Способ получения наполнителя резины
Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способам производства наполнителей для резиновых смесей на основе углерода и порошка диоксида кремния. Способ включает получение базового порошка состава, мас.%: SiO2 (23,6-95,8) + С (1,0-70,7) + примесь Fe2O3 (0,12-0,35) + примеси оксидов K2O, СаО, Al2O3, Na2O, MgO - остальное, обжигом рисовой лузги, размол, рассев, получение плакирующего покрытия, нанесение плакирующего покрытия на базовый порошок, грануляцию. Базовый порошок получают из исходной или предварительно обработанной анаэробными бактериями рисовой лузги обжигом при температуре 300-700°С, выдерживая скорость подъема температуры 2-10°С/мин. Затем получают водно-кислотный раствор плакирующего каучуксодержащего вещества из растений каучуконосов или из искусственного латекса, смешивают полученные ингредиенты, высушивают при температуре 110-120°С с постоянным перемешиванием, протирают через сито, получают гранулированный наполнитель состава, мас.%: SiO2 (22,2-94,8) + С (1-70) + каучук (1-4) + примесь Fe2O3 (0,14-0,22) + примеси оксидов K2O, СаО, Al2O3, Na2O, MgO - остальное. Резины, полученные с новыми наполнителями, имеют улучшенные физико-механические характеристики. 3 з.п. ф-лы, 6 табл.
Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способам производства наполнителей для резиновых смесей на основе углерода и порошка диоксида кремния.
В производстве резин применяются различные наполнители, улучшающие свойства резин и придающие им специфические свойства. В качестве наполнителей применяют сажу, технический углерод, фуллерены, нафталин, антрацен, фенантрен, ароматические углеводороды, предварительно нанесенные на поверхность технического углерода; тальк; аморфный кремнезем, кремнекислотные соединения (см. Кошелев Ф.Ф. и др. Общая технология резины, 4-е изд. М., 1978. Федюкин Д.Л., Махлис Ф.А. Технические и технологические свойства резин, М., 1985).
Известно (см. Справочник резинщика. Материалы резинового производства, М., 1971 г.; ГОСТ 7885-86. Углерод технический для производства резины), что углерод различных модификаций наиболее широко применяют в качестве наполнителя в резинах. Это сажи (технический углерод) разных марок (канальная, печная, термическая), получаемые при 1100-1900°C, например, П-234, П-702, П-803, К-354 с удельной поверхностью 10-300 м2/г, размером первичных частиц 10-50 нм и хлопьев 40-140 мкм. Технический углерод содержит примеси, мас.%: серы (до 1,1), хемосорбированных водорода, азота, кислорода, минеральных примесей (до 0,45), окалины (до 0,5).
Недостатком указанных способов получения технического углерода и сажи является применение высокой температуры, что приводит к повышенному содержанию окалины. Примеси значительно ухудшают показатели качества резин, поэтому сажи следует очищать от минеральных примесей и окалины.
Сажи - это сильно пылящие порошки, которые легко агломерируются и сегрегируют в процессе замешивания в каучук. Для устранения пыления и улучшения экологии производства резин сажу агломерируют в гранулы размером 0,5-1,5 мм. Однако, создавая гранулы, уменьшается поверхность взаимодействия сажи с каучуком, что снижает усиливающий эффект от их введения поэтому сажу плакируют силанами для улучшения взаимодействия с каучуком.
Резины в процессе истирания, например, при эксплуатации автомобильных шин, истирается с выделением сажи в атмосферу. Для устранения этого недостатка стали использовать дополнительные вещества.
Известно использование в резинах аморфного диоксида кремния различных марок. Диоксиды кремния марок БС-У-333, БС - 150/300 («белая сажа») с удельной поверхностью 30-50 и 150 м2/г, соответственно, с диаметром частиц 5-40 нм, получают путем осаждения из раствора силиката натрия; диоксид кремния марки «Аэросил» с удельной поверхностью 300-400 м2/г, диаметром первичных частиц 2-10 нм получают путем осаждения из газовой фазы SiCl4 (см. сайт ; пат. РФ №2421484 от 20.06.2011 г. «Вещества для улучшения технологических свойств для эластомерных смесей»).
Осаждение из раствора силиката ведут путем воздействия на него кислотой при комнатной температуре с последующей многократной промывкой обессоленной водой; осаждение из газовой фазы происходит при сжигании SiCl4 в смеси водорода и кислорода при 600-800°C. Использование таких порошков дает заметный эффект в улучшении технологического процесса приготовления смесей - при замешивании резин снижается прилипаемость резины к валкам; облегчается каландрирование; возрастают некоторые характеристики резин - твердость и прочность, но требуется вводить большие количества серы; снижается усадка резины; увеличивается адгезия к тканям.
Недостатками являются: сложность технологических процессов и повышение стоимости резины вследствие высокой цены диоксида кремния по сравнению с сажей; невысокая адгезия частиц порошка диоксида кремния с каучуком.
Поэтому предпринимаются попытки модифицировать поверхность диоксида кремния или нанести на нее особые вещества с высоким сродством с каучуком, например, кремнийорганическое соединение бис-3-(триэтоксисилилпропил)-тетрасульфан (С2Н5О)3-Si-CH2-CH2-CH2-Sx- СН2-CH2-CH2-Si-(ОС2Н5)3. Добавляют также смесь силана (72%) и силиката кальция (28%) (см. пат. РФ №2421484, опубл. 20.06.2011). Указанные вещества химически взаимодействуют с силанольными группами поверхности частиц диоксида кремния; в результате поверхность покрывается привитыми молекулами модификатора и меняются свойства поверхности (повышается гидрофобность). При замешивании в каучук снижается вязкость смесей, так как молекулы модификатора взаимодействуют сначала с серой и далее с молекулами каучука. В результате повышаются прочность и истираемость резин, улучшается сцепление автомобильных шин с дорогой (см. .ru/letter.). Недостатками такого процесса являются технологическая сложность и высокая стоимость наполнителя является.
Известно применение искусственной смеси SiO2+C. При этом SiO2 имеет удельную поверхность 20-80, углерод - 80-130 м2/г. Указанную смесь получают методом гидролиза силиката натрия в суспензии технического углерода (см. сайт www.; сайт http://WWW.http://74rif.ru/saga-rez.html).
Недостатком этого метода является то, что сложно управлять составом и получить заданное значение диоксида кремния и углерода в порошке.
Известен способ получения минерального наполнителя к резинам, содержащий диоксид кремния и другие оксиды - SiO2+CaCO3+MgO+Mg (ОН)2+Fe(ОН)3+Al(ОН)3, который заключается в обработке шлама, образующегося при известковании и коагуляции сырой воды на водоподготовительных установках тепловых электростанций (см. пат. РФ 2425848 от 27.10.2009. «Минеральный наполнитель к резинам на основе винилсилоксанового каучука, бутадиеннитрильного синтетического каучука и бутадиен-α-метилстирольного каучука»).
Недостатком такого способа получения наполнителя является незначительное содержание диоксида кремния (1-5%) и, потому, невысокая усиливающая способность.
Наиболее близким по технологии приготовления наполнителя для резины является способ получения порошковой смеси SiO2(85-90)%+С(10-15)% из рисовой лузги; процесс ведут в парогазовой смеси во вращающейся печи при 600-650°C, продукт имеет абсорбцию дибутил-фталата 100-110 см3/100 г, что равно саже с высоким уровнем структурности, йодное число равно 54-58 г/кг, что равно техническому углероду со средней степенью дисперсности. Полученные порошки опробованы в качестве наполнителя резины (заменяя белые сажи типа БС 120, БС-100 и технический углерод П-154). При введении в каучук порошки легко диспергируются в матрице каучука. Повышаются адгезия резины к металлам, прочность и твердость. В полученном углеродно оксидном порошке углерод играет роль модификатора поверхности диоксида кремния, считает автор (см. Ефремова СВ. Научные основы и технология получения новых углерод - и кремнийсодержащих материалов из техногенного сырья. Дис. на соиск. уч. ст.д.т.н., Рес. Казахстан, Шымкент, 2009).
Недостатками данного способа является то, что содержание углерода в порошке находится в узких пределах - 10-15%, а содержание примесей Fe2O3 достигает 4%, так как в печь вводят пары воды при высокой температуре процесса (исходная рисовая лузга содержит 0,1-0,2% Fe2O3); содержание оксидов Al2O3, СаО, Na2O, K2O, MgO суммарно до 5,5% (то есть общее количество примесей достигает 9,5%); резиновые смеси с данным наполнителем имеют высокое внутренне трение и тепловыделение при многократных деформациях; усиливающие свойства наполнителя недостаточны; при этом порошок является пылящим.
Целью настоящего изобретения является создание способа получения наполнителя резины, содержащего SiO2, С и плакирующее покрытие из каучука, позволяющего снизить содержание примесей оксидов Fe2O3 до 0,14-0,22, оксидов K2O, СаО, Al2O3, Na2O, MgO в сумме до 3,0-5,8 мас.%, расширить диапазон содержания углерода от 1 до 70 мас.%, снизить вероятность образования карбида кремния и жестких углеподобных частиц путем снижения скорости нагрева до 2-10°/мин, ликвидировать пыление и получить наполнитель состава, мас.%: SiO2(22,2-94,8)+С(1-70)+каучук (1-4)+примесь Fe2O3(0,14-0,22)+примеси оксидов K2O, СаО, Al2O3, Na2O, MgO - остальное (в сумме не более 5,8).
Технический результат от применения заявляемого способа получения наполнителя состоит в повышении прочности резины, понижении модуля внутреннего трения и температуровыделения при замесе резины, в снижении истираемости, ликвидации потерь наполнителя от пыления и улучшении санитарных условий.
Поставленная цель достигается тем, что сначала получают базовый порошок состава, мас.%: SiO2(23,6-95,8)+С(1,0-70,7)+примесь Fe2O3 (0,12-0,35)+примеси K2O, СаО, Al2O3, Na2O, MgO - остальное (в сумме 3,0-5,8%), путем:
- управляемого обжига рисовой лузги при 300-700°C, выдерживая скорость подъема температуры от 100 до 300-700°C 2-10°/мин, (с целью снижения вероятности образования карбида кремния и недогоревших жестких углеподобных частиц);
- обжига в воздушной атмосфере печи, выполненной из жаростойкой стали (например, 20Х23Н13) или футерованной керамикой, например муллит (с целью снижения содержания примесей оксида железа и других оксидов);
- предварительной обработки рисовой лузги анаэробными бактериями в биореакторе (с целью снижения содержания углерода в базовом порошке при меньшей температуре обжига);
- далее получают раствор каучука - плакирующего покрытия - из растительного сырья или искусственного латекса с концентрацией каучука 2-4 мас.% и рН 3,5-4,5;
- затем смешивают базовый порошок и раствор каучука, высушивают при 110-120°С (не выше температуры вулканизации каучука) с постоянным перемешиванием, протирают через сито 014.
Базовый порошок, который представляет собой природно-гомогенную композицию, содержащую нанокристаллический диоксид кремния в фазе β-кристобалита, углерод в виде аморфного углеподобного или сажеподобного вещества или угля (в зависимости от температуры обжига лузги) и примесей оксидов Fe2O3, Na2O, K2O, CaO, MgO, Al2O3 смешивают с раствором каучука, высушивают, протирают через сито 014; в результате получают наполнитель состава, мас.%: SiO2 (22,2-94,8) + С (1-70) + каучук (1-4) + примесь Fe2O3 (0,14-0,22) + примеси оксидов Al2O3, K2O, CaO, Na2O, MgO - остальное (в сумме не более 5,8).
Каучуксодержащий экстракт с 8-12 мас.% каучука получают, например, из каучуконосов - корней одуванчика, кок-сагыза, крым-сагыза, тау-сагыза, василька путем кипячения в 2-3%-ном водном растворе серной кислоты в течение 20-30 минут. В получаемом водно-кислотном экстракте содержатся, мас.%: вода - 80, растворенные и взвешенные вещества - 20, в том числе остатки серной кислоты; после просушки в сухом веществе содержатся, мас.%: каучук 64-75, сахар 4-6, белок 3-5, смолы 0,5-2, клетчатка 5-6, S 0,4-0,6 (в составе SO2, SO3), оксиды K2O, Na2O, CaO, MgO, Fe2O3, Al2O3 в сумме 0,5-0,6. Полученный экстракт разбавляют водой до концентрации каучука 2-4 мас.% и рН 3,5-4,5.
Каучуксодержащий раствор получают также путем разбавления искусственного латекса (например, БС-30 ГОСТ 11808-880) 1 мас.% водным раствором серной кислоты до концентрации каучука 2-4 мас.% с рН 4,0-4,5.
При добавлении экстракта в порошок и выпаривании вместе с каучуком на поверхности частиц оседают и указанные выше вещества, а серная кислота растворяет не только оксиды Fe2O3, Al2O3, K2O, СаО, Na2O, MgO, но и обугливает углеводороды (сахар, белок) и частично окисляет углерод до CO2, тем самым способствует увеличению удельной поверхности. Осевшая сера (в составе SO2, SO3) улучшает связь с матричным каучуком резины.
При введении 40 мас.ч. полученного наполнителя в бутадиен-метил-стирольный каучук марки СКМС-30АРК снижаются модуль внутреннего трения на 8-10%, температуровыделение на 20-27°C, истираемость на 10-28%, повышаются предел прочности на растяжение на 10-35%, удлинение на 8-21% по сравнению с резинами, содержащими только технический углерод или механическую смесь порошка диоксида кремния и технического углерода (БС-120) 50+(П-154) 50 мас.%, или базовый порошок SiO2+С, полученный из рисовой лузги, но без плакирования каучуком.
Определение содержания С, Si, Na, K, Са, Mg, Fe, Al выполняют атомно-абсорбционным методом и по ТУ41-07-014-86 с последующим пересчетом на оксиды.
Примеры выполнения технологических процессов.
А. Определение оптимальной скорости подъема температуры.
Эксперименты выполняют в печи из жаростойкой стали 20Х13Н13; лузга исходная высушена до влажности 6-7%.
1. Берут просушенную и просеянную рисовую лузгу, загружают в печь, нагрев до 100°C неконтролируемый, а со 100 до 250°C скорость подъема температуры 1°/мин, при 250°C выдерживают 20 минут; процесс ведут с постоянным перемешиванием при подъеме температуры и выдержке. В данном опыте процесс обжига не завершен, дым не весь вышел; остается много несгоревших, не обуглившихся частиц лузги. Продукт некондиционный. См. табл.1.
2. Берут просушенную и просеянную рисовую лузгу, загружают в печь, нагрев до 100°C неконтролируемый, а со 100 до 300°C скорость подъема температуры 1°/мин, выдерживают 20 минут; процесс ведут с постоянным перемешиванием. В данном опыте дым практически весь вышел, чешуйки равномерно обжарены, обуглены.
Полученный чешуйчатый продукт размалывают и просеивают через сито 014. Получают черный порошок состава, мас.%: SiO2 24 + С 70,3 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,5%). Количество отсевов 1%.
Размолотая обожженная рисовая лузга представляет колото-угловатые частицы из гомогенной смеси кристаллов β-кристобалита и аморфного углерода с размером 0,01-0,5 мкм, а также крупные, округлые, осмоленные (часто блестящие) частицы размером 20-80, редко 200-300 мкм.
Диоксид кремния находится в кристаллической форме в фазе β-кристобалита с размерами: диаметр 6-10, длина 100-400 нм; нанокристаллы SiO2 сохраняют естественную пространственную ориентацию, как в исходной лузге, атомарный углерод покрывает поверхность кристаллов и заполняет поровые пространства между кристаллами. Большая часть углерода находится в виде частиц аморфного вещества, состоящего из неупорядоченных углеродных кластеров (графенов) с размером частиц 5-20 нм, с фрагментами СН, СН2 (то есть углерод входит в состав несгоревших тяжелых нелетучих углеродистых продуктов и летучих углеродсодержащих веществ, адсорбированных на поверхности нелетучих соединений - это углеподобный материал, похожий на древесный уголь, образующийся при 400-600°C без доступа воздуха).
3. Опыт ведут, как в п.2, а со 100 до 300°C скорость подъема температуры 2°/мин, выдержка 20 минут. Полученный чешуйчатый продукт размалывают, просеивают, получают порошок состава, мас.%: SiO2 24 + С 70,3 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов K2O, CaO, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,5%). Отсевов 2%.
4. Опыт ведут, как в п.2, а со 100 до 300°C скорость подъема температуры 4°/мин, выдержка 20 минут. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 23,6 + С 70,7 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,5%). Отсевов 2,5%.
5. Опыт ведут, как в п.2, а со 100 до 300°C скорость подъема температуры 10°/мин, выдержка 20 минут. Встречаются недогоревшие чешуйки лузги и округлые смолистые, жесткие частицы. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 23,3 + С 71 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,5%). Отсевов 3,5%.
6. Опыт ведут, как в п.2, а со 100 до 300°C скорость подъема температуры 20°/мин, выдержка 20 минут. Встречаются недогоревшие чешуйки лузги и округлые смолистые, жесткие частицы. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 22,3 + С 72 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,5%). Отсевов 4%.
7. Опыт ведут, как в п.2, а со 100 до 300°C скорость подъема температуры 30°/мин, выдержка 20 минут. Встречается много недогоревших чешуек лузги и округлых смолистых, жестких частиц. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 20,3 + С 74 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,5%). Отсевов 5%.
Следующие три опыта выполнены с одинаковой скоростью подъема температуры, но с различной продолжительностью выдержки.
8. Опыт ведут, как в п.4, - скорость подъема температуры со 100 до 300°C 4°/мин, а выдержка 10 минут. Встречаются недогоревшие частицы лузги. После просева получают порошок состава, мас.%: SiO2 19,3 + С 75 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,5%). Отсевов 3,2%.
9. Опыт ведут, как в п.4, - скорость подъема температуры со 100 до 300°C составляет 4°/мин, а выдержка 30 минут. Равномерно обугленные чешуйки лузги. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 21,3 + С 73 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,5%). Отсевов 2,8%.
10. Опыт ведут, как в п.8, - скорость подъема температуры со 100 до 300°C составляет 4°/мин, а выдержка 45 минут. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 23,3 + С 71 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,5%). Отсевов 2,5%.
Все следующие опыты выполнены с одинаковой продолжительностью выдержки, но с разной скоростью подъема температуры.
11. Опыт ведут, как в п.2, - скорость подъема температуры со 100 до 400°C составляет 1°/мин, выдержка 20 минут. Полученный чешуйчатый равномерно обугленный продукт размалывают, просеивают, получают порошок состава, мас.%: SiO2 38,8 + С 56 + примесь Fe2O3 0,16 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,0%). Углерод находится в составе углеподобного вещества. Отсевы составляют 1,5%.
12. Опыт ведут, как в п.2, - скорость подъема температуры со 100 до 400°C составляет 2°/мин, выдержка 20 минут. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 36,7 + С 58 + примесь Fe2О3 0,16 + примеси К2О, СаО, Na2О, MgO, Al2О3 - остальное (до 5,1%). Углерод находится в составе углеподобного вещества. Отсевы составляют 1,8%.
13. Опыт ведут, как в п.2, - скорость подъема температуры со 100 до 400°C составляет 4°/мин, выдержка 20 минут. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 32,6 + С 62 + примесь Fe2O3 0,17 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,2%). Углерод находится в составе углеподобного вещества. Отсевы составляют 1,9%.
14. Опыт ведут, как в п.2, - скорость подъема температуры со 100 до 400°C составляет 10°/мин, выдержка 20 минут. Встречаются округлые жесткие частицы с невыгоревшей смолой. После размола и рассева получают порошок состава, мас.%: SiO2 28,5 + С 66 + примесь Fe2O3 0,18 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,3%). Углерод находится в составе углеподобного вещества. Отсевов 2,2%.
15. Опыт ведут, как в п.2, - скорость подъема температуры со 100 до 400°C составляет 20°/мин, выдержка 20 минут. Встречаются округлые жесткие частицы с невыгоревшей, отвердевшей смолой и частицы карбида кремния SiC. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 26,4 + С 68 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,4%). Углерод находится в составе углеподобного вещества. Отсевы составляют 2,4%.
16. Опыт ведут, как в п.2, - скорость подъема температуры со 100 до 400°C составляет 30°/мин, выдержка 20 минут. Встречаются округлые жесткие частицы с невыгоревшей, отвердевшей смолой и частицы SiC. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 26,3 + С 69 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,5%). Углерод находится в составе углеподобного вещества. Отсевов 2,7%.
17. Опыт ведут, как в п.2, - скорость подъема температуры со 100 до 500°C составляет 1°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно обугленные чешуйки лузги, продукт темно-серого цвета. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 69 + С 26 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,8%). Углерод находится в составе угля. Отсевов 0,8%.
18. Опыт ведут, как в п.3, - скорость подъема температуры со 100 до 500°C составляет 2°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно обугленные чешуйки лузги, продукт темно-серого цвета. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 67 + С 28 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,8%). Углерод находится в составе угля. Отсевов 0,9%.
19. Опыт ведут, как в п.4, - скорость подъема температуры со 100 до 500°C составляет 4°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно обугленные чешуйки лузги, продукт темно-серого цвета. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 63 + С 32 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,8%). Углерод находится в составе угля. Отсевов 1,0%.
20. Опыт ведут, как в п.5, - скорость подъема температуры со 100 до 500°C составляет 10°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно обугленные чешуйки лузги, продукт темно-серого цвета. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 57 + С 38 + примесь Fe2O3 0,22+примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,8%). Углерод находится в составе угля. Отсевов 1,1%.
21. Опыт ведут, как в п.6, - скорость подъема температуры со 100 до 500°C составляет 20°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно обугленные чешуйки лузги, продукт темно-серого цвета, встречаются частицы с отвердевшей смолой и Sic. Получают порошок состава, мac.%:SiO2 52,8 + С 42 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,0%). Углерод находится в составе угля. Отсевов 1,3%.
22. Опыт ведут, как в п.7, - скорость подъема температуры со 100 до 500°C составляет 30°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно обугленные чешуйки лузги, продукт темно-серого цвета; много частиц с отвердевшей смолой и SiC. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 49,8 + С 45 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,0%). Углерод находится в составе углеподобного вещества и угля. Отсевов 1,9%.
23. Опыт ведут, как в п.2, - скорость подъема температуры со 100 до 600°C составляет 1°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно обугленные чешуйки лузги, продукт светло-серого цвета. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 87,1 + С 8 + примесь Fe2O3 0,28 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,6%). Углерод находится в составе угля. Отсевов 0,6%.
24. Опыт ведут, как в п.3, - скорость подъема температуры со 100 до 600°C составляет 2°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно обугленные чешуйки лузги, продукт светло-серого цвета. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 86 + С 9 + примесь Fe2O3 0,28 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,7%). Углерод находится в составе угля. Отсевов 0,7%.
25. Опыт ведут, как в п.4, - скорость подъема температуры со 100 до 600°C составляет 4°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно обугленные чешуйки лузги, продукт светло-серого цвета. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 84,9 + C 10 + примесь Fe2O3 0,28 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,8%). Углерод находится в составе угля. Отсевов 0,8%.
26. Опыт ведут, как в п.5, - скорость подъема температуры со 100 до 600°C составляет 10°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно обугленные чешуйки лузги, продукт светло-серого цвета. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 83,9 + C 11 + примесь Fe2O3 0,26 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,8%). Углерод находится в составе угля. Отсевов 0,9%.
27. Опыт ведут, как в п.6, - скорость подъема температуры со 100 до 600°C составляет 20°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно обугленные чешуйки лузги, продукт светло-серого цвета; встречаются жесткие частицы с отвердевшей смолой и SiC. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 82,9 + С 12 + примесь Fe2O3 0,24 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,9%). Углерод находится в составе угля. Отсевов 1,2%.
28. Опыт ведут, как в п.7, - скорость подъема температуры со 100 до 600°C составляет 30°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно обугленные чешуйки лузги, продукт светло-серого цвета; встречаются жесткие частицы с отвердевшей смолой и SiC. Получают порошок состава, мас.%: SiO2 80,8 + С14 + примесь Fe2O3 0,23 + примеси K2О, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,0%). Углерод находится в составе угля. Отсевов 1,5%.
29. Опыт ведут, как в п.2, - скорость подъема температуры со 100 до 700°C составляет 1°/мин, выдержка 20 минут.
При данной температуре углерод активно горит и содержание его резко уменьшается; равномерно обгоревшие чешуйки лузги светло-серого цвета. После размола и рассева получают порошок состава, мас.%: SiO2 91,7 + C 3 + примесь Fe2O3 0,38 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,7%). Углерод находится в составе сажеподобного вещества. Отсевов 0,5%.
30. Опыт ведут, как в п.3, - скорость подъема температуры со 100 до 700°C составляет 2°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно обгоревшие чешуйки лузги светло-серого цвета. После размола и рассева получают порошок состава, мас.%: SiO2 91,6 + С 3,2 + примесь Fe2O3 0,36 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 478%). Углерод находится в составе сажеподобного вещества. Отсевов 0,6%.
31. Опыт ведут, как в п.4, - скорость подъема температуры со 100 до 700°C составляет 4°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно обгоревшие чешуйки лузги светло-серого цвета. После размола и рассева получают порошок состава, мас.%: SiO2 90,7 + С 4 + примесь Fe2O3 0,35 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,9%). Углерод находится в составе сажеподобного вещества. Отсевов 0,7%.
32. Опыт ведут, как в п.5, - скорость подъема температуры со 100 до 700°C составляет 10°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно обгоревшие чешуйки лузги светло-серого цвета. После размола и рассева получают порошок состава, мас.%: SiO2 90,2 + С 4,5 + примесь Fe2O3 0,33 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,0%). Углерод находится в составе сажеподобного вещества. Отсевов 0,8%.
33. Опыт ведут, как в п.6, - скорость подъема температуры со 100 до 700°C составляет 20°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно обгоревшие чешуйки лузги светло-серого цвета; встречаются редкие жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой и SiC. После размола и рассева получают порошок состава, мас.%: SiO2 89,6 + С 5 + примесь Fe2O3 0,32 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,1%). Углерод находится в составе сажеподобного вещества. Отсевов 0,9%.
34. Опыт ведут, как в п.7, - скорость подъема температуры со 100 до 700°C составляет 30°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно обгоревшие чешуйки лузги светло-серого цвета; встречаются жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой и SiC. После размола и рассева получают порошок состава, мас.%: SiO2 88,5 + С 6 + примесь Fe2O3 0,3 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,2%). Углерод находится в составе сажеподобного вещества. Отсевов 1,1%.
35. Опыт ведут, как в п.2, - скорость подъема температуры со 100 до 800°C составляет 1°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно сгоревшие чешуйки лузги белого цвета. После размола и рассева получают порошок состава, мас.%: SiO2 94,9 + C 0,4 + примесь Fe2O3 0,44 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,3%). Углерод находится в составе редких частиц сажи. Отсевов 0,2%.
36. Опыт ведут, как в п.3, - скорость подъема температуры со 100 до 800°C составляет 2°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно сгоревшие чешуйки лузги белого цвета. После размола и рассева получают порошок состава, мас.%: SiO2 94,7 + C 0,45 + примесь Fe2O3 0,42 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,4%). Углерод находится в составе редких частиц сажи. Отсевов 0,3%.
37. Опыт ведут, как в п.4, - скорость подъема температуры со 100 до 800°C составляет 4°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно сгоревшие чешуйки лузги белого цвета. После размола и рассева получают порошок состава, мас.%: SiO2 94,6 + C 0,5 + примесь Fe2O3 0,4 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,5%). Углерод находится в составе редких частиц сажи. Отсевов 0,4%.
38. Опыт ведут, как в п.5, - скорость подъема температуры со 100 до 800°C составляет 10°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно сгоревшие чешуйки лузги белого цвета. После размола и рассева получают порошок состава, мас.%: SiO2 94,5 + C 0,55 + примесь Fe2O3 0,35 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,6%). Углерод находится в составе редких частиц сажи. Отсевов 0,5%.
39. Опыт ведут, как в п.6, - скорость подъема температуры со 100 до 800°C составляет 20°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно сгоревшие чешуйки лузги бежево-белого цвета; встречаются черные жесткие частицы SiC. После размола и рассева получают порошок состава, мас.%: SiO2 94,3 + C 0,65 + примесь Fe2O3 0,33 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,7%). Углерод находится в составе частиц сажи и SiC. Отсевов 0,6%.
40. Опыт ведут, как в п.7, - скорость подъема температуры со 100 до 800°C составляет 30°/мин, выдержка 20 минут. Равномерно сгоревшие
| Таблица 1. | |||||||||
| Определение температурно-временных параметров режима обжига рисовой лузги. Печь изготовлена из жаростойкой стали 20Х23Н13. | |||||||||
| № опыта | Температура обжига, °C | Скор., подъ. темп.,°/мин | Выдержка, мин | Сод. C,% | Вид золы и углеродной фазы. | Сод. SiO2, % | Сод. Fe2O3,% | Сумма примесей MeO, % | Отсевы, мас.% |
| 1 | 250 | 1 | 20 | 76,8 | Недогорев, лузга, дым не весь вышел. | 17,5 | 0,2 | 5,5 | |
| 2 | 300 | 1 | 20 | 70,3 | Равномерно обугленные част, лузги. | 24,0 | 0,2 | 5,5 | 1,0 |
| 3 | 300 | 2 | 20 | 70,5 | То же | 23,8 | 0,2 | 5,5 | 2,0 |
| 4 | 300 | 4 | 20 | 70,7 | То же | 23, 6 | 0,2 | 5,5 | 2,5 |
| 5 | 300 | 10 | 20 | 71 | То же | 23,3 | 0,2 | 5,5 | 3,5 |
| 6 | 300 | 20 | 20 | 72 | Много недогоревших частиц лузги. | 22,3 | 0,2 | 5,5 | 4,0 |
| 7 | 300 | 30 | 20 | 74 | То же | 20,3 | 0,2 | 5,5 | 5,0 |
| 8 | 300 | 4 | 10 | 75 | Встречаются недогоревшие частицы лузги. | 19,3 | 0,2 | 5,5 | 3,2 |
| 9 | 300 | 4 | 30 | 73 | Равномерно обугленные част. лузги. | 21,3 | 0,2 | 5,5 | 2,8 |
| 10 | 300 | 4 | 45 | 71 | То же | 23,3 | 0,2 | 5,5 | 2,5 |
| Продолжение таблицы 1. | |||||||||
| № опыта | Температура обжига, °C | Скор, подъ. темп.,°/мин | Выдержка, мин | Сод. C,% | Вид золы и углеродной фазы. | Сод. SiO2,% | Сод. Fe2O3,% | Сумма примесей MeO, % | Отсевы, мас.% |
| 11 | 400 | 1 | 20 | 56 | Равномерно обугленные, углеподобные частицы лузги. | 38,8 | 0,21 | 5,0 | 1,5 |
| 12 | 400 | 2 | 20 | 58 | То же | 36,7 | 0,2 | 5,1 | 1,8 |
| 13 | 400 | 4 | 20 | 62 | То же | 32, 6 | 0,2 | 5,2 | 1,9 |
| 14 | 400 | 10 | 20 | 66 | Встречаются жесткие недогоревшие частицы с отвердевшей смолой. | 28, 5 | 0,2 | 5,3 | 2,2 |
| 15 | 400 | 20 | 20 | 68 | Встречаются частицы с отвердевшей смолой и жесткие частицы SiC. | 26,4 | 0,2 | 5,4 | 2,4 |
| 16 | 400 | 30 | 20 | 69 | Много частиц с отвердевшей смолой и жестких частиц SiC. | 26,3 | 0,2 | 5,5 | 2,7 |
| 17 | 500 | 1 | 20 | 26 | Равномерно обугленные, углеподобные частицы лузги. Зола темно-серая. | 69 | 0,22 | 4,8 | 0,8 |
| 18 | 500 | 2 | 20 | 28 | То же | 67 | 0,22 | 4,8 | 0,9 |
| 19 | 500 | 4 | 20 | 32 | То же | 63 | 0,22 | 4,8 | 1,0 |
| 20 | 500 | 10 | 20 | 38 | То же | 57 | 0,22 | 4,8 | 1,1 |
| 21 | 500 | 20 | 20 | 42 | Встречаются частицы с отвердевшей смолой и жесткие частицы SiC. | 52, 8 | 0,2 | 5, 0 | 1,3 |
| 22 | 500 | 30 | 20 | 45 | Много частиц с отвердевшей смолой и жестких частиц SiC. | 49,8 | 0,2 | 5,0 | 1,0 |
| 23 | 600 | 1 | 20 | 8 | Равномерно обугл. частицы лузги. Цвет светло-серый | 87,1 | 0,28 | 4,6 | 0,6 |
| 24 | 600 | 2 | 20 | 9 | То же | 86,0 | 0,28 | 4,7 | 0,7 |
| 25 | 600 | 4 | 20 | 10 | То же | 84,9 | 0,28 | 4,8 | 0,8 |
| 26 | 600 | 10 | 20 | 11 | То же | 83,9 | 0,26 | 4,8 | 0,9 |
| 27 | 600 | 20 | 20 | 12 | Имеются частицы с отвердевшей смолой и жесткие частицы SiC. | 82,9 | 0,24 | 4,9 | 1,2 |
| 28 | 600 | 30 | 20 | 14 | Много частиц с отвердевшей смолой и жестких частиц SiC. | 80,8 | 0,23 | 5,0 | 1,5 |
| 29 | 700 | 1 | 20 | 3 | Равномерно светло-серый порошок. | 91,7 | 0,38 | 4,7 | 0,5 |
| 30 | 700 | 2 | 20 | 3,2 | То же | 91, 6 | 0,36 | 4,8 | 0,6 |
| 31 | 700 | 4 | 20 | 4 | То же | 90,7 | 0,35 | 4,9 | 0,7 |
| 32 | 700 | 10 | 20 | 4,5 | То же | 90,2 | 0,33 | 5,0 | 0,8 |
| Продолжение таблицы 1. | |||||||||
| № опыта | Температура обжига, °С | Скор. подъ. темп.,°/мин | Выдержка, мин | Сод. C, % | Вид золы и углеродной фазы. | Сод. SiO2,% | Сод. Fe2O3% | Сумма примесей MeO, % | Отсевы, мас.% |
| 33 | 700 | 20 | 20 | 5 | Имеются частицы с отвердевшей смолой и жесткие частицы SiC. | 89, 6 | 0,32 | 5,1 | 0,9 |
| 34 | 700 | 30 | 20 | 6 | Много частиц с отвердевшей смолой и жестких частиц SiC. | 88, 5 | 0,3 | 5,2 | 1,1 |
| 35 | 800 | 1 | 20 | 0,4 | Белый порошок | 94, 9 | 0, 44 | 4,3 | 0,2 |
| 36 | 800 | 2 | 20 | 0,45 | То же | 94, 7 | 0, 42 | 4,4 | 0,3 |
| 37 | 800 | 4 | 20 | 0,5 | То же | 94, 6 | 0,4 | 4,5 | 0,4 |
| 38 | 800 | 10 | 20 | 0,55 | То же | 94,5 | 0,35 | 4,6 | 0,5 |
| 39 | 800 | 20 | 20 | 0,65 | Имеются жесткие частицы SiC. | 94,3 | 0,33 | 4,7 | 0, 6 |
| 40 | 800 | 30 | 20 | 0,7 | То же | 94,2 | 0,32 | 4,8 | 0,7 |
чешуйки лузги бежево-белого цвета; встречаются черные жесткие частицы SiC. После размола и рассева получают порошок состава, мас.%: SiO2 94,2 + C 0,7 + примесь Fe2O3 0,32 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,8%). Углерод находится в составе частиц сажи и SiC. Отсевов 0,7%.
Из представленных результатов видно, что увеличение скорости подъема температуры до 20°/мин и выше приводит к ухудшению качества базового порошка - остаются чешуйки несгоревшей лузги, появляются округлые частицы с затвердевшей смолой (оп. №№6, 7, 15, 16, 21, 22, 27, 28, 33, 34, 39, 40), появляются частицы карбида SiC, углерод находится в составе окаменевших смол, углеподобного вещества. При высоких температурах (700, 800°C) снижение скорости до 1°/мин приводит к увеличению содержания примеси оксидов железа (оп. №№29, 35) и к перерасходу энергии. Таким образом, оптимальной скоростью подъема температуры следует считать 2-10°/мин.
Продолжительность выдержки при заданной температуре выявлена в опытах №№4, 8, 9, 10 - оптимальной является выдержка в 20 минут.
В дальнейших опытах применяют скорость подъема 4°/мин, выдержка 20 минут.
Б. Приготовление базового порошка SiO2+C из исходной рисовой лузги и из лузги обработанной анаэробными бактериями.
Эксперименты выполняют в печах трех типов: 1) рабочая камера печи выполнена из ст.3; 2) - из жаростойкой стали 20Х23Н13; 3) из ст.3, футерованной муллитовой керамикой. Скорость подъема температуры во всех опытах 4°/мин, выдержка при заданной температуре 20 минут. Постоянное перемешивание.
Опыты №№1-6 выполняют в печи выполненной из стали 3.
1. Берут просеянную рисовую лузгу, обжигают со свободным доступом воздуха при постоянном перемешивании и равномерном подъеме температуры от 100 до 300°C со скоростью 4°/мин; выдерживают с перемешиванием при данной температуре 20 минут. По окончании процесса образуется черный равномерно обожженный чешуйчатый материал, который размалывают и просеивают через сито 014; получают черный порошок состава, мас.%: SiO2 24 + С 70,7 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,5%) (см. табл.2). Отсевы 2,5%. В отсевах жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой; SiO2 и C таком же состоянии, как в опыте А-2 стр.6, табл.1.
2. Берут просеянную рисовую лузгу, обжигают со свободным доступом воздуха при постоянном перемешивании и равномерном подъеме температуры от 100 до 400°C со скоростью 4°/мин; выдерживают с перемешиванием при данной температуре 20 минут. По окончании процесса образуется черный равномерно обожженный чешуйчатый материал, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 32,2 + C 62 + примесь Fe2O3 0,25 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,5%). Отсевы 2,4%. В отсевах жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой. См. табл. 2.
3. Процесс ведут, как в п.1, но температура 500°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал темно-серого цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 64,5 + C 30 + примесь Fe2O3 0,35 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,6%). Отсевы 2,0%. В отсевах жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой.
4. Процесс ведут, как в п.1, но температура 600°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал серого цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 83,8 + C 10 + примесь Fe2O3 0,5 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,7%). Отсевы 1,8%. В отсевах нет осмоленных частиц - углерод в составе угля; SiO2 в фазе β-кристобалита.
5. Процесс ведут, как в п.1, но температура 700°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал светлосерого цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 90 + C 3,5 + примесь Fe2O3 0,65 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,8%). Отсевы 1,5%. Углерод в виде угля и частиц сажи, a SiO2 в фазе (3-кристобалита.
6. Процесс ведут, как в п.1, но температура 800°C. По окончании процесса образуется белый чешуйчатый материал с включениями черных частиц сажи; после размола и просеивания через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 92,6 + C 0,5 + примесь Fe2O3 0,9 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 6%). Отсевы 1,2%. Углерод в виде сажи, a SiO2 в фазе р-кристобалита.
Опыты №№7-12 выполняют в печи, выполненной из стали 20Х23Н13.
7. Процесс ведут, как в п.1, при температуре 300°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал черного цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 23,6 + C 70,7 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,5%). Отсевы 2,5%. В отсевах жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой. SiO2 и С таком же состоянии, как в опыте А-2 стр.6, табл.1. См. табл.2.
8. Процесс ведут, как в п.1, но температура 400°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал черного цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 34,6 + C 62 + примесь Fe2O3 0,21 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,2%). Отсевы 1,9%. В отсевах жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой. Углерод и SiO2 в таком же состоянии, как в опытах 1, 2.
9. Процесс ведут, как в п.1, но температура 500°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал темно-серого цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 63 + C 32 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,8%). Отсевы 1,2%. В отсевах жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой. Углерод и SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 3.
10. Процесс ведут, как в п.1, но температура 600°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал серого цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 84,9 + C 10 + примесь Fe2O3 0,28 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,8%). Отсевы 0,8%. Углерод и SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 4.
11. Процесс ведут, как в п.1, но температура 700°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал светло-серого цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 90,7 + C 4,0 + примесь Fe2O3 0,35 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,9%). Отсевы 0,7%. Углерод в виде угля, a SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 5.
12. Процесс ведут, как в п.1, но температура 800°C. По окончании процесса образуется белый чешуйчатый материал с включениями черных частиц; после размола и просеивания через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 94,6 + C 0,5 + примесь Fe2O3 0,4 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,5%). Отсевы 0,4%. Углерод в виде сажи, a SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 6.
Опыты №№13-18 выполняют в печи, футерованной муллитовой керамикой.
13. Процесс ведут, как в п.1, при температуре 300°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал черного цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 23,6 + C 70,7 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,5%). Отсевы 2,4%. В отсевах жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой. Углерод и SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 1. См. табл.2.
14. Процесс ведут, как, в п.1, но температура 400°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал черного цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 44,4 + C 50 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,4%). Отсевы 1,8%. В отсевах жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой. Углерод и SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 2.
15. Процесс ведут, как в п.1, но температура 500°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал темно-серого цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 75,2 + C 20 + примесь Fe2O3 0,21 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,5%). Отсевы 1,0%. В отсевах жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой. Углерод и SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 3.
16. Процесс ведут, как в п.1, но температура 600°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал серого цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 86,3 + C 10 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 3,5%). Отсевы 0,7%. Углерод и SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 4.
17. Процесс ведут, как в п.1, но температура 700°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал светло-серого цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 92,6 + C 3,5 + примесь Fe2O3 0,25 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 3,6%). Отсевы 0,5%. Углерод в виде угля, a SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 5.
18. Процесс ведут, как в п.1, но температура 800°C. По окончании процесса образуется белый чешуйчатый материал с включениями черных частиц; после размола и просеивания через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 95,4 + C 0,5 + примесь Fe2O3 0,35 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 3,8%). Отсевы 0,3%. Углерод в виде сажи, a SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 6.
Последующие опыты №№19-36 выполняют с рисовой лузгой, обработанной анаэробными бактериями. Опыты №№19-24 выполняют в печи, выполненной из стали 3.
19. Процесс ведут, как в п.1, при температуре 300°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал черного цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 41,9 + С 53 + примесь Fe2O3 0,12 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O MgO, Al2O3 - остальное (до 5,0%). Отсевы 2,3%. В отсевах жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой. Углерод и SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 1. См. табл.2.
20. Процесс ведут, как в п.1, но температура 400°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал черного цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 51,8 + С 43 + примесь Fe2O3 0,15 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,0%). Отсевы 2,0%. В отсевах жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой. Углерод и SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 2.
21. Процесс ведут, как в п.1, но температура 500°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал темно-серого цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 81,6 + С 13 + примесь Fe2O3 0,25 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,2%). Отсевы 1,8%. В отсевах жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой. Углерод и SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 3.
22. Процесс ведут, как в п.1, но температура 600°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал серого цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 88,2 + C 6 + примесь Fe2O3 0,45 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,3%). Отсевы 1,5%. Углерод и SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 4.
23. Процесс ведут, как в п.1, но температура 700°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал светло-серого цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 90,6 + C3 + примесь Fe2O3 0,65 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,8%). Отсевы 1,2%. Углерод в виде угля, a SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 5.
24. Процесс ведут, как в п.1, но температура 800°C. По окончании процесса образуется белый чешуйчатый материал с включениями черных частиц; после размола и просеивания через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 92,2 + C 0,3 + примесь Fe2O3 0,9 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 6,6%). Отсевы 0,9%. Углерод в виде сажи, a SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 6.
Опыты №№25-30 выполняют в печи выполненной из стали 20Х23Н13.
25. Процесс ведут, как в п.1, при температуре 300°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал черного цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 41,9 + C 53 + примесь Fe2O3 0,12 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5%). Отсевы 2,3%. В отсевах жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой. Углерод и SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 1. См. табл.2.
26. Процесс ведут, как в п.1, но температура 400°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал черного цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 51,8 + C 43 + примесь Fe2O3 0,15 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5%). Отсевы 1,8%. В отсевах жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой. Углерод и SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 2.
27. Процесс ведут, как в п.1, но температура 500°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал темно-серого цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 81,8 + C 13 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5%). Отсевы 1,2%. В отсевах жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой. Углерод и SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 3.
28. Процесс ведут, как в п.1, но температура 600°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал серого цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 88,6 + С 6 + примесь Fe2O3 0,25 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,3%). Отсевы 1,3%. Углерод и SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 4.
29. Процесс ведут, как в п.1, но температура 700°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал светло-серого цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 92,5 + C 2 + примесь Fe2O3 0,3 + примеси K2O, СаО, Na2O, MqO, Al2O3 - остальное (до 5,2%). Отсевы 0,9%. Углерод в виде угля, a SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 5.
30. Процесс ведут, как в п.1, но температура 800°C. По окончании процесса образуется белый чешуйчатый материал с включениями черных частиц; после размола и просеивания через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 93,5 + C 0,5 + примесь Fe2O3 0,4 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5,6%). Отсевы 0,3%. Углерод в виде сажи, a SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 6.
Опыты №№31-36 выполняют в печи, футерованной муллитовой керамикой.
31. Процесс ведут, как в п.1, при температуре 300°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал черного цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 41,9 + C 53 + примесь Fe2O3 0,12 примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 5%). Отсевы 2,2%. В отсевах жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой. Углерод и SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 1. См. табл.2.
32. Процесс ведут, как в п.1, но температура 400°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал черного цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 53 + C 42 + примесь Fe2O3 0,12 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,9%). Отсевы 1,8%. В отсевах жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой. Углерод и SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 2.
33. Процесс ведут, как в п.1, но температура 500°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал темно-серого цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 83,4 + C 12 + примесь Fe2O3 0,14 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4,5%). Отсевы 1,4%. В отсевах жесткие округлые частицы с отвердевшей смолой. Углерод и SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 3.
34. Процесс ведут, как в п.1, но температура 600°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал серого цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 90,8 + C 5 + примесь Fe2O3 0,15 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 4%). Отсевы 0,9%. Углерод и SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 4.
35. Процесс ведут, как в п.1, но температура 700°C. По окончании процесса образуется равномерно обожженный чешуйчатый материал светло-серого цвета, который размалывают и просеивают через сито 014; получают порошок состава, мас.%: SiO2 95,8 + C 1 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 3%). Отсевы 0,4% Углерод в виде угля, a SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 5.
36. Процесс ведут, как в п.1, но температура 800°C. По окончании процесса образуется белый чешуйчатый материал с включениями черных частиц; после размола и просеивания через сито 014; получают
| Таблица 2. | |||||||
| Обжиг исходной лузги и обработанной анаэробными бактериями; состав базового порошка. |
|||||||
| Оп. № | Подготовка рис. лузги; состав, мас.% | Обжиг; материал печи; темпер., °C | Содержание, мас.% | ||||
| SiO2 | С | Fe2O3 | Др. окс. в сумме | Отсевы | |||
| 0 | Исходная | - | 18 | 28 | 0,1 | 4 | - |
| 1 | То же | Ст.3; Т=300 | 23, 6 | 70,7 | 0,2 | 5,5 | 2,5 |
| 2 | То же | 400 | 32,2 | 62 | 0,25 | 5,5 | 2,4 |
| 3 | То же | 500 | 64,5 | 30 | 0,35 | 5, 6 | 2,0 |
| 4 | То же | 600 | 83,8 | 10 | 0,5 | 5,7 | 1,8 |
| 5 | То же | 700 | 90,0 | 3,5 | 0, 65 | 5,8 | 1,5 |
| 6 | То же | 800 | 92, 6 | 0,5 | 0,9 | 6,0 | 1,2 |
| 7 | То же | СТ.20Х23Н13; Т=300 | 23, 6 | 70,7 | 0,2 | 5,4 | 2,5 |
| 8 | То же | 400 | 34,6 | 62 | 0,21 | 5,2 | 1,9 |
| 9 | То же | 500 | 63,0 | 32 | 0,22 | 4,8 | 1,2 |
| 10 | То же | 600 | 84, 9 | 10 | 0,28 | 4,8 | 0,8 |
| 11 | То же | 700 | 90,7 | 4,0 | 0,35 | 4,9 | 0,7 |
| 12 | То же | 800 | 94, 6 | 0, 5 | 0,4 | 4,5 | 0,4 |
| 13 | То же | Муллитовая керамика; Т=300 | 23, 6 | 70,7 | 0,2 | 5, 5 | 2,4 |
| 14 | То же | 400 | 44, 4 | 50 | 0,2 | 5,4 | 1,8 |
| 15 | То же | 500 | 75,2 | 20 | 0,21 | 4,5 | 1,0 |
| 16 | То же | 600 | 86,3 | 10 | 0,22 | 3,5 | 0, 8 |
| 17 | То же | 700 | 92,6 | 3,5 | 0,25 | 3, 6 | 0,5 |
| 18 | То же | 800 | 95,4 | 0,5 | 0,35 | 3,8 | 0,3 |
| Обраб. анаэробными бактер., промывка, сушка | 0 | 36, 6 | 32 | 0,12 | 5,0 | ||
| 19 | То же | Ст.3; Т=300 | 41, 9 | 53 | 0,12 | 5, 0 | 2,4 |
| 20 | То же | 400 | 51,8 | 43 | 0,15 | 5,0 | 2,1 |
| 21 | То же | 500 | 81,6 | 13 | 0,25 | 5,2 | 1,8' |
| 22 | То же | 600 | 88,2 | 6 | 0,45 | 5,3 | 1,5 |
| 23 | То же | 700 | 90,6 | 3 | 0, 65 | 5,8 | 1,2 |
| 24 | То же | 800 | 92,2 | 0,3 | 0,9 | 6,6 | 0,9 |
| 25 | То же | Ст.20Х23Н13; Т=300 | 41,9 | 53 | 0,12 | 5,0 | 2,3 |
| 26 | То же | 400 | 51,8 | 43 | 0,15 | 5,0 | 1,8 |
| Продолжение таблицы 2. | |||||||
| Оп. № | Подготовка рис. лузги; состав, мас.% | Обжиг; материал печи; темпер., °С | Содержание, мас.% | ||||
| SiO2 | С | Fe2O3 | Др. окс. в сумме | Отсевы | |||
| 27 | То же | 500 | 81,8 | 13 | 0,2 | 5,0 | 1,6 |
| 28 | То же | 600 | 88,6 | 6 | 0,25 | 5,1 | 1,3 |
| 29 | То же | 700 | 92,5 | 2 | 0,3 | 5,2 | 0,9 |
| 30 | То же | 800 | 93,5 | 0,5 | 0,4 | 5,6 | 0,3 |
| 31 | То же | муллитовая керамика; Т=300 | 41, 9 | 53 | 0,12 | 5,0 | 2,2 |
| 32 | То же | 400 | 53,0 | 42 | 0,12 | 4,9 | 1,7 |
| 33 | То же | 500 | 83,4 | 12 | 0,14 | 4,5 | 1,4 |
| 34 | То же | 600 | 90,8 | 5 | 0,15 | 4,0 | 0,9 |
| 35 | То же | 700 | 95,8 | 1 | 0,2 | 3,0 | 0,4 |
| 36 | То же | 800 | 96,1 | 0,1 | 0,3 | 3,5 | 0,1 |
порошок состава, мас.%: SiO2 96,1 + C 0,1 + примесь Fe2O3 0,3 + примеси K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (до 3,5%). Отсевы 0,1%. Углерод в виде сажи, a SiO2 в таком же состоянии, как в опыте 6.
Из представленных результатов следует, что применение печей из жаростойкой стали или футерованной керамикой приводит к существенному снижению содержания примесей оксидов железа с 0,65-0,9 до 0,12-0,35 мас.%; обжиг при 800°C в печи, футерованной керамикой, приводит к получению практически белого, безуглеродного (0,1 мас.%) порошка диоксида кремния.
Оптимальными режимами получения базового порошка следует считать опыты №№7-11, 13-17, выполненные в печи из жаростойкой стали 20X23H13 и №№25-29, 31-35, выполненные в печи, футерованной муллитовой керамикой: температура обжига 300-700°С, скорость подъема температуры 2-10°/мин.
Как следует из приведенных результатов снижение содержания углерода возможно двумя путями: 1) увеличением температуры обжига до 600-700°C (что ведет к издержкам электроэнергии); 2) путем снижения содержания углерода в исходной лузге обработкой анаэробными бактериями. Используя второй путь, температура обжига для достижения одного и того количества углерода снижается на 50-60°C(ср., например, оп.14 и 32, 16 и 33).
8. Получение каучуксодержащего раствора.
В-1. Получение экстракта из корней одуванчика. Применяют кислотную среду в связи с тем, что в щелочной среде диоксид кремния растворяется.
1. Берут сухие корни одуванчика (или кок-сагыза, василька, крым-сагыза, тау-сагыза), вливают однопроцентный водный раствор серной кислоты в соотношении жидкость:твердое=7:1, кипятят в течение 10 минут. Получают экстракт, содержащий каучук в количестве 5 мас.%. Затем полученный экстракт растворяют в 5-кратном объеме воды; получают 1%-ный раствор каучука с pH 4,8. См. табл. 3.
2. Опыт ведут, как в п.1, но кипятят в течение 20 минут. Получают экстракт с 8% каучука; растворяют в 8-кратном объеме воды; получают 1%-ный раствор каучука с pH 5,0.
3. Опыт ведут, как в п.1, но кипятят в течение 30 минут. Получают экстракт с 10% каучука; растворяют в 5-кратном объеме воды; получают 2%-ный раствор каучука с pH 4,9.
4. Опыт ведут, как в п.1, но кипятят в течение 45 минут. Получают экстракт с 12% каучука; растворяют в 3-кратном объеме воды, получают 4%-ный раствор каучука с pH 4,5.
5. Опыт ведут, как в п.1, но кипятят в течение 60 минут. Получают экстракт с 15% каучука; растворяют в 3-кратном объеме воды, получают 5%-ный раствор каучука с pH 4,0.
6. Опыт ведут, как в п.1, но концентрация серной кислоты составляет 2% и кипятят в течение 10 минут. Получают экстракт с 8% каучука; растворяют в 4-кратном объеме воды, получают 2%-ный раствор каучука с pH 3,5.
7. Опыт ведут, как в п.6, но кипятят в течение 20 минут. Получают экстракт с 12% каучука; растворяют в 3-кратном объеме воды, получают 4%-ый раствор каучука с pH 3,5.
8. Опыт ведут, как в п.6, но кипятят в течение 30 минут. Получают экстракт с 15% каучука; растворяют в 3-кратном объеме воды, получают 5%-ный раствор каучука с pH 3,0.
9. Опыт ведут, как в п.6, но кипятят в течение 45 минут. Получают экстракт с 16% каучука; растворяют в 8-кратном объеме воды, получают 2%-ный раствор каучука с pH 4,5.
10. Берут 3%-ный раствор кислоты, корни одуванчика кипятят в течение 20 минут. Получают экстракт с 12% каучука; растворяют в 6-кратном объеме воды, получают 2%-ный раствор каучука с рН 4,8.
11. Опыт ведут, как в п.10, но кипятят в течение 30 минут. Получают экстракт с 16% каучука; растворяют в 3-кратном объеме воды, получают 5,3%-ный раствор каучука с рН 3,3.
12. Берут 5%-ный раствор кислоты, кипятят в течение 20 минут. Получают экстракт с 16% каучука; растворяют в 4-кратном объеме воды, получают 4%-ный раствор каучука с рН 3,2. См. табл.3.
| Таблица 3. | |||||
| Технологические параметры экстрагирования каучука из растений и растворения искусственного латекса. | |||||
| Опыт № | Концентрация H2SO4 в воде, мас.% | Прод-ть кипения, мин | Сод. кауч. в экстр., мас.% | Раствор экстракта | |
| Сод. кауч. в раств., мас.% | рН раствора | ||||
| Вытяжка из одуванчика | |||||
| 1 | 1 | 10 | 5 | 1 | 4,8 |
| 2 | 1 | 20 | 8 | 1 | 5,0 |
| 3 | 1 | 30 | 10 | 2 | 4,9 |
| 4 | 1 | 45 | 12 | 4 | 4,5 |
| 5 | 1 | 60 | 14 | 5 | 4,0 |
| 6 | 2 | 10 | 8 | 2 | 3,5 |
| 7 | 2 | 20 | 11 | 4 | 3,5 |
| 8 | 2 | 30 | 13 | 5 | 3,0 |
| 9 | 2 | 45 | 15 | 2 | 4,8 |
| 10 | 3 | 10 | 10 | 2 | 4,5 |
| 11 | 3 | 20 | 12 | 5,3 | 3,3 |
| 12 | 5 | 10 | 12 | 5 | 3,2 |
| Раствор искусств. латекса | |||||
| 13 | 1 | - | 0,5 | - | 5,2 |
| 14 | 1 | 1,0 | - | 5,0 | |
| 15 | 1 | 2 | - | 4,5 | |
| 16 | 1 | - | 4 | - | 4,0 |
| 17 | 3 | - | 6 | - | 3,5 |
| 18 | 4 | - | 8 | - | 3,2 |
| 19 | 5 | - | 10 | - | 3,0 |
В-2. Получение каучуксодержащего раствора из искусственного латекса.
Берут, например, искусственный латекс марки БС-30 ГОСТ 11808-88, содержащий 40% каучука и разбавляют его водным раствором H2SO4.
13. Берут 100 г латекса, приливают 8 л воды и 80 мл H2SO4, получают 0,5%-ный раствор латекса с рН 5,2.
14. Берут 100 г латекса, приливают 4 литров воды и 40 мл H2SO4, получают 1,0%-ный раствор латекса с рН 5,0.
15. Берут 100 г латекса, приливают 2 литров воды и 20 мл H2SO4, получают 2,0%-ный раствор латекса с рН 4,5.
16. Берут 100 г латекса, приливают 1 литр воды и 10 мл H2SO4, получают 4,0%-ный раствор латекса с рН 4,0.
17. Берут 100 г латекса, приливают 0,67 литров воды и 20,7 мл кислоты H2SO4, получают 6,0%-ный раствор латекса с рН 3,5.
18. Берут 100 г латекса, приливают 0,5 литра воды и 20 мл H2SO4, получают 8,0%-ный раствор латекса с рН 3,2.
19. Берут 100 г латекса, приливают 0,4 литра воды и 20 мл H2SO4, получают 10,0%-ный раствор латекса с рН 3,0.
Из представленных результатов следует, что оптимальными режимами приготовления экстракта из растений являются опыты №6, 7, 10 - концентрация кислоты 2-3%, продолжительность кипячения 10-20 минут; получают экстракт с 8-12 мас.% каучука. Перед введением экстракта в порошок его разбавляют водой до концентрации 2-4 мас.% и рН 3,5-4,5.
Оптимальными растворами искусственного латекса являются оп. №№15, 16 - концентрация 2-4 мас.% рН 3,5-4,5; концентрация кислоты 1%.
Г. Определение оптимального количества каучука, вводимого в базовый порошок.
Технологические требования к смеси базового порошка и растворов каучука таковы, что суспензия при замешивании должна быть не жидкой и не густой. При повышенном содержании воды в суспензии требуются большая продолжительность и энергия на замешивание и дальнейшее высушивание, а при малом содержании воды полусухая смесь не промешивается, не достигается равномерность распределения каучука по поверхности частиц порошка. Требования по размеру частиц наполнителя - прохождение через сито 014.
Опыт 1. Берут базовый порошок состава, мас.%: SiO2 63 + С 32 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси оксидов K2O, CaO, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (оп.9, табл.2), приливают 1%-ный экстракт из одуванчика в количестве 100 г раствора на 100 г порошка, перемешивают, высушивают при 110-120°С. Образуется полусухая смесь, которая трудно пермешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 1%, при протирании через сито пылит. См. табл.4.
2. Опыт выполняют, как в п.1, но берут 200 г раствора на 100 г порошка. Получают сметанообразную массу, которая легко размешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 2%, хорошо гранулируется, не пылит. См. табл.4.
3. Опыт выполняют, как в п.1, но берут 300 г раствора на 100 г порошка. Получают жидкую сметанообразную массу, которая легко размешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 3%, хорошо гранулируется, не пылит.
4. Опыт выполняют, как в п.1, но берут 2%-ный экстракт и приливают 200 г раствора на 100 г порошка. Получают сметанообразную массу, которая легко размешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 4%, хорошо гранулируется, не пылит.
5. Опыт выполняют, как в п.4, приливают 300 г раствора на 100 г порошка. Получают сметанообразную массу, которая легко размешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 6%, с трудом протирается через сито, гранулируется, не пылит.
6. Опыт выполняют, как в п.4, но берут 4%-ный экстракт и приливают 200 г раствора на 100 г порошка. Получают густую сметанообразную массу, которая хорошо размешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 8%; смесь через сито 014 не протирается, т.к. залепляет отверстия.
7. Берут базовый порошок состава, мас.%: SiO2 23 + С 70,7 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (оп.7, табл.2), берут 0,5%-ный раствор искусственного латекса и приливают 200 г раствора на 100 г порошка, перемешивают, высушивают при 110-120°С. Образуется сметанообразная смесь, которая легко перемешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 1%, при протирании через сито пылит.
8. Опыт выполняют, как в п.7, но берут 1%-ный раствор и приливают 200 г на 100 г порошка. Получают сметанообразную массу, которая легко размешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 2%, хорошо гранулируется, не пылит.
9. Опыт выполняют, как в п.7, но берут 2%-ный раствор и приливают 200 г раствора на 100 г порошка. Получают сметанообразную массу, которая легко размешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 4%, хорошо гранулируется, не пылит.
10. Опыт выполняют, как в п.7, но берут 4%-ный экстракт, и приливают 200 г раствора на 100 г порошка. Получают сметанообразную массу, которая легко размешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 8%; смесь не протирается через сито 014.
11. Опыт выполняют, как в п.7, но берут 8%-ный раствор и приливают 200 г раствора на 100 г порошка. Получают сметанообразную массу, которая легко размешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 16%, не протирается через сито 02.
12. Берут базовый порошок состава, мас.%: SiO2 63 + C 32 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (оп. 9, табл.2), приливают 0,5-ый раствор искусственного латекса в количестве 200 г раствора на 100 г порошка, перемешивают, высушивают при 110-120°C. Образуется сметанообразная смесь, которая хорошо перемешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 1%, при протирании через сито пылит. См. табл.4.
13. Опыт ведут, как в п.12, но приливают 1%-ный раствор латекса в количестве 200 г раствора на 100 г порошка, перемешивают, высушивают при 110-120°C. Образуется сметанообразная смесь, которая хорошо перемешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 2%, хорошо гранулируется при протирании через сито; не пылит.
14. Опыт ведут, как в п.12, но приливают 2%-ный раствор латекса в количестве 200 г раствора на 100 г порошка, перемешивают, высушивают при 110-120°C. Образуется сметанообразная смесь, которая хорошо перемешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 4%, хорошо гранулируется при протирании через сито; не пылит.
15. Опыт ведут, как в п.12, но приливают 4%-ный раствор латекса в количестве 200 г раствора на 100 г порошка, перемешивают, высушивают. Образуется сметанообразная смесь, которая хорошо перемешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 8%, не протирается через сито 014.
16. Опыт ведут, как в п.12, но приливают 8%-ный раствор латекса в количестве 200 г раствора на 100 г порошка, перемешивают, высушивают. Образуется сметанообразная смесь, которая хорошо перемешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 16%, не протирается через сито 02.
17. Берут базовый порошок состава, мас.%: SiO2 90,7 + С 4 + примесь Fe2O3 0,35 + примеси оксидов K2O, СаО, Na2O, MgO, Al2O3 - остальное (оп.11, табл.2), приливают 0,5%-ный раствор искусственного латекса в количестве 200 г раствора на 100 г порошка, перемешивают, высуши-
| Таблица 4. | |||||
| Определение оптимального количества каучука в покрытии порошков. | |||||
| Опыт № | Базовый порошок, состав, мас.% | Сод. каучука в растворе, мас.% | Колич. раствора на 100 г порош. | Сод. кауч. в порошке, мас.% | Особенности при гранулировании порошка. Пыление. |
| 1 | SiO2 63 + С 32 + примеси; (оп. 9, табл.2). | Экстракт из одуванчика1 | 100 | 1 | Полусухая смесь; трудно размешивается. Высушенная легко протирается сквозь сито 014, пылит. |
| 2 | То же | 1 | 200 | 2 | Сметанообразная смесь, легко размешивается. Высушенная легко протирается через сито 014, гранулируется, не пылит. |
| 3 | То же | 1 | 300 | 3 | Жидкая смесь, легко размешивается. Высушенная легко протирается через сито 014, гранулируется, не пылит. |
| 4 | То же | 2 | 200 | 4 | Сметанообразная смесь, легко размешивается. Высушенная легко протирается через сито 014, гранулируется, не пылит. |
| 5 | То же | 2 | 300 | 6 | Жидкая смесь, легко размешивается. Высушенная трудно протирается через сито 014, гранулируется, не пылит. |
| 6 | То же | 4 | 200 | 8 | Сметанообразная смесь, легко размешивается. Высушенная не протирается через сито 014, не гранулируется. |
| 7 | SiO2 23,6 + C 70,7 + примеси; (оп. 7, табл.2). | Раствор искусств, латекса, 0,5 | 200 | 1 | Сметанообразная смесь, легко размешивается. Высушенная легко протирается сквозь сито 014, гранулируется, Но пылит |
| 8 | 1 | 200 | 2 | Хорошо гранулируется, не пылит | |
| 9 | 2 | 200 | 4 | Хорошо гранулируется, не пылит | |
| 10 | 4 | 200 | 8 | Не протирается сквозь сито 014 | |
| 11 | 8 | 200 | 16 | Не протирается сквозь сито 02 |
| Продолжение таблицы 4. | |||||
| Опыт № | Базовый порошок, состав, мас.% | Сод. каучука в растворе, мас.% | Колич. раствора на 100 г порош. | Сод. кауч. в порошке, мас.% | Особенности при гранулировании порошка. Пыление. |
| 12 | SiO2 63 + С 32 + примеси; (оп.9, табл.2). | Раствор искусств, латекса, 0,5 | 200 | 1 | Легко протирается сквозь сито 014, гранулируется, но пылит |
| 13 | 1 | 200 | 2 | Хорошо гранулируется, не пылит | |
| 14 | 2 | 200 | 4 | Хорошо гранулируется, не пылит | |
| 15 | 4 | 200 | 8 | Не протирается сквозь сито 014 | |
| 16 | 8 | 200 | 16 | Не протирается сквозь сито 02 | |
| 17 | SiO2 90,7 + С 4 + примеси (оп.11, табл.2). | Раствор искусств. латекса, 0,5 | 200 | 1 | Легко протирается сквозь сито 014, гранулируется, Но пылит |
| 18 | 1 | 200 | 2 | Хорошо гранулируется, не пылит | |
| 19 | 2 | 200 | 4 | Хорошо гранулируется, не пылит | |
| 20 | 4 | 200 | 8 | Не протирается сквозь сито 014 | |
| 21 | 8 | 200 | 16 | Не протирается сквозь сито 02 |
вают при 110-120°С. Образуется сметанообразная смесь, которая хорошо пермешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 1%, при протирании через сито пылит.
18. Опыт ведут, как в п.17, но приливают 1%-ный раствор латекса в количестве 200 г раствора на 100 г порошка, перемешивают, высушивают при 110-120°C. Образуется сметанообразная смесь, которая хорошо перемешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 2%, хорошо гранулируется при протирании через сито; не пылит.
19. Опыт ведут, как в п.17, но приливают 2%-ный раствор латекса в количестве 200 г раствора на 100 г порошка, перемешивают, высушивают при 110-120°C. Образуется сметанообразная смесь, которая хорошо перемешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 4%, хорошо гранулируется при протирании через сито; не пылит.
20. Опыт ведут, как в п.17, но приливают 4%-ный раствор латекса в количестве 200 г раствора на 100 г порошка, перемешивают, высушивают. Образуется сметанообразная смесь, которая хорошо перемешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 8%, не протирается через сито 014.
21. Опыт ведут, как в п.17, но приливают 8%-ный раствор латекса в количестве 200 г раствора на 100 г порошка, перемешивают, высушивают. Образуется сметанообразная смесь, которая хорошо перемешивается; высушенная смесь содержит каучук в количестве 16%, не протирается через сито 02.
Из представленных результатов следует, что оптимальным содержанием каучука в покрытии является 2-4 мас.% (опыты №№2, 3, 4, 8, 9, 13, 14, 18, 19), а оптимальным содержанием каучука в растворе является 2-4% с pH 3,5-4,5. Осаждение каучука на порошок проходит одинаково при любом соотношении SiO2:C.
Г. Приготовление наполнителя резины - композиционного гранулированного непылящего порошка SiO2 + C + каучук. В нижеследующих восьми опытах используют базовый порошок состава, мас.%: SiO2 23,6 + С 70,7 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - 5,4 (оп.7, табл.2).
1. Берут указанный базовый порошок, приливают экстракт из одуванчика с концентрацией 0,5% каучука в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. На порошок равномерно осаждается каучук, связывая все мельчайшие частицы углерода и SiO2; поэтому плакированный порошок не пылит. Получают природно-гомогенную гранулированную порошковую композицию состава, мас.%: SiO2 23,4 + С 70 + каучук 1 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов СаО, Na2О, К2О, MgO, Al2O3 - остальное. См. табл.5.
2. Подготовку и проведение опыта выполняют, как п.1, а 1%-ный экстракт приливают в количестве 200 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок с содержанием, мас.%: SiO2 23,1 + C 69,3 + каучук 2 + примесь Fe2О3 0,19 + примеси указанных выше оксидов - остальное. См. табл.5.
3. Подготовку и проведение опыта выполняют, как в п.1, а 2%-ный экстракт приливают в количестве 200 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок с содержанием, мас.%: SiO2 22,7 + С 67,9 + каучук 4 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси оксидов - остальное.
4. Подготовку опыта и процесс ведут, как в п.1, а 2%-ный экстракт приливают в количестве 300 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок с содержанием, мас.%: SiO2 22,2 + C 66,5 + каучук 6 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси оксидов - остальное.
В нижеследующих четырех опытах используют тот же базовый порошок и раствор искусственного латекса.
5. Берут базовый порошок, указанный в п.1, приливают раствор латекса с содержанием каучука 0,5% в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 23,4 + C 70,0 + каучук 1 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксиды - остальное.
6. Подготовку опыта и процесс выполняют, как в п.5, а 1%-ный раствор латекса приливают в количестве 200 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 23,1 + C 69,3 + каучук 2 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов - остальное.
7. Подготовку опыта и процесс ведут, как в п.5, а 2%-ный раствор латекса приливают в количестве 200 г на 100 г порошка. Получают композиционный гомогенный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 22,7 + С 67,9 + каучук 4 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси оксидов - остальное.
8. Подготовку опыта и процесс ведут, как в п.5, а 2%-ный раствор латекса приливают в количестве 300 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 22,2 + С 66,5 + каучук 6 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси оксидов - остальное.
В нижеследующих восьми опытах используют базовый порошок состава, мас.%: SiO2 44, 4 + С 50 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов - до 5,4%.
9. Берут указанный базовый порошок, приливают экстракт одуванчика, содержащий 0,5% каучука в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 44,0 + С 4 9,5 + каучук 1 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов - остальное.
10. Подготовку и проведение опыта выполняют, как в п.9, а 1%-ный экстракт приливают в количестве 200 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 43,5 + С 49,0 + каучук 2 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов - остальное.
11. Подготовку опыта и процесс ведут, как в п.9, а 2%-ный экстракт приливают в количестве 200 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 42.6 + С 48,0 + каучук 4 + примесь Fe2O3 0, 19 + примеси оксидов - остальное.
12. Подготовку опыта и процесс ведут, как в п.9, а 2%-ный экстракт приливают в количестве 300 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 41.7 + С 47,0 + каучук 6 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси оксидов - остальное.
В нижеследующих четырех опытах используют тот же базовый порошок и раствор искусственного латекса.
13. Берут указанный базовый порошок, приливают раствор искусственного латекса, содержащего 0,5% каучука в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 44,0 + C 49,5 + каучук 1 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов - остальное.
14. Подготовку и выполнение опыта выполняют, как в п.13, а 1%-ный раствор латекса приливают в количестве 200 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 43,5 + С 49,0 + каучук 2 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов - остальное.
15. Подготовку опыта и процесс ведут, как в п.13, а 2%-ный раствор латекса приливают в количестве 200 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 42,6 + С 48,0 + каучук 4 + примесь Fe2O3 0, 19 + примеси оксидов - остальное.
16. Подготовку опыта и процесс ведут, как в п.13, а 2%-ный раствор латекса приливают в количестве 300 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 41,7 + С 47,0 + каучук 6 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси оксидов - остальное.
В нижеследующих восьми опытах используют базовый порошок состава, мас.%: SiO2 63,0 + C 32,0 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 4,8. В нижеследующих четырех опытах используется экстракт одуванчика.
17. Берут указанный базовый порошок, приливают экстракт, содержащий 0,5% каучука в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 62,4 + С 31,7 + каучук 1 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси указанных оксидов - остальное.
18. Подготовку опыта и процесс ведут, как в п.17, а 1%-ный экстракт приливают в количестве 200 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 61,7 + С 31,4 + каучук 2 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси указанных оксидов - остальное.
19. Подготовку опыта и процесс ведут, как в п.17, а 2%-ный экстракт приливают в количестве 200 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 60,5 + С 30,7 + каучук 4 + примесь Fe2O3 0,21 + примеси указанных оксидов - остальное.
20. Подготовку опыта и процесс ведут, как в п.17, а 2%-ный экстракт приливают в количестве 300 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 59,2 + С 30,1 + каучук 6 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси указанных оксидов - остальное.
В нижеследующих четырех опытах используют раствор искусственного латекса.
21. Берут базовый порошок, как в п.17, приливают раствор латекса, содержащий 0,5% каучука, в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 62,4 + С 31,7 + каучук 1 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси оксидов - остальное.
22. Подготовку опыта и процесс ведут, как в п.21, а 1%-ный раствор приливают в количестве 200 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 61,7 + С 31,4 + каучук 2 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси указанных оксидов - остальное.
23. Подготовку опыта и процесс ведут, как в п.21, а 2%-ный раствор приливают в количестве 200 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 60.5 + С 30,7 + каучук 4 + примесь Fe2O3 0,21 + примеси указанных оксидов - остальное.
24. Подготовку опыта и процесс ведут, как в п.21, а 2%-ный раствор приливают в количестве 300 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 59,2 + С 30,1 + каучук 6 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси указанных оксидов - остальное.
В нижеследующих восьми опытах используют базовый порошок состава, мас.%: SiO2 86,3 + С 10 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 3,5.
25. Берут указанный базовый порошок, приливают экстракт одуванчика, содержащий 0,5% каучука в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 85,4 + С 9,9 + каучук 1 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси указанных оксидов - остальное.
26. Подготовку опыта и процесс ведут, как в п.25, а 1%-ный экстракт приливают в количестве 200 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 84.6 + С 9,8 + каучук 2 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси оксидов - остальное.
27. Подготовку опыта и процесс ведут, как в п.25, а 2%-ный экстракт приливают в количестве 200 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 82,2 + С 9,6 + каучук 4 + примесь Fe2O3 0,21 + примеси оксидов - остальное.
28. Подготовку опыта и процесс ведут, как в п.25, а 2%-ный экстракт приливают в количестве 300 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 81,1 + С 9,4 + каучук 6 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси оксидов - остальное.
В нижеследующих четырех опытах используют тот же базовый порошок и раствор искусственного латекса.
29. Берут указанный базовый порошок, приливают раствор латекса, содержащий 0,5% каучука, в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 14. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 85,4 + С 9,9 + каучук 1 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное.
30. Подготовку опыта и процесс ведут, как в п.29, а 1%-ный раствор приливают в количестве 200 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 84,6 + С 9,8 + каучук 2 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси указанных оксидов - остальное.
31. Подготовку опыта и процесс ведут, как в п.29, а 2%-ный раствор приливают в количестве 200 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулирований непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 82.8 + С 9,6 + каучук 4 + примесь Fe2O3 0,21+примеси указанных оксидов - остальное.
32. Подготовку опыта и процесс ведут, как в п.29, а 2%-ный раствор приливают в количестве 300 г на 100 г порошка. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 81,1 + С 9,4 + каучук 6 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси указанных оксидов - остальное.
В нижеследующих восьми опытах используют базовый порошок состава, мас.%: SiO2 90,8 + С 5 + примесь Fe2O3 0,15 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 4,0.
33. Берут указанный базовый порошок, приливают экстракт одуванчика, содержащий 0,5% каучука в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 89,9 + С 5,0 + каучук 1 + примесь Fe2O3 0,15 + примеси указанных оксидов - остальное.
34. Берут указанный базовый порошок, приливают экстракт одуванчика, содержащий 1% каучука, в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 89,0 + С 4,9 + каучук 2 + примесь Fe2O3 0,15 + примеси указанных оксидов - остальное.
35. Берут указанный базовый порошок, приливают экстракт одуванчика, содержащий 2% каучука, в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 87,2 + С 4,8 + каучук 4 + примесь Fe2O3 0, 14 + примеси указанных оксидов - остальное.
36. Берут указанный базовый порошок, приливают экстракт одуванчика, содержащий 2% каучука, в количестве 300 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 85,4 + С 4,7 + каучук 6 + примесь Fe2O3 0,14 + примеси указанных оксидов - остальное.
В нижеследующих четырех опытах используется раствор искусственного латекса.
37. Берут указанный базовый порошок, приливают раствор латекса, содержащий 0,5% каучука, в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 89,9 + С 5,0 + каучук 1 + примесь Fe2O3 0,15 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2О3 - остальное.
38. Берут указанный базовый порошок, приливают раствор латекса, содержащий 1% каучука, в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 89,0 + С 4,9 + каучук 2 + примесь Fe2O3 0,15 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное.
39. Берут указанный базовый порошок, приливают раствор латекса, содержащий 2% каучука, в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 87,2 + С 4,8 + каучук 4 + примесь Fe2O3 0,14 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное.
40. Берут указанный базовый порошок, приливают раствор латекса, содержащий 2% каучука, в количестве 300 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 85,4 + С 4,7 + каучук 6 + примесь Fe2О3 0,14+примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное.
В нижеследующих восьми опытах используют базовый порошок состава, мас.%: SiO2 95,8 + С 1 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2О3 3,0.
41. Берут указанный базовый порошок, приливают экстракт одуванчика, содержащий 0,5% каучука в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 94.8 + С 1,0 + каучук 1 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси указанных оксидов - остальное.
42. Берут указанный базовый порошок, приливают экстракт одуванчика, содержащий 1% каучука в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 93.9 + С 1,0 + каучук 2 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси указанных оксидов - остальное.
43. Берут указанный базовый порошок, приливают экстракт одуванчика, содержащий 2% каучука в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 92,0 + С 1,0 + каучук 4 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси указанных оксидов - остальное.
44. Берут указанный базовый порошок, приливают экстракт одуванчика, содержащий 2% каучука в количестве 300 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 90,0 + С 1,0 + каучук 6 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси указанных оксидов - остальное.
В нижеследующих четырех опытах используется раствор искусственного латекса.
45. Берут указанный базовый порошок, приливают раствор латекса, содержащий 0,5% каучука, в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 94,8 + С 1,0 + каучук 1 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное.
46. Берут указанный базовый порошок, приливают раствор латекса, содержащий 1% каучука, в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 93,9 + С 1,0 + каучук 2 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное.
47. Берут указанный базовый порошок, приливают раствор латекса, содержащий 2% каучука, в количестве 200 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 92,0 + С 1,0 + каучук 4 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное.
48. Берут указанный базовый порошок, приливают раствор латекса, содержащий 2% каучука, в количестве 300 г на 100 г порошка, перемешивают, высушивают на воздухе при 120-130°C при постоянном перемешивании, протирают через сито 014. Получают композиционный гранулированный непылящий порошок состава, мас.%: SiO2 90,0 + С 1,0
| Таблица 5. | |||||||
| Технологические параметры получения и состав наполнителя резин. | |||||||
| опыт | Базовый порошок, состав, %; темпер, получ., °C | Количест. экстракта (раствора), мл на 100 г порошка | Состав наполнителя, мас.% | ||||
| Каучук | Прим. Fe2O3 | Сумма прим. др. окс. | SiO2 | Углерод | |||
| 1 | SiO2 23,6 + С 70,7 + Fe2O3 0,2 + др. оке.5,5(оп.7, табл.2); 300 | Экстракт из одуванчика, 200, 0,5%-ный | 1 | 0,2 | Ост. | 23,4 | 70, 0 |
| 2 | То же | 200, 1%-ный | 2 | 0,19 | ост. | 23,1 | 69,3 |
| 3 | То же | 200, 2%-ный | 4 | 0,19 | ост. | 22,7 | 67,9 |
| 4 | То же | 300, 2%-ный | 6 | 0,19 | ост. | 22,2 | 66,5 |
| 5 | SiO2 23,6 + С 70,7 + Fe2O3 0,2 + др. окс. 5, 5 (оп.7, табл.2); 300 | Раствор латекса 200, 0,5%-ный | 1 | 0,2 | Ост. | 23,4 | 70,0 |
| 6 | То же | 200, 1%-ный | 2 | 0,2 | ост. | 23,1 | 69,3 |
| 7 | То же | 200, 2%-ный | 4 | 0,19 | ост. | 22,7 | 67,9 |
| 8 | То же | 300, 2%-ный | 6 | 0,19 | ост. | 22,2 | 66,5 |
| 9 | SiO2 44,4 + С 50 + примесь Fe2O3 0,2 + др. окс. 5,4(оп.14 табл.2); 400. | Экстракт из одуванчика, 200, 0,5%-ный | 1 | 0,2 | Ост. | 44, 0 | 49,5 |
| 10 | То же | 200, 1%-ный | 2 | 0,2 | Ост. | 43,5 | 49,0 |
| 11 | То же | 200, 2%-ный | 4 | 0,19 | ост. | 42,6 | 48,0 |
| 12 | То же | 300, 2%-ный | 6 | 0,19 | ост. | 41,7 | 47,0 |
| 13 | SiO2 44,4 + С 50 + примесь Fe2O3 0,2 + др. окс. 5,4 (оп.14 табл.2); 400; | Раствор латекса 200, 0,5%-ный | 1 | 0,2 | Ост. | 44,0 | 49,5 |
| 14 | То же | 200, 1%-ный | 2 | 0,2 | Ост. | 43,5 | 49,0 |
| 15 | То же | 200, 2%-ный | 4 | 0,19 | ост. | 42,6 | 48,0 |
| 16 | То же | 300, 2%-ный | 6 | 0,19 | ост. | 41,7 | 47,0 |
| 17 | SiO2 63,0 + С 32+пр. Fe2O3 0,22 + др. окс. 4,8 (оп.9, табл.2); 500. | Экстракт из одуванчика, 200, 0,5%-ный | 1 | 0,22 | ост. | 62,4 | 31,7 |
| 18 | То же | 200, 1%-ный | 2 | 0,22 | ост. | 61,7 | 31,4 |
| 19 | То же | 200, 2%-ный | 4 | 0,21 | ост. | 60,5 | 30,7 |
| 20 | То же | 300, 2%-ный | 6 | 0,19 | ост. | 59,2 | 30,1 |
| 21 | SiO2 63,0 + С 32 + пр. Fe2O3 0,22 + др. окс. 4,8 (оп. 9, табл.2); 500. | Раствор латекса 200, 0,5%-ный | 1 | 0,22 | ост. | 62,4 | 31,7 |
| 22 | То же | 200, 1%-ный | 2 | 0,22 | ост. | 61,7 | 31,4 |
| 23 | То же | 200, 2%-ный | 4 | 0,21 | ост. | 60,5 | 30,7 |
| 24 | То же | 300, 2%-ный | 6 | 0,19 | ост. | 59,2 | 30,1 |
| 25 | SiO2 86,3 + C 10 + пр. Fe2O3 0,22 + др. окс. 3,5; (оп. 16 табл.2); 600. | Экстракт из одув., 200, 0,5%-ный | 1 | 0,22 | ост. | 85,4 | 9,9 |
Продолжение таблицы 5.
| Опыт | Базовый порошок, состав, %; темпер, получ., °C | Количест. экстракта (раствора), мл на 100 г порошка | Состав наполнителя, мас.% | ||||
| Каучук | Прим.Fe2O3 | Сумма прим. др. окс. | SiO2 | Углерод | |||
| 26 | То же | 200, 1%-ный | 2 | 0,22 | ост. | 84,6 | 9,8 |
| 27 | То же | 200, 2%-ный | 4 | 0,21 | ост. | 82,8 | 9,6 |
| 28 | То же | 300, 2%-ный | 6 | 0,19 | ост. | 81,1 | 9,4 |
| 29 | SiO2 86,3 + C 10 + пр. Fe2O3 0,22 + др. окс. 3,5 (оп. 16 табл.2); 600; | Раствор латекса 200, 0,5%-ный | 1 | 0,22 | ост. | 85,4 | 9,9 |
| 30 | То же | 200, 1%-ный | 2 | 0,22 | ост. | 84,6 | 9,8 |
| 31 | То же | 200, 2%-ный | 4 | 0,21 | ост. | 82,8 | 9,6 |
| 32 | То же | 300, 2%-ный | 6 | 0,19 | ост. | 81,1 | 9,4 |
| 33 | SiO2 90,8 + C 5 + пр. Fe2O3 0,15 + др. окс. 4 (оп. 34, табл.2); 600. | Экстракт из одуванчика, 200, 0,5%-ный | 1 | 0,15 | ост. | 89,9 | 5,0 |
| 34 | То же | 200, 1%-ный | 2 | 0,15 | ост. | 89,0 | 4,9 |
| 35 | То же | 200, 2%-ный | 4 | 0,14 | ост. | 87,2 | 4,8 |
| 36 | То же | 300, 2%-ный | 6 | 0,14 | ост. | 85,4 | 4,7 |
| 37 | SiO2 90,8 + C 5 + пр. Fe2O3 0,15 + др. окс. 4 (оп. 34, табл.2); 600. | Раствор латекса 200, 0,5%-ный | 1 | 0,15 | ост. | 89,9 | 5,0 |
| 38 | То же | 200, 1%-ный | 2 | 0,15 | ост. | 89,0 | 4,9 |
| 39 | То же | 200, 2%-ный | 4 | 0,14 | ост. | 87,2 | 4,8 |
| 40 | То же | 300, 2%-ный | 6 | 0,14 | ост. | 85,4 | 4,7 |
| 41 | SiO2 95,8 + C 1; + пр. Fe2O3 0,2 + др. окс. 3; (оп. 35, табл.2);700. | Экстракт из одуванчика, 200, 0,5%-ный | 1 | 0,2 | ост. | 94,8 | 1,0 |
| 42 | То же | 200, 1%-ный | 2 | 0,2 | ост. | 93,9 | 1,0 |
| 43 | То же | 200, 2%-ный | 4 | 0,2 | ост. | 92,0 | 1,0 |
| 44 | То же | 300, 2%-ный | 6 | 0,19 | ост. | 90,0 | 1,0 |
| 45 | SiO2 95,8 + C 1;; + Fe2O3 0,15 + др. окс. 3; (оп.35, табл.2);700. | Раствор латекса 200, 0,5%-ный | 1 | 0,2 | ост. | 94,8 | 1,0 |
| 46 | То же | 200, 1%-ный | 2 | 0,2 | ост. | 93,9 | 1,0 |
| 47 | То же | 200, 2%-ный | 4 | 0,2 | ост. | 92,0 | 1,0 |
| 48 | То же | 300, 2%-ный | 6 | 0,19 | ост. | 90,0 | 1,0 |
+ каучук 6 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное.
Таким образом, получен композиционный гранулированный наполнитель с каучуковым покрытием с широким диапазоном компонентов мас.%: SiO2 (22,2-94,8) + С (1,0-70,0) + каучук (1-4) + примесь Fe2O3 (0,14-0,22) + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное.
Д. Получение резин.
Резиновые смеси готовят на основе каучука СКМС-30АРК: базовый состав резиновой смеси, мас.ч.: каучук - 100, стеарин - 2, ZnO - 5, S - 2 (далее обозначается БС - базовая смесь).
В первой группе резиновых смесей добавляют стандартные наполнители в количестве 40 мас.ч.: технический углерод марки П-154; диоксид кремния марки БС-120; механическую смесь, указанных выше стандартных наполнителей П-154 50% + БС-120 50%.
Во второй группе смесей добавляют порошок из рисовой лузги без добавок каучука (условное обозначение ПРЛ) следующих составов, мас.%: SiO2 23,6 + С 70,7 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение (ПРЛ-24-71);
SiO2 44 + С 50 + Fe2O3 0,2 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение - (ПРЛ-44-50);
SiO2 63 + С 32 + Fe2O3 0,22 + примеси оксидов СаО, Na2О, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение - (ПРЛ-63-32);
SiO2 86,3 + С 10 + Fe2O3 0,22 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение - (ПРЛ-68-10);
SiO2 90,8 + С5 + Fe2O3 0,22 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение - (ПРЛ-91-5);
SiO2 96,8 + С 1,0 + Fe2O3 0,15 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al203 - остальное, условное обозначение - (ПРЛ-97-1).
В третьей группе в резиновую смесь добавляют новый, патентуемый порошок ПРЛ с добавками каучука, составов, мас.%:
№№1, 2: SiO2 23,4 + С 70,0 + каучук 1 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-23-70-1нк, где нк - натуральный каучук; ПРЛ-23-70-1ик, где ик - искусственный каучук;
№№3, 4: SiO2 23,1 + С 69,3 + каучук 2 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-23-70-2 нк; и тот же состав, но с искусственным каучуком - ПРЛ-23-70-2ик;
№5, 6: SiO2 22,7 + С 67,9 + каучук 4 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-23-70-4нк; и ПРЛ-23-70-4ик;
№7, 8: SiO2 22,2 + C 66,5 + каучук 6 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-23-70-6нк; и ПРЛ-23-70-6ик;
№9, 10: SiO2 44,0 + С49,5 + каучук 1 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси оксидов СаО, Na2О, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-44-50-1 нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-44-50-1ик;
№11, 12: SiO2 43,5 + С 49,0 + каучук 2 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов СаО, Na2О, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-44-50-2нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-44-50-2ик;
№13, 14: SiO2 42,6 + С 48,0 + каучук 4 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси оксидов СаО, Na2О, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-44-50-4нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-44-50-4ик;
№15, 16: SiO2 41,7 + С 47,0 + каучук 6 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-44-50-6нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-44-50-6ик;
№17, 18: SiO2 62,4 + С 31,7 + каучук 1 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-60-30-1нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-60-30-1ик;
№19, 20: SiO2 61,7 + С 31,4 + каучук 2 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-60-30-2нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-60-30-2ик;
№21, 22: SiO2 60,5 + С 30,7 + каучук 4 + примесь Fe2O3 0,21 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-60-30-4нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-60-30-4ик;
№23, 24: SiO2 59,2 + С 30,1 + каучук 6 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-60-30-6нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-60-30-6ик;
№25, 26: SiO2 85,4 + С 9,9 + каучук 1 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-85-10-1нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-85-10-1ик;
№27, 28: SiO2 84, 6 + С 9,8 + каучук 2 + примесь Fe2O3 0,22 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-85-10-2нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-85-10-2ик;
№29, 30: SiO2 82,8 + С 9,6 + каучук 4 + примесь Fe2O3 0,21 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-85-10-4нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-85-10-4ик;
№31, 32: SiO2 81,1 + С 9,4 + каучук 6 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное; условное обозначение ПРЛ-85-10-6 нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-85-10-6 ик;
№33, 34: SiO2 89,9 + С 5,0 + каучук 1 + примесь Fe2O3 0,15 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-90-5-1нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-90-5-1ик;
№35, 36: SiO2 89,0 + С 4,9 + каучук 2 + примесь Fe2O3 0,15 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-90-5-2нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-90-5-2ик;
№37, 38: SiO2 87,2 + С 4,8 + каучук 4 + примесь Fe2O3 0,14 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-90-5-4нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-90-5-4ик;
№39, 40: SiO2 85,4 + С 4,7 + каучук 6 + примесь Fe2O3 0,14 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-90-5-6нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-90-5-6ик;
№41, 42: SiO2 94,8 + С 1,0 + каучук 1 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-95-1-1нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-95-1-1ик;
№43, 44: SiO2 93,9 + С 1,0 + каучук 2 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-95-1-2нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-95-1-2ик;
№45, 46: SiO2 92,0 + С 1,0 + каучук 4 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение ПРЛ-95-1-4нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-95-1-4ик;
№47, 48: SiO2 90,0 + С 1,0 + каучук 6 + примесь Fe2O3 0,19 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O2 - остальное, условное обозначение ПРЛ-95-1-6нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-95-1-ик;
заграничные составы наполнителя:
№49, 50: базовый порошок получен при температуре 250°C, мас.% SiO2 16,0 + С 76,0 + каучук 2 + примесь Fe2O3 0,2 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, условное обозначение - ПРЛ-16-76-2нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-16-76-2ик;
№51, 52: базовый порошок получен при температуре 800°C, мас.% SiO2 96,0 + С 0,1 + каучук 2 + примесь Fe2O3 0,3 + примеси оксидов СаО, Na2О, К2О, MgO, Al2О3 - остальное, условное обозначение - ПРЛ-96-0,1-2нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-96-0,1-2ик;
№53, 54: базовый порошок получен при температуре 700°С в печи из ст.3 (наполнитель с высоким содержанием примесей оксидов железа и других оксидов), мас.%: SiO2 88,0 + С 3,0 + каучук 2 + примесь Fe2O3 3,5 + примеси оксидов СаО, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное (всего примесей до 7%), условное обозначение - ПРЛ-90-3-2нк; то же, но с искусственным каучуком - ПРЛ-90-3-2ик.
Готовят резины следующих составов: БС + наполнитель 40 мас.ч., где БС - базовый состав резиновой смеси, мас.ч.: каучук СКМС-30АРК - 100, стеарин - 2, ZnO - 5, S - 2.
Резиновые смеси готовят на лабораторном смесителе ВН-4003А с объемом загрузки 1500 см3 при скорости вращения ротора 60 об/мин и продолжительности смешивания 10 минут; температура валков 50°C. Данный режим выдерживали для всех смесей, чтобы уровень деформации сдвига резиновой смеси был во всех случаях одинаковым; после замешивания определяли температуру смеси и по ней оценивали температуровыделение. Определение предела прочности и относительного удлинения при разрыве определяли по ГОСТ 270-75; определение истираемости - по ГОСТ 426-77 на установке МИ-2 при давлении 26 Н по шкурке П8Г44А8НМ; модуль внутреннего трения - по ГОСТ 10828-75.
Результаты испытаний представлены в таблице 6.
Из анализа результатов следует, что введение каучука в патентуемые базовые порошки положительно влияет на все характеристики резин в сравнении с резинами, в которых аналогичные наполнители были без каучука: снижение модуля внутреннего трения, например, в составе БС-ПРЛ-44-50, с 4,5 до 4,0 МПа в составе БС-ПРЛ-44-50-1нк; в других составах снижение наблюдается на 10-15%; снижение температуровыделения при замесе, например, в составе БС-ПРЛ-63-32, с 74 до 55°C в составе БС-ПРЛ-60-30-2ик; в других составах снижение наблюдается на 12-24°C; повышение предела прочности, например, в составе БС-ПРЛ-97-1 с 13 до 18 МПа в составе БС-ПРЛ-95-1-2ик; в других составах увеличение наблюдается на 15-27%; увеличение удлинения, например, в составе БС-ПРЛ-68-10, с 560 до 660% в составе БС-ПРЛ-85-10-2нк; в других составах увеличение наблюдается на 8-21%; уменьшение истираемости, например, в составе БС-ПРЛ-44-50, с 13 до 10 м3/ТДж в составе БС-ПРЛ-44-50-2ик, т.е. на 23%; в других составах снижение наблюдается на 9-33%.
По сравнению с резинами, в которые введены стандартные наполнители, резины с новым наполнителем также имеют преимущества: так резина с предлагаемым наполнителем БС-ПРЛ-60-30-2нк по сравнению с резиной с наполнителем БС-120 имеет предел прочности при растяжении на 35% выше, истираемость на 43% ниже; резина БС-ПРЛ-44-50-2ик по сравнению с резиной, в которой наполнитель выполнен из искусственной смеси технического углерода марки П-154 и диок-
| Таблица 6. | ||||||
| Состав резиновых смесей и свойства резин. | ||||||
| № опыта | Резина, состав | Модуль внутр. трения, МПа | Температура смеси после замеса, °C | Пред. прочн. при раст., МПа | Удлинение, % | Истираемость, м3/ТДж |
| 01 | БС+П-154 | 4,1 | 72 | 13,5 | 600 | 14 |
| 02 | БС+БС-120 | 4,8 | 74 | 13,0 | 550 | 16 |
| 03 | БС+(БС-120 50%+П-154 50%) | 4,4 | 72 | 13,0 | 550 | 14 |
| 04 | БС+ПРЛ-24-71 | 4,4 | 70 | 15,0 | 600 | 13 |
| 05 | БС+ПРЛ-44-50 | 4,5 | 72 | 14,5 | 590 | 13 |
| Об | БС+ПРЛ-63-32 | 4,6 | 74 | 14,0 | 580 | 12 |
| 07 | БС+ПРЛ-68-10 | 4,7 | 78 | 13,5 | 560 | 12 |
| 08 | БС+ПРЛ-91-5 | 4,7 | 79 | 13,3 | 530 | 11 |
| 09 | БС+ПРЛ-97-1 | 4,9 | 82 | 13,0 | 510 | 11 |
| 1 | БС+ПРЛ-23-70-1нк | 4,2 | 62 | 14,5 | 580 | 12 |
| 2 | БС+ПРЛ-23-70-1ик | 4,2 | 62 | 14,5 | 580 | 12 |
| 3 | БС+ПРЛ-23-70-2нк | 4,2 | 61 | 18,0 | 690 | 11 |
| 4 | БС+ПРЛ-23-70-2ик | 4,2 | 61 | 18,0 | 690 | 11 |
| 5 | БС+ПРЛ-23-70-4нк | 4,2 | 60 | 17,5 | 690 | 11 |
| 6 | БС+ПРЛ-23-70-4ик | 4,2 | 60 | 17,5 | 690 | 11 |
| 7 | БС+ПРЛ-23-70-6нк | 4,2 | 59 | 16,0 | 600 | 12 |
| 8 | БС+ПРЛ-23-70-6ик | 4,2 | 59 | 16,0 | 600 | 12 |
| 9 | БС+ПРЛ-44-50-1нк | 4,0 | 60 | 18 | 600 | 11 |
| 10 | БС+ПРЛ-44-50-1ик | 4,0 | 60 | 19 | 600 | 11 |
| 11 | БС+ПРЛ-44-50-2нк | 4,0 | 59 | 19 | 650 | 10 |
| 12 | БС+ПРЛ-44-50-2ик | 4,0 | 59 | 19 | 650 | 10 |
| 13 | БС+ПРЛ-44-50-4нк | 4,0 | 58 | 18 | 660 | 12 |
| 14 | БС+ПРЛ-44-50-4ик | 4,0 | 58 | 18 | 660 | 12 |
| 15 | БС+ПРЛ-44-50-6нк | 4,0 | 58 | 16 | 630 | 13 |
| 16 | БС+ПРЛ-44-50-6ик | 4,0 | 58 | 16 | 630 | 13 |
| 17 | БС+ПРЛ-60-30-1нк | 3,8 | 56 | 19 | 650 | 10 |
| 18 | БС+ПРЛ-60-30-1ик | 3,8 | 56 | 19 | 650 | 10 |
| 19 | БС+ПРЛ-60-30-2нк | 3,8 | 55 | 20 | 650 | 9 |
| 22 | БС+ПРЛ-60-30-2ик | 3,8 | 55 | 20 | 650 | 9 |
| 21 | БС+ПРЛ-60-30-4нк | 3,8 | 53 | 19 | 650 | 10 |
| 22 | БС+ПРЛ-60-30-4ик | 3,8 | 53 | 19 | 650 | 10 |
| 23 | БС+ПРЛ-60-30-6нк | 3,8 | 52 | 18 | 650 | 11 |
| 24 | БС+ПРЛ-60-30-6ик | 3,8 | 52 | 18 | 650 | 11 |
| 25 | БС+ПРЛ-85-10-1нк | 3,6 | 56 | 19 | 660 | 10 |
| 26 | БС+ПРЛ-85-10-1ик | 3,6 | 56 | 19 | 660 | 10 |
| 27 | БС+ПРЛ-85-10-2нк | 3,6 | 54 | 21 | 660 | 8 |
| 28 | БС+ПРЛ-85-10-2ик | 3,6 | 54 | 21 | 660 | 8 |
| Продолжение таблицы 6. | ||||||
| № опыта | Резина, состав | Модуль внутр. трения, МПа | Температура смеси после замеса, °С | Пред. прочн. при раст., МПа | Удлинение, % | Истираемость, м3/ТДж |
| 29 | БС+ПРЛ-85-10-4нк | 3,6 | 52 | 20 | 660 | 9 |
| 30 | БС+ПРЛ-85-10-4ик | 3,6 | 52 | 20 | 660 | 9 |
| 31 | БС+ПРЛ-85-10-6нк | 3, 6 | 51 | 18 | 660 | 12 |
| 32 | БС+ПРЛ-85-10-6ик | 3,6 | 51 | 18 | 660 | 12 |
| 33 | БС+ПРЛ-90-5-1нк | 3,9 | 58 | 19 | 650 | 10 |
| 34 | БС+ПРЛ-90-5-1ик | 3,9 | 58 | 19 | 650 | 10 |
| 35 | БС+ПРЛ-90-5-2нк | 3,9 | 57 | 20 | 650 | 8 |
| 36 | БС+ПРЛ-90-5-2ик | 3,9 | 57 | 20 | 650 | 8 |
| 37 | БС+ПРЛ-90-5-4нк | 3,9 | 57 | 19 | 650 | 10 |
| 38 | БС+ПРЛ-90-5-4ик | 3,9 | 57 | 19 | 650 | 10 |
| 38 | БС+ПРЛ-90-5-6нк | 3,9 | 56 | 16 | 650 | 13 |
| 40 | БС+ПРЛ-90-5-6ик | 3,9 | 56 | 16 | 650 | 13 |
| 41 | БС+ПРЛ-95-1-1нк | 4,1 | 61 | 18 | 630 | 11 |
| 42 | БС+ПРЛ-95-1-1ик | 4,1 | 61 | 18 | 630 | 11 |
| 43 | БС+ПРЛ-95-1-2нк | 4,1 | 60 | 19 | 630 | 10 |
| 44 | БС+ПРЛ-95-1-2ик | 4,1 | 60 | 19 | 630 | 10 |
| 45 | БС+ПРЛ-95-1-4нк | 4,1 | 59 | 19 | 630 | 11 |
| 46 | БС+ПРЛ-95-1-4ик | 4,1 | 59 | 18 | 630 | 11 |
| 47 | БС+ПРЛ-95-1-6нк | 4,1 | 58 | 15 | 630 | 13 |
| 48 | БС+ПРЛ-95-1-6ик | 4,1 | 58 | 15 | 630 | 13 |
| 49 | БС+ПРЛ-17-76-2нк | 4,9 | 83 | 12 | 520 | 16 |
| 50 | БС+ПРЛ-17-7б-2ик | 4,9 | 82 | 13 | 530 | 15 |
| 51 | БС+ПРЛ-96-0,1-2нк | 4,8 | 78 | 14 | 580 | 14 |
| 52 | БС+ПРЛ-96-0,1-2нк | 4,8 | 78 | 14 | 580 | 14 |
| 53 | БС+ПРЛ-90-3-2нк | 4,7 | 75 | 13 | 570 | 15 |
| 54 | БС+ПРЛ-90-3-2ик | 4,7 | 75 | 13 | 570 | 15 |
сида кремния БС-120 (БС+(БС-120 50%+П-154 50%)) имеет модуль внутреннего трения ниже на 9%, температуровыделение снижается на 18%, предел прочности на растяжение повышается на 31%, удлинение повышается на 15%, истираемость снижается на 28%.
Опытные образцы наполнителей, в которых каучук введен в количестве 6% не имеет преимущества перед наполнителями с 1-4% каучука. Наполнители с покрытием из натурального или искусственного каучука не имеют преимуществ между собой.
Образцы резин опытов №49, 50 (в которых базовый порошок получен при 250°С) имеют заметно худшие характеристики по всем показателям: модуль внутреннего трения - 4,9 МПа; температуровыделение - 82-83°C; предел прочности при растяжении - 12-13 МПа; истираемость - 15-16 м3/ТДж. Такие показатели сравнимы с контрольными образцами резин с наполнителем из «белой сажи» БС-120.
Образцы резин опытов №51, 52 (в которых базовый порошок получен при 800°С и имеет наименьшее количество углерода - 0,1%) также не имеют преимуществ перед контрольными образцами.
Образцы резин опытов №53, 54 (в которых базовый порошок получен в печи из ст.3 при 700°C и имеет большое содержание примеси железа (0,9%) и других оксидов - все в сумме до 7%) имеют показатели ниже, чем резины, полученные с наполнителями с меньшим содержанием примесей: модуль внутреннего трения повышается до 4,7 МПа; температуровыделение повышается до 75°C; прочность снижается до 13 Мпа, истираемость повышается до 15 м3/ТДж.
Таким образом, патентуемый композиционный гранулированный порошок состава, мас.%: SiO2 (22,2-94,8) + С (1,0-70,0) + каучук (1-4) + примесь Fe2O3 (0,14-0,22) + примеси оксидов СаО, Na2О, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, приготовленный по технологии: получение базового порошка обжигом рисовой лузги в печах, выполненных из жаростойкой стали или футерованных керамикой, при температурах 300-700°C со скоростью подъема температуры 2-10°/мин; получение раствора каучука из растительных каучуконосов или из искусственного латекса с концентрацией 1-2 мас.% каучука; нанесение каучукового покрытия на базовый порошок в количестве 1-4 мас.%; высушивание при 120-130°C; протирание через сито 014, может быть использован в качестве наполнителя резин.
1. Способ получения наполнителя резины, включающий получение базового порошка состава, мас.%: SiO2 (23,6-95,8) + С (1,0-70,7) + примесь Fe2O3 (0,12-0,35) + примеси оксидов K2O, СаО, Al2O3, Na2O, MgO - остальное, обжигом рисовой лузги, размол, рассев, получение плакирующего покрытия, нанесение плакирующего покрытия на базовый порошок, грануляцию, отличающийся тем, что базовый порошок получают из исходной или предварительно обработанной анаэробными бактериями рисовой лузги обжигом при температуре 300-700°С, выдерживают скорость подъема температуры 2-10°С/мин, получают водно-кислотный раствор плакирующего каучуксодержащего вещества из растений каучуконосов или из искусственного латекса, смешивают полученные ингредиенты, высушивают при температуре 110-120°С с постоянным перемешиванием, протирают через сито, получают гранулированный наполнитель состава, мас.%: SiO2 (22,2-94,8) + С (1-70) + каучук (1-4) + примесь Fe2O3 (0,14-0,22) + примеси оксидов K2O, СаО, Al2O3, Na2O, MgO - остальное.
2. Способ получения наполнителя резины по п.1, отличающийся тем, что базовый порошок получают обжигом рисовой лузги в воздушной атмосфере в печи из жаростойкой стали, например 20Х23Н13, или в печи, футерованной керамикой, например, из муллита.
3. Способ получения наполнителя резины по п.1, отличающийся тем, что плакирующее вещество в виде водно-кислотного экстракта, содержащего 8-12 мас.% каучука, получают кипячением растительного сырья, например корней одуванчика (кок-сагыза, крым-сагыза, тау-сагыза, василька), в 2-3 мас.% растворе серной кислоты и разбавлением полученного экстракта водой до концентрации каучука 2-4 мас.% и рН 3,5-4,5.
4. Способ получения наполнителя резины по п.1, отличающийся тем, что плакирующее вещество в виде водно-кислотного раствора, содержащего 2-4 мас.% искусственного каучука, получают из искусственного латекса, растворяя его 1 мас.% водным раствором серной кислоты до рН 4,0-4,5.
