Шунгиты – новый наполнитель резиновых смесей

Шунгитовые породы уникальны по составу, структуре и свойствам образования. Они представляют собой необычный по структуре природный композит – равномерное распределение высокодисперсных кристаллических силикатных частиц в аморфной углеродной матрице. Средний размер силикатных частиц около 1 мкм. Средний состав пород эксплуатируемого месторождения – 30 % углерода и 70 % силикатов. Между углеродной и силикатной компонентой существует прочная связь. Порода характеризуется высокой плотностью, химической стойкостью и электропроводностью.

Такая структура и состав пород сообщают шунгитовым материалам ряд необычных физических, химических, физико‑химических и технологических свойств. Частицы шунгитового порошка даже микронных размеров содержат разные по полярности фазы. Благодаря биполярности порошки шунгитовых пород смешиваются со всеми известными веществами (водными суспензиями и фторопластами, каучуками, смолами и цементами и др.). Следствием высокой совместимости шунгитов со связующими является способность создавать высоконаполненные композиции, в том числе на основе каучуков.

Выполнены исследования по замене шунгитовым порошком белых саж и технического углерода в составе резиновых смесей для производства шин, РТИ и резиновой обуви. В производственных условиях завода «Красный треугольник» (Санкт‑Петербург) в серийной каркасной смеси на основе бутадиенметилстирольного и изопренового каучуков произведена полная замена белой сажи БС‑120 шунгитом (5 масс. ч. на 100 масс. ч. каучука), а в серийной протекторной резиновой смеси на основе бутадиенметилстирольного, изопренового и бутадиенового каучуков произведена добавка к основному рецепту (3 масс. ч. шунгита на 100 масс. ч. каучука).

Замена 5 масс. ч. белой сажи обеспечивает хорошие технологические свойства каркасной резиновой смеси (каландруемость, шприцуемость). Кроме того, наблюдается значительное снижение «шубления» резиновой смеси, содержащей бутадиеновый каучук при переработке на оборудовании.

Добавка 3 % масс. ч. шунгита на 100 масс. ч. каучука к основному рецепту протекторной смеси практически не влияет на ее основные технологические и физико‑механические свойства. Отмечено, что шунгит меньше пылит, легко вводится в каучук в процессе смешивания. Его применение улучшает санитарные условия труда на производстве и снижает энергозатраты на гомогенизацию смесей.

На заводе «Красный треугольник» (Санкт‑Петербург) проведены производственные опыты по применению шунгита в качестве наполнителя резиновых смесей для производства обуви. Шунгит вводился взамен 60 масс. ч. технического углерода П 803 в обкладочную резиновую смесь для подкладки клееной обуви на основе бутадиенстирольного каучука.

У резиновой смеси с шунгитом существенно улучшились технологические свойства: на 30 % снизилась вязкость по Муни, в 2 раза увеличилось время начала подвулканизации. Улучшился ряд физико‑механических свойств резины с шунгитом – на 10 % повысилась прочность и на 20 % эластичность.

В лабораторных условиях изучена возможность применения шунгита в качестве заменителя белой сажи БС‑50 в резиновой смеси, предназначенной для резиновых прослоек на ткани в обычном и тропическом исполнении. В смеси на основе изопренового и бутадиенстирольного каучуков 7 масс. ч. белой сажи были заменены шунгитом. Результаты испытаний показали, что технологические и физико‑механические свойства остаются на том же уровне и возможна замена белой сажи шунгитом.

Исследована возможность применения шунгита в качестве заменителя технического углерода Т‑900 в резиновой смеси, предназначенной для промазки тканей, применяемых в производстве конвейерных лент.

Замена шунгитом 20 масс. ч. ТУ Т‑900 практически не влияет на технологические и прочностные свойства резин. Производственное опробование в резинах для конвейерных лент подтвердили лабораторные испытания.

В резиновой смеси, предназначенной для внутреннего и наружного слоев напорных рукавов на основе наирита и бутадиенстирольного каучука, на шунгит было заменено 25 масс. ч. технического углерода Т‑900. Технологические свойства резиновых смесей и физико‑механические свойства резин при этом сохранились.

Исследована возможность применения шунгита в огнестойких композициях с галогенсодержащими каучуками, которые являются традиционными при разработке трудногорючих резин. Наполнение резин шунгитом снизило потери массы приблизительно в 3 раза, продолжительность самостоятельного горения сократилась в 50 раз.

Сделан вывод, что эластомерные композиции, наполненные шунгитом, имеют достаточно высокую термо‑и огнестойкость, что позволяет рекомендовать их к применению в теплонагруженных узлах и пожароопасных объектах.

В целом исследования и опытное опробование шунгитов в резиновых смесях выявили следующие эффекты.

1. Возможность замены шунгитом белой сажи.

2. Возможность замены шунгитом малоактивного и полуактивного технического углерода.

3. Улучшение технологических свойств резиновых смесей (вязкость по Муни, стойкость к преждевременной вулканизации, реологические свойства).

4. Улучшение способности резиновых смесей к переработке (снижение шубления на вальцах в сравнении с техническим углеродом и белой сажей).

5. Шунгитонаполненные резины обладают улучшенными динамическими свойствами – сопротивлением росту трещин при изгибе с проколом, пониженным теплообразованием при знакопеременном изгибе, динамической выносливостью при угловом вращении.

6. Наполнение резин шунгитом значительно увеличивает их термо‑и огнестойкость.

7. Применение шунгита позволяет создать высоконаполненные (400 масс. ч. шунгита на 100 масс. ч. каучука) резины с необычными свойствами – высокой твердостью и ударопрочностью, электропроводностью и антифрикционными свойствами.

8. Шунгит легко вводится в каучук в процессе смешивания, требует меньше энергозатрат для распределения в полимере.

9. Применение шунгита позволяет улучшить санитарно‑гигиеническую обстановку на предприятии, так как шунгит меньше пылит, меньше силикозоопасен.

10. Шунгит может применяться в резиновой промышленности для производства шин, резино‑технических изделий и резиновой обуви.

11. Введение в хозяйственный оборот шунгита позволит сократить обьем «грязных» технологий получения наполнителей для резин – белой сажи и техуглерода.

Дата добавления: 2015-05-06