Способ переработки резин-вулканизированных отходов высокомолекулярных силоксановых каучуков

 

Изобретение относится к способам переработки резин, вулканизированных отходов высокомолекулярных силоксановых каучуков и может быть использовано для получения качественных композиций на основе силоксановых каучуков с большим содержанием отходов. Техническим результатом изобретения является повышение прочности, сопротивления раздиру силоксановых полимерных композиций при введении в них предварительно обработанных отходов силоксановых резин. Указанный технический результат достигается тем, что измельченные вулканизированные отходы высокомолекулярных силоксановых каучуков обрабатываются 5%-ным раствором исходной резиновой смеси на основе высокомолекулярных каучуков в органическом растворителе с последующим его удалением, причем содержание обработанных отходов в исходной резиновой смеси 10-150 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. 2 табл.

Изобретение относится к способам переработки вулканизированных отходов высокомолекулярных силоксановых каучуков и может быть использовано для получения качественных композиций на основе высокомолекулярных силоксановых каучуков с большим содержанием отходов силоксановых резин.

Известен способ переработки отходов силоксановых резин, заключающийся в термической деполимеризации отходов в вакууме или среде инертного газа, с получением смеси органоциклосилоксанов, которые могут быть использованы для получения силоксановых каучуков без каких-либо ограничений. Однако пиролитическая деполимеризация -сложный процесс, требующий высоких температур (300-900^oC) химически инертной среды или вакуума, специальных охлаждающих устройств для конденсации продуктов деполимеризации, в то время как выход пригодных для повторной полимеризации циклосилоксанов в сумме 46,6% что составит от исходных вулканизатов из СКТ не более 32,6% СКТВ 30,3% Кроме того, полимеризация циклосилоксанов сложный и трудоемкий процесс, а учитывая трудности деполимеризации и фракционирования, а также невысокий выход пригодных для полимеризации циклосилоксанов, следует ожидать удорожание получаемого продукта по сравнению со штатными силоксановыми каучуками.

Для смесей на основе низкомолекулярного силоксанового каучука возможен способ переработки отходов, заключающийся в очистке отходов от механических примесей, измельченных на валках до частиц размером 0,8 мм и введении их в резиновую смесь на основе полидиметилсилоксанового каучука [1] Известен способ переработки отходов низкомолекулярного диметилсилоксанового каучука, заключающийся в их очистке, измельчении и введении в резиновую смесь на основе низкомолекулярного диметилсилоксанового каучука, отходы измельчают до 0,1 2,5 мм, обрабатывают раствором тетраэпоксилана в ароматическом растворителе с концентрацией в 25-50 мас. при соотношении отходы: тетраэпоксисилан (1:1) (4:1) в течение 1-2 ч при следующем удалении растворителя [2] Резины, полученные с использованием отходов по известным способам, обладают удовлетворительными физико-механическими показателями при дозировках отходов не более 30 мас.ч. на 100 мас.ч. низкомолекулярного каучука. Дальнейшее повышение дозировок отходов приводит к резкому ухудшению физико-механических показателей. Кроме того, способ переработки применим только для низкомолекулярных силоксановых каучуков.

Известна полимерная композиция, включающая полидиметилсилоксановый каучук, диэтелдикаприлат олова, отходы резиновых смесей на основе силоксановых каучуков и органический растворитель и способ ее получения, заключающийся в смешении измельченных отходов с раствором низкомолекулярного силоксанового каучука и диэтилдиакрилатом олова с последующей сушкой и вулканизацией при комнатной температуре [3] Однако такие композиции могут быть использованы только для заливочных составов с использованием больших количеств растворителя силоксановых каучуков на штатном оборудовании резиновых производств по общепринятым технологиям.

Известен способ переработки отходов резин из силоксанового каучука, заключающийся в введении силоксанового регенерата в резиновые смеси на основе высокомолекулярных силоксановых каучуков. Добавка 10% регенератора оказывает незначительное влияние на механические свойства вулканизата. Однако дальнейшая добавка приводит к некоторым их ухудшениям. Причем после введения регенерата в смесь нужно добавить вулканизующие агенты, в концентрации отвечающие добавленному регенерату.

Наиболее близким является способ переработки отходов резин из силоксановых каучуков, по которому в смеси на основе высокомолекулярных каучуков вводятся вулканизованные отходы при условии, что они совершенно чистые. Вулканизованные отходы развальцовываются на теплых вальцах, а после образования гладкой поверхности валка охлаждаются до 40^oC. После этого постепенно добавляется свежая смесь так, чтобы содержание отходов не превышало 30% При этом наблюдается некоторое ухудшение свойств резин [4] Однако вышеуказанными способами можно вводить не более 10 30% отходов, причем введение необработанных отходов приводит к значительному ухудшению физико-механических показателей, особенно резко снижается сопротивление раздиру.

Задача изобретения вторичное использование отходов силоксановых резин для получения полимерных композиций на основе силоксановых каучуков, обладающих необходимым комплексом свойств. Техническим результатом является повышение прочности, сопротивление раздиру силоксановых полимерных композиций при введении в них предварительно обработанных отходов силоксановых резин, а кроме того достигается значительный экономический эффект при использовании отходов.

Указанный технический результат достигается тем, что измельченные вулканизованные отходы высокомолекулярных силоксановых каучуков предварительно обрабатывают 5%-ным раствором исходной резиновой смеси на основе высокомолекулярных силоксановых каучуков в органическом растворителе с последующим его удалением, причем содержание обработанных отходов в исходной резиновой смеси 10 150 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведение об аналогах изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, изобретение соответствует требованию "Новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками изобретения, результаты которого показывают, что изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, изобретение соответствует требованию "Изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Эффект при использовании растворов исходной резиновой смеси для обработки вулканизированных отходов высокомолекулярных силоксановых каучуков достигается за счет модификации поверхности отходов с внедрением макромолекул силоксанового каучука в структуру вулканизата на его основе при набухании в среде растворителя. При последующем удалении растворителя макромолекулы каучука и другие ингредиенты композиции остаются в массе и на поверхности вулканизированных отходов, что приводит к образованию новой дополнительной сетки при вулканизации как за счет макромолекул внедрения в массу вулканизованных отходов, так и за счет макромолекул, удерживаемых на поверхности частиц крошки. Этот эффект проявляется в значительном упрочнении полимерных композиций, содержащих модифицированные вулканизованные отходы. Содержание отходов от 10 до 150 мас. ч. ограничивается тем, что при меньших дозировках не достигается экономического эффекта, а при больших происходит снижение физико-механических показателей.

Способ осуществляется следующим образом.

Вулканизованные отходы резин из силоксановых каучуков (СКТ, СКТВ) измельчают на скоростном роторном измельчителе до фракции 0,1-0,5 мм и заливают 5% -ным раствором исходной резиновой смеси в органическом растворителе (толуол:ацетон в соотношении 1:1), при соотношении отходы:раствор 1:1, после набухания смесь подвергают вакуумированию для удаления растворителя и его рекуперации, окончательная сушка отходов производится при комнатной температуре. Модифицированные отходы вводят в количестве 10 ^oC 150 мас.ч. в исходную резиновую смесь на основе силоксановых каучуков на вальцах. Вулканизацию проводят в гидропрессе с электрообогревом по обычному режиму.

Пример 1. Отходы резиновой смеси ИР-21 по ТУ38-103-212-76 в виде выприсовок, образующихся при вулканизации формовых изделий, измельчались на скоростном измельчителе до фракции 0,1 ^oC 0,5 мм, затем отходы помещались в эксикатор и заливались 5%-ным раствором исходной смеси в органическом растворителе (толуол:ацетон в соотношении 1:1) в соотношении отходы:раствор 1:1. После набухания отходов в течение 30 мин растворитель удалялся выкуумированием, а отходы высушивали в течение 24 ч при комнатной температуре. Модифицированные отходы вводились в исходную смесь ИР-21 из расчета от 10 до 150 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука в исходной смеси.

Рецептура и физико-механические показатели композиций на основе диметилсилоксанового каучука, полученные по примеру 1, приведены в табл. 1.

Пример 2. Измельченные до фракции 0,1 0,5 мм отходы резиновой смеси 152-336 по ТУ 38-103-212-76 на основе высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука СКТВ заливались 5%-ным раствором исходной смеси в соотношении 1:1. Дальнейшая обработка проводилась аналогично примеру 1.

Рецептура и физико-механические показатели композиций на основе метилвинилсилоксанового каучука приведены в табл. 2.

Свойства вулканизованных композиций определялись по стандартным методикам.

Из данных, приведенных в табл. 1, 2, следует, что физико-механические показатели резин, содержащих отходы, переработанные предлагаемым способом, значительно выше, чем показатели резин, полученных известным способом при большем содержании отходов. При увеличении содержания отходов до 150 мас.ч. против 30 по прототипу: разрывная прочность возросла на 50 60% сопротивление раздиру 35 40% твердость на 10 20% Использование отходов силиконовых резин предлагаемым способом наряду с улучшением технических свойств вулканизатов и значительной экономической эффективностью имеет и экологическое значение, т. к. ранее проводилась утилизация отходов сжиганием.

Предлагаемый способ целесообразно использовать для переработки отходов резиновых смесей на основе высокомолекулярных силоксановых каучуков типа СКТ и СКТВ, возникающих при получении формовых изделий при вулканизации, а также для переработки некондиционных изделий.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности признаков: способ, воплощающий изобретение при его осуществлении, предназначен для использования в производстве резиновых технических изделий для переработки вулканизованных отходов силоксановых каучуков; для изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов; способ, воплощающий изобретение при его осуществлении, способен обеспечить достижение технического результата.

Следовательно, изобретение соответствует требованию "Промышленная применимость".

Формула изобретения

Способ переработки резин вулканизированных отходов высокомолекулярных силоксановых каучуков, заключающийся в их измельчении и введении в исходную резиновую смесь на основе высокомолекулярных силоксановых каучуков, отличающийся тем, что измельченные отходы предварительно обрабатывают 5%-ным раствором исходной резиновой смеси на основе высокомолекулярных силоксановых каучуков в органическом растворителе с последующим его удалением, причем содержание обработанных отходов в исходной резиновой смеси составляет 10 150 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2