, использовались отходы вулканизованных резиновых материалов на основе бутадиенстирольного каучука (PN SCK)Ä бутадиенового каучука (РИ БК), изот(реноного каучука (РМ ИК), бутадиен-нитрильного каучука (РИ БНК).
Пример 1. 1 мас.ч. полимерного материала (PM БНК) нагревают в 3,2 мас.ч. масла ПН-6 при 346 С под давлением 4,2 10 H/ì2 в течение
3,8 ч и из полученной суспензии наполнителя при 238 С и 4 10 Н/м при подаче 0,64 л/ч кг азота отгоняют низкокипящие фракции. Полученная суспензия наполнителя резиновых смесей имеет следующие характеристики:
Плотность, г/см 1,1394
Вязкость условная при 100 С, ВУ
Содержание,-Мас.Ъ:
Наполнитель сажа 40,6
Углеводороды 48,3
Окись цинка 3,8
Активные вещества 3,6
Стеариновая кислота 1 8 и ее соединения
Сера и ее соединения 1,9
Пример 2..1 мас.ч. PM БСК нагревают в 2,4 мас.ч. масла ПН-б при 470 С под давлением 3 10 Н/м в течение 1,8 ч. Иэ полученной суспензия наполнителя при 237 С и
2,5 10 Н/м при подаче 0,2 л/ч кг азота отгоняют низкокипящие фракции.
Полученная суспензия наполнителя имеет следующие характеристики:
Плотность, г/см 1,3252
Вязкость условная при 100 С, Ву 85,7
Содержание, мас.Ъ
Наполнитель (оксида кремния и сажа) 41,2
Углеводороды 50,5
Окись цинка 1,7
Активные вещества 2,9
Стеариновая кислота 1,2
Сера и ее соединения 1,6
87,2
40,8
54,6
0,7
1,4
П ример -З. 1 мас.ч. РИ БСК нагревают в 3,2 мас..ч. масла ПН-б при
316ОC и 1 10 H/ì в течение 2 5 ч.
Из полученной суспензии наполнителя при 241 С и 2,8 10 Н/м при подаче
0,15 л/ч кг азота отгоняют ниэкокипящие фракции. Полученная суспензия наполнителя имеет следующие харак-. теристики:
Плотность, г/см3 1,3415
Вязкость условная при 100 С, ВУ 87,8
Содержание мас.Ъ:
Наполнитель (актинированного мела)
Углеводороды
Активные вещества 2,5
Стеариноная кислота
Сера и ее соединения
1045903
Таблица 1
Показатели
Продукты, получаемые в процессе
Нефтяные фракции, С
450- 500
СН
НКФ
350420
200350
Плотность, г/см
0,949 0,961 0,982 . 1,112
0,932
0,895
Вязкость кинематическая, сСт при
50 С
12,3
1,2
100 С
12,5
4,9
Вязкость условная при 100 С,. ВУ
20,8 23,6
2,1 2,9
2,1
0,9
1,4
0,7
Содержаиие серы,Ъ
Групповой химический состав,Ъ:
Парафино-нафтеновые углеводороды
20,7
68,2
12,6 21,6 47,2
41,4
Ароматические углеводороды моноцикло ароматические
15,6
16,1 11,9 15 2
20,1
19,5
Условия проведения процесса и характеристика суспензии наполнителя, полученной при использовании в качестве растворителя нефтяных фракций, представ, ены в табл. 2.
Условия проведения процесса и характеристика суспензии наполнителя, полученной при использовании в качестве растворителя смеси нефтяных фрак ций, ни з кокипяших фракций, полу- 0 чаемых по данному способу, и суспенэии наполнителя, представлены в табл. 3.
Образец суспензии наполнителя полу-. чен в следующих условиях:1 мас.ч.РИ БСК нагревают в 5 мас. ч. растворителя, содержащего 10 мас.Ъ нефтяной фракции 200-350 С и 90 мас.Ъ суспензии о 2 наполнителя, при 250 С и 6 Н/м в течение 6 ч. Из,полученной суспензии наполнителя при 160 С и 20
1-10 Н/м при подаче 0,01 л/ч кг азота отгоняют ниэкокипяшие фракции.
Полученная суспензия наполнителя ре зиновых смесей имеет характеристики: о
Плотность при 20 С, 25
1,4241
Вязкость условная при
100 С, ВУ 112,4
Содержание, мас.Ъ
Наполнитель сажи 54,8
Углеводороды 33,0
Окись цинка 4„2
Активные вещества . 3,2
С теари новая кислота 2, 7
Сера и ее соединения 2, 1
Эта суспензия введена в рецептуру резиново< смесей на вальцах. Рецептура и характеристики полученных рулканизатов представлены в табл.4..
Анализ данных таблицы 4 показывает, что при использовании суспензии наполнителя резиновых смесей получаются вулканизаты,обладающие более высокими .физико-механическими свойствами по сравнению с известными.
Особенно следует отметить, что применение получаемой суспензии наполнителя обеспечивает улучшение распределения -наполнителя в резино.вой смеси, улучшение условий труда за счет исключения вредных и трудоемких процессов введения сажи в рецептуру. Одновременно снижается расход активных веществ (ускорителей вулканиэации ), вулканизирующего агента, окиси цинка, мягчителей, что обеспечивает значительное уменьшенйе стоимости вулканизаторов в 6-8 раз по сравнению с прототипом.
Кроме того, данный способ обеспечивает переработку неутилизируемых полимерных материалов — вулканизованных, подвулканизованных резиновых отходов, которые в настоящее время вывозятся на свалку, подвергаются захоронению и частично сжигаются.
1045903
Продолжение табл;1
Нефтяные фракции, С
Прдукты,получаемые в процессе
Показатели
НКФ
200350
350- 450 500
420
СН бициклоароматические .
9,2
31,7 11,5
12,3
26,1 полициклоароматические
11,89.,8
6,4
18,6
34,2 17,3
5,4
0,6
2,1
29,6
3,4
0,3
Смолы
Асфальтены
8,g
Наполнитель (сажа) 12,1
Таблица 2
Показатели
Примеры б (7 (Условия нагревания
Количество, мас.ч.
Растворитель
0,5 60
Полимерные материалы.Используемая нефтяная фракция
6,0
1,0
2,0
1,5
0,5 о
Температура, С
Давление, Н/м
400 160
1 10 2 10
250
230
280
7 10
4 .10
1 ° 10
Используемый носитель
Водяной пар
Расход носителя, л/ч. кг
0,01
0,8
0,07 0,5
2,0
Плотность при .20 С, г/см
1,2327
Вязкость условная при 100 С, ВУ
81,4
40,2
76,5
26,8
43,4
Полимерный материал
Температура, С
Давление, Н/м
Продолжительность, ч
ГД, ТД MM ПН ПН
РМ БСК PM БК PM ИК PM БНК PM БНК
280 250 - 300 330 370
5 104 5 105 1 10 2-10э 1,4 ° 10
Условия отгонки низкокипящих фракций
Азот Водяной Углекислый Азот пар газ
Характеристика суспенэии наполнителя
1,2149 1,321 2 1,3011 1,1248
1045903
Показатели
7 8
) I
Содержание, мас.%:
Наполнитель (сажи ) 25., 4
20,2
40,0
34,2
59,2
14,1
82,9
75,8
52,3
69,5
1,0
2,0
1,6
0,4
1.1, 2
2,8
1,2
1,0
1,5
1,5
0,9
1,3
0,8
Сера и ее соединения
1,5 1,2 0,8 1,3
Т а б л и ц а 3
Показатели
9 ) 10
0,5
Полимерные ма. териалы
Используемая нефтяная фракция
ГД
ПН
ГД
НКФ
НКФ
Полимерный материал
РМ БНК РМ ИХ
РМ БК РМ БНК РМ БСК РМ БК
99,5
Температура,ОC
360
300
320
Давление, Н/м2
2.. :1 04
12.10
5 -104
Продолжитель-! ность ч
2,3
1,0
0,5
5,2
3,5
2,4
Условия отгонки низкокипящих фракций
Температура, С
Давление, Н/м
250
300
340
1,. 103
2.10+
2 10
Используемый носитель
Азот Водяной пар
Дымовые газы
Расход носи теля, л/ч ° кг
0,3
1,0
8,0
0,5
0,7
8,0
Углеводороды .9кись цинка
Активные вещества
Стеариновая кислота, Количество, мас. ч, РастВоритель
Содержание суспензии наполнителя в растворителе, мас.%
Условия растворения
Продолжение табл.2
Г )"
80 20 0,1
340 280 280
1.10 2 10 1 иР
400 320 350
1 10 2,5. 10З 1 -10
Водяной Углекис- Дымовые пар лый газ газы
1 0 4 5 9 () 3
11родолх ение табл. 3!!риме!>ы
Показатели
Характеристика суспензия наполнителя
Пло т нос ть, г/см
1,2919 1,3121
1,3893 1,3465 1,3586 1,3967
53,5 78,8
99,2
82,3
91,6 98,6
37
44
Углеводороды 62
40
48
Окись цинка 1,5
1,7
3,9
2,1
2,2
4,0
Активные вещества 2,7
1,8
2,9
2,8
3,1
Стеариновая кислота 2,0
1,5
1,7
1,7
1,6
1,4
Сера и ее соединенияия 1,8
1,4
1,3
1,0
Таблица
Показатели
СКС-50
СКС-30 с суспензией настандартный полнителя.:остав резиновой сме..и, мас.Ъ:
100,0
100,0
100,0
100,0
1,0
0,7
2,0
2,0
1,25
2,75, 2,75
Стеариновая кисета
0,75
0,5
1,0
5,0
5,0
2,0
40,0
50,0
50,0
37,5
10,0
Суспензия наполнителя
71,0
100,0
Вязкость условная при
100 С, ВУ
С одерж а нн е, мас. Ъ
Иаполнитель (сажи ) Каучук
Сера
Аль такс
Окмсь цинка
Сажа
Масло НН-6
Вулканизаты на основе с суспензией стандартна! олнителя ный 51,8
38,2
1045903
Продолжение табл.4
Вулканизаты на основе
Показатели
СКС-50
СКС-30 с суспензией наполнителя стандартный
275
292
272
286
Относительное удлинение при 20 С, Ъ
560
572
834
851
Остаточное удлинение,В
20
12
Сопротивление раздиру, кг/см
97
46
Твердость по ТМ-2 при 20 С
58
62
19
28
Истираемость на МИР-1, cM3/êÂÒ. ч
230
215
275
263
Температура хрупкости, С
-28
-51
-54
Составитель Г. Ляхевич
Редактор О.Колесникова Техред М.Надь Корректор И. Ватрушкина
Заказ 7598/5 Тираж 688 Подписное
BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Предел Прочности на разрыв при 20 С кг/см
Сопротивление разрастанию трещин, тыс..циклов с суспен- стандартзией на- ный полнителя.
