Свойства композиций на основе эмульсионных каучуков, содержащих анизотропные добавки (стр. 9 )

В натуральных значениях факторов уравнение имеет вид

Y = - 10,72 + 2,78.V2 + 0,65.V3 + 0,0112 .V2.V3

Из полученных уравнений следует, что на выход каучука в наибольшей степени влияет расход ДМДААХ (фактор V2), значительно меньше - концентрация дисперсной фазы (фактор V3), незначительное воздействие оказывает парное взаимодействие этих факторов. С ростом V2 и V3 выходная величина растет. Концентрация водного раствора ДМДААХ (фактор V1) не оказывает влияния на выход каучука.

Выход каучука составляет 51,12 % при расходе ДМДААХ равном 17,5 кг/т каучука и концентрации дисперсной фазы 15,55 %.

На основе каучука СКС-30 АРК, выделенного ДМДААХ из латекса, были приготовлены резиновые смеси с использованием общепринятых компонентов. Вулканизацию приготовленных резиновых смесей проводили при 143 оС в течение 60 минут. Приготовленные вулканизаты подвергали испытаниям согласно ТУ 38.40355-99. Анализ полученных результатов показал (табл. 10), что по всем своим показателям каучук, резиновые смеси и вулканизаты на его основе соответствуют предъявляемым требованиям.

Таблица 10

Результаты испытаний каучука СКС-30 АРК, резиновых смесей и

вулканизатов на его основе

Наименование Показателей	ТУ 38.40355-99	Результаты испытаний
Вязкость по Муни каучука, МБ1: 4 (100 оС), усл. ед.	48-58	53,0
Массовая доля летучих веществ, %,	не более 0,8	0,25
Массовая доля антиоксиданта (агидол-2), %	0,7-1,2	1,0
Массовая доля золы, %, не более	не более 0,50	0,25
Массовая доля связанного стирола, %	22,5-24,5	22,8
Вязкость по Муни резиновых смесей, усл. ед.	-	64,0
Напряжение при 300 % удлинении, Мпа	Не менее 13,0	18,8
Условная прочность при разрыве, Мпа	не менее 22,5	24,6
Относительное удлинение при разрыве, %	Не менее 420	530
Относительная остаточная деформация после разрыва, %	-	12
Эластичность по отскоку; %	-	40
Твердость по Шору, усл. ед.	-	64
Раздир, кН/м	-	51
Коэффициент теплового старения - по прочности; - по относительному удлинению	-	0,69 0,42

На основе проведенных исследований можно сделать следующие выводы :

- наиболее существенное влияние на выход крошки каучука оказывает расход ДМДААХ;

- меньшее влияние оказывает концентрация дисперсной фазы;

- концентрация водного раствора ДМДААХ не оказывает влияния на процесс коагуляции;

- выделяемый каучук, а также резиновые смеси и вулканизаты полученные на его основе соответствуют предъявляемым требованиям.

3.3 Выделение каучука из латекса полидиметилдиаллиламмоний

хлоридом (ВПК-402)

Наиболее перспективными коагулянтами для выделения бутадиен-стирольного каучука из латекса могут служить полимеры и сополимеры на основе ДМДААХ и в частности его гомополимер – ПДМДААХ (ВПК-402),

Проведенными исследованиями установлено, что полноту выделения

каучука из латекса достигали при расходе ПДМДААХ 3,5-4,0 кг/т каучука.

Одним из определяющих факторов процесса коагуляции латекса СКС-30 АРК при использовании в качестве катионного полиэлектролита ПДМДААХ можно считать нейтрализацию заряда латексных частиц, что приводит к падению устойчивости системы. Нейтрализация поверхностного заряда

латексных глобул протекает в результате химического взаимодействия катиона коагулянта и аниона ПАВ-стабилизатора, входящего в состав адсорбционного слоя на поверхности латексных частиц. В результате реакции образуется нерастворимый и недиссоциирующий в воде комплекс:

Выделяющийся в результате данного взаимодействия хлорид натрия будет усиливать начавшийся процесс флокуляции.

С практической точки зрения целесообразно оценить влияние концентрации ПДМДААХ на полноту выделения каучука из латекса. Интерес к проведению данного исследования основан на том, что в промышленных масштабах ПДМДААХ выпускается в виде водных растворов с концентрацией 40-45 %. Однако, применение растворов с высо-ким содержанием полиэлектролита может привести к концентрационным перепадам в коагулируемом объеме и привести к дестабилизации техногологического процесса. Это связано с тем, что в местах повышенного содержания полиэлектролита в ла­тексе, даже в отсутствии подкисляющего агента, начинается коагуляция с образованием мелкодисперсной крошки каучука. Отмеченное явление приводит к безвозвратной потере каучука в виде мелкодисперсной крошки цехами выделения с серумом и промывными водами. Такое нарушение технологического процесса приводит к снижению производительности и повышению загрязнению сточных вод мелкодисперс - ной крошкой с последующим поступлением её на очистные сооружения. Однако проведенные экспериментальные исследования не подтвердили в полной мере вышеприведенные предположения. Расход кати­онного полиэлектролита при расчете на 1 т каучука при изменении концентрации ПДМДААХ рабочего раствора с 44,8 до ~ 2,0 % сохранялся практически на том же уровне (табл. 11). Это свидетельствует о том, что возникающие концентра­ционные перепады в точке ввода катионного полиэлектролита в латекс не приводили к нарушению режимов коагуляции и захвату макромолекул полиэлектролита, образующейся крошкой ка­учука, что могло

Таблица 11

Влияние содержания ПДМДААХ на полноту выделения каучука

из латекса

Расход ПДМДААХ, кг/т каучука	Выход крошки каучука, % при концентрации водного раствора ПДМДААХ, %
44,8	28,1	16,3	1,9
1,0 2,0 3,0 4,0 5,0	24,0 68,0 96,0 100 98,0	27,0 62,0 98,0 100 98,0	27,0 63,0 90,0 100 94,0	29,0 64,0 97,0 100 96,0

Примечание: расход серной кислоты – 12 кг/т каучука,

температура коагуляции 60 оС,

концентрация дисперсной фазы 20,7 %

бы привести к повышению его расхода. Однако в реальных условиях целесообразно работать с разбавленными растворами катионного поли - электролита, так как это обеспечивает более точное введение в коагулируемую систему и снижает образование мелкодисперсной крошки каучука. Содержание мелкодисперсной крошки каучука в серуме снижалось с 3-7 % . до 0,5-1,5 % .

Влияние температуры на процесс выделения каучука из латекса при использовании в качестве коагулирующего агента ПДМДААХ незначительно (табл. 12).

Концентрация дисперсной фазы - одним из важным показателей, способных оказать существенное влияние на расход катионного электроли-

та. Это связано с тем, что концентрация дисперсной фазы в реальных про-

мышленных условиях может изменяться в достаточно широких пределах, а

это в свою очередь может оказать влияние на расход коагулирующего агента,

Таблица 12

Влияние температуры на полноту выделения каучука из латекса

Расход ПДМДААХ, кг/т каучука	Выход крошки каучука, % при температуре коагуляции, оС
2	20	40	60	80
1,0 2,0 3,0 4,0 5,0	48,0 77,0 100 100 97,0	37,0 71,0 100 100 98,0	34,0 71,0 100 100 98,0	32,0 70,0 99,0 100 98,0	31,0 68,0 97,0 100 97,0

Примечание: расход серной кислоты – 12 кг/т каучука,

концентрация ПДМДААХ - 1,9 %

концентрация дисперсной фазы - 20,7 %

как это было отмечено в главе 3.1 при использовании в качестве коагулирующего агента ДМДААХ. Проведенными исследованиями установлено, что концентрация дисперсной фазы в исследованных интервалах не оказало существенного влияния на расход ПДМДААХ (рис 1).

3.4 Исследование процесса выделения бутадиен-стирольного каучука из латекса поли-N, N-диметил-N, N-диаллиламмоний хлоридом с применением планирования эксперимента

В данной главе представлены результаты исследований по применению полного факторного эксперимента для оценки процесса выделения каучука из латекса. В качестве факторов, оказываюших наиболее существенное влияние на данный процесс, выбраны: расход ПДМДААХ, концентрация водного раствора ПДМДААХ и температура коагуляции.

Исследование влияния этих факторов осуществляли методом полного факторного эксперимента. Опыты проводили на верхнем и нижнем уровне

Влияние концентрации дисперсной фазы на полноту выделения

каучука из латекса

Рис. 1

Примечание: расход серной кислоты – 12 кг×т-1 каучука,

температура коагуляции - 60 оС,

концентрация ПДМДААХ – 2,0 %

варьирования факторов. Выполняли 8 опытов (N = 23), которые включали все возможные комбинации этих уровней (табл. 13). Для определения дисперсии воспроизводимости опыты дублировали и выполняли в случайном порядке. Дисперсия воспроизводимости S2y = 0,215.

Математическая модель, полученная при выполнении полного факторного эксперимента, имеет вид линейного уравнения.

После вычисления коэффициентов регрессии и определения их значимости с помощью критерия Стьюдента уравнение приобретает вид :