Свойства композиций на основе эмульсионных каучуков, содержащих анизотропные добавки (стр. 5 )

С учетом этих представлений эволюция кривых j - СПЭ и исчезновение на них ветви рестабилизации при увеличении Сd до некоторого критического значения находят объяснения в том, что с ростом Сd возрастает частота столкновений между частицами и сокращается время, в течение которого протекает процесс релаксации адсорбционных слоев. При достаточно больших Сd время жизни частиц между столкновениями становится столь малым, что не достигается достаточного сглаживания адсорбированных макромолекул, и они сохраняют способность к мостикообразованию. Тогда даже несмотря на перезарядку и появление электростатического отталкивания положительно заряженных частиц, сохраняется флокулирующая активность полиэлектролита за счет мостичного механизма. Это согласуется с известным фактом возможности флокуляции одноименно заряженными полиэлектролитами [6].

Таким образом, роль адсорбированных частиц макромолекул изменяется не только в зависимости от концентрации, но и от временного фактора - длительности старения адсорбционного слоя. Сокращение этой длительности (за счет повышения частоты столкновения) приводит к подавлению эффекта рестабилизации латекса и степень флокуляции достигает предельного значения, отвечающего полному выделению каучука из латекса.

1.6 Современное состояние вопроса использования волокнистых

наполнителей

Сохранение окружающей среды является одной из важнейших проблем всего человечества. Рост промышленного потенциала сопровождается образованием и накоплением значительного количества отходов и побочных продуктов. Появившиеся в последние годы материалы во многих случаях обладают повышенной устойчивостью и очень плохо поддаются природному разложению. На производство основной промышленной продукции расходуется примерно 1/3 потребляемых ресурсов, а 2/3 составляют отходы и побочные продукты. Усиленное техногенное воздействие на природу породило ряд проблем экологического характера.

Проблема использования вторичных текстильных ресурсов существует со времени возникновения текстильной промышленности. Годовой объём отходов, содержащих химические волокна и нити, в среднем по стране составляет 9-10 тыс. т. в тоже время использование их в полимерных композициях и изделиях на их основе могло бы обеспечить достижение значительного экономического и природоохранного эффекта за счет дополнительного выпуска продукции и защиты окружающей среды.

В последнее время активно реализуется в промышленных масштабах применение химических волокон в шинной, резинотехнической промышленности, в композиционных составах различного назначения и др. [71-73]. Текстильные материалы могут служить основными силовыми элементами в конструкции многих резинотехнических изделий (РТИ). Основные требования, предъявляемые к РТИ базируются на повышении прочности, передаваемой мощности, долговечности, снижении массы, расширении температурных границ эксплуатации. Создание новых типов РТИ привело к необходимости разработки нового ассортимента текстильных материалов на основе химических волокон. В связи с этим разработка процессов рационального использования отходов текстильной промышленности становится одной из важнейших природоохранных задач.

1.6.1 Типы наполнителей

Интенсивное развитие резиновой промышленности, увеличение выпуска существующих и создание новых типов резиновых изделий требуют постоянного совершенствования сырьевой базы. В последнее время все больший интерес вызывает проблема применения в резинах наполнителей различного происхождения [74].

Наполнители делятся на активные и неактивные. Активными наполнителями принято считать такие, которые позволяют получить композиционный материал с более высокими физико-механическими свойствами, чем исходный полимер. Неактивные наполнители вводятся в композиции для придания им технологических и специфических свойств.

Наполнители могут быть органического и минерального происхождения. Все минеральные наполнители представляют собой неорганические дисперсные вещества различного химического состава [74].

Различают природные (мел, коалин, туф, диатомит, барит, гипс, тальк, пемза и др.) и синтетические (коллоидная кремнекислота, химически осажденный мел, оксиды титана, цинка, магния, кальция, силикаты кальция и алюминия, фторид кальция и др.) минеральные наполнители [75].

Отдельную группу представляют наполнители, являющиеся отходами различных химических производств и горнодобывающей промышленности: фосфогипс, коалиновая пыль, отходы флотационного обогащения металлических руд, электрофильтровая зола и пыль, молотый сланец и др. [76-78].

Таким образом, применение минеральных наполнителей в производстве резин и увеличение их ассортимента способствует достижению необходимых технологических свойств, технических характеристик (повышение теплостойкости, теплопроводности и др.); экологических требований (применение отходов различных производств).

В то же время наряду с минеральными наполнителями в производстве резинотехнических изделий широко применяются волокнистые наполнители, основную часть которых составляют отходы текстильной промышленности.

Классифицировать текстильные отходы можно по различным признакам:

1)  по химической природе волокна: хлопковые, шерстяные, химические и т. д.;

2)  по технологии производства и вида текстильных материалов: отходы тканей, трикотажа, нетканых материалов и их комбинации;

3)  по стадии производства текстильных материалов: волокнистые отходы, путанка и концы пряжи, лоскут и обрезки полотен;

4)  по цвету: белые отходы, светлые (окрашенные в светлые тона: бежевый, светло-желтый, их комбинации) и разноцветные;

5)  по чистоте: неочищенные и очищенные (подвергшиеся стирке, химчистке, дезинфекции и другим способам чистки).

Некоторая часть образующихся текстильных отходов используется в различных отраслях промышленности. Например, сильно засоренными хлопчатобумажными волокнистыми отходами тампонируют нефтяные скважины при бурении. Часть лоскутов и обрезков могут быть использованы в производстве толя и рубероида. Трудноутилизируемые подкладочные материалы подвергаются разволокнению и используются в виде ват как наполнители в производстве строительных материалов, в качестве тепло - и звукоизолирующей основы под линолеум [79].

К основным видам отходов из природных и химических волокон и нитей, образующихся в трикотажной, швейной и шелковой отраслях, относятся: путанки, концы пряжи и нити, лоскут, срывы, очесы, обрезы и ворс от стрижки искусственного меха и др.

Природные, химические волокна и нити перерабатываются в пряжу, ткани и другие текстильные изделия преимущественно в шелковой отрасли промышленности. Отходы образуются при ведении следующих технологических процессов:

-при разрыхлении и трепании – окрайки и подбор, пух трепальный, подвальный, трубный и фильтров, волокно, рвань холстов;

-при чесании – очес шляпочный, очески с главного и съемного барабанов, пух, рвань холстов; при утонении чесальной ленты – рвань ленты и ровницы, пух с чистителей;

-при прядении – мычка, рвань ровницы, колечки с верхних и чистильных валиков, пух с чистителей, путанка подметь.

В крутильном производстве образуются отходы в виде путанки одиночной трощеной и крученой пряжи и нитей, испытательных моточков нити, подмети отбраковок химических одиночных и крученых нитей.

В ткацком производстве образуются следующие отходы:

-при перематывании и сновании пряжи и нитей – путанки пряжи и нитей; шлихтовании и ткачестве – концы основ, отбраковка крученых нитей, волокнистые отходы в виде отрезанной кромки;

-при отделке и разбраковке – весовой лоскут, лоскут “лапша”, волокно с ворсовальных и стригальных машин, отходы окрашенных нитей.

Использование массовых видов отходов, таких как путанка, лапша, кромочная обрезь, отходы крашеных нитей в условиях предприятий шелковой промышленности из-за отсутствия оборудования, необходимого для их разрыхления (разволокнения), затруднено.

Ввиду этого значительное количество этих отходов реализуется на сторону, где применяется не всегда рационально.

Данные о среднегодовом количестве основных отходов, образующихся в шелковой отрасли промышленности, и характере их использования приведены в табл. 2.

Из данных, приведенных в табл. 1, видно, что почти треть количества отходов природных и химических волокон и нитей практически не находит какого-либо применения и около 40 % передаётся на сторону, где используется нерационально.

Поэтому поиск наиболее перспективных направлений по их применению является важной актуальной и народнохозяйственной задачей [80].

Таблица 2

Среднегодовые отходы химических волокон и нитей

Вид отходов	Всего отходов	Использованные отходы
всего	в своём производстве	реализованные на сторону
Отходы прядения, путанки, концы основ, кромочная обрезь, окаты, лапша и др.	3170	2440	1015	1425
Весовой лоскут	430	430	175	255

1.6.2 Виды и характеристики волокнистых материалов

1.6.2.1 Виды и свойства волокон природного происхождения

По происхождению, которое определяет и химический состав, природные волокна подразделяются на волокна животного (шерсть, шелк), растительного (хлопок, лен, джут, древесная целлюлоза) и минерального (асбест) происхождения [81].

Основная часть шерсти – кератин, относится к белкам амфотерной природы. Волокно шерсти имеет чешуйчатое строение, что обуславливает развитость его поверхности, и характеризуется невысокой прочностью, значительной гигроскопичностью, малой теплопроводностью [82-84]. Обычно в качестве наполнителей применяют отходы шерсти длиной 3-10 мм.

Из волокон растительного происхождения наиболее широкое применение получили целлюлозные волокна. Содержание целлюлозы в волокнистом наполнителе различно. Например, в хлопке содержится до 98 % целлюлозы, в древесине хвойных и лиственных пород – около 50 %, в соломе – 50-54 % [85].

Кроме целлюлозы в растительных волокнах содержится лигнин и гемицеллюлза (гетерополисахариды). Лигнин находится преимущественно в межклеточном веществе. В древесине хвойных пород содержится до 30 % лигнина, лиственных пород – до 20 %, в волокне хлопка содержится небольшое количество лигнина (2-3 %).