Автореферат (Создание высоконаполненных эластомерных композиционных материалов на основе латексов нк и шунгита (карелита))

На правах рукописиКравченко Елена СергеевнаСоздание высоконаполненных эластомерных композиционных материаловна основе латексов НК и шунгита (карелита)05.17.06 – Технология и переработка полимеров и композитовАВТОРЕФЕРАТДиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква 2016Работа выполнена на кафедре химии и физики полимеров и полимерных материалов им.Б.А. Догадкина Института тонких химических технологий Федерального государственногобюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московскийтехнологический университет».Научный руководитель:Потапов Евгений Эдуардовичдоктор химических наук, профессор,профессор кафедры химии ифизики полимеров и полимерных материалов им.Б.А. Догадкина Института тонких химическихтехнологий Федерального государственногобюджетного образовательного учреждения высшегообразования Московский технологическийуниверситет, г.

МоскваОфициальные оппоненты: Корнев Юрий Витальевичкандидат технических наук, старший научныйсотрудник Федерального государственногобюджетного учреждения наукиИнститута прикладной механики РАН, г. МоскваПугачева Инна НиколаевнаДоктортехнических наук, доцент, декан факультетадэкологии и химической технологии Федеральногогосударственного бюджетного образовательногоучреждения высшего образованияВоронежского государственного университетаинженерных технологий, г. Воронеж.Ведущая организация: Федеральное Государственное Унитарное Предприятие орденаЛенина и ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский ИнститутСинтетического Каучука имени академика С.В. Лебедева.Защита диссертации состоится «21» декабря 2016 г.

в 15 часов в ауд. А-221 на заседаниидиссертационного совета Д 212.131.09 на базе Федерального государственногобюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московскийтехнологический университет» по адресу 119831, г. Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственногобюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московскийтехнологический университет» по адресу 119571, г. Москва, пр. Вернадского, д. 86 и наинтернет-сайте www.mirea.ru.Автореферат диссертации размещѐн на официальном сайте Федеральногогосударственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования«Московский технологический университет»: www.mirea.ruАвтореферат диссертации разослан «___» _____________2016 г.Ученый секретарьдиссертационного советаД 212.131.09д-р техн. наук, доц.Наумова Ю.А.

2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы. Создание эластомерных композиционных материалов,характеризующихся улучшенным комплексом специальных свойств, повышеннымиэкологическими характеристиками, высокой экономической эффективностью,отсутствием в составе ингредиентов, требующих при их производстве большихэнергетических затрат, является актуальной задачей полимерперерабатывающихотраслей промышленности.В последние десятилетия в различных отраслях полимерной промышленностивозрос интерес к природным минеральным соединениям, применяемых как вкачестве наполнителей, так и в качестве самостоятельных компонентов.

Одним изтаких соединений является шунгит (карелит), который в настоящее времядостаточно широко используется в шинной промышленности, промышленностиРТИ, переработки пластмасс.Большой интерес представляет изучение возможности применения шунгита(карелита) в латексных технологиях. Как и при изготовлении композиций изтвердого каучука, применение таких веществ в латексных материалах преследуетцель улучшить физико-механические свойства изготавливаемых изделий, снизитьих себестоимость, придать им новые характеристики.Цель работы. Целью данной работы является создание новых эластомерныхкомпозиционных материалов на основе латекса НК и природногоуглеродсодержащегоминеральногоингредиента - шунгита (карелита),характеризующихсяповышеннойагрессивостойкостью,экологическойбезопасностью, высокой степенью наполнения, снижением стоимости изделий, атакже уменьшением импортозависимости.Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:- Изучить коллоидно-химические свойства латексов НК, наполненных шунгитом(карелитом) с помощью определения краевого угла смачивания шунгита (карелита),электрокинетического потенциала заряженных частиц, реологических свойствлатекса НК, наполненного шунгитом (карелитом), а также исследовать дисперсныйсостав водных дисперсий методом динамического светорассеяния.- Изучить влияние типа латекса НК ("Квалитекс", "Revultex") на свойстванаполненных шунгитом (карелитом) латексных композиционных материалов,выбрать оптимальный тип латекса НК.- Создать на основе полученных экспериментальных и расчетных данных новыевысоконаполненные эластомерные композиционные материалы на основе латексовНКиприродногоминеральногонаполнителяшунгита(карелита),характеризующихся уникальным комплексом свойств и оптимальнымиэкономическими характеристиками.- Исследовать основные физико-механические свойства полученныхкомпозиционных материалов, их стойкость к набуханию в различных средах иустойчивость к агрессивным средам, таким как концентрированные кислоты ищелочи, особенно при их долговременном воздействии.- Изготовить на производстве опытную партию изделий (кислото-щелочестойкихперчаток) на основе разработанных латексных эластомерных композиционных 3материалов и испытать их на соответствие основным требованиям техническойдокументации на данный вид изделий.Научная новизна.1.

Впервые показана возможность введения в латексы НК больших дозировокприродного углеродсодержащего минерального наполнителя шунгита (карелита)при сохранении высокой агрегативной устойчивости таких композиций и ихперерабатываемости, при том, что введение других природных и синтетическихнаполнителей в таких количествах невозможно.2. При помощи измерения краевых углов смачивания в системах «латекс НКшунгит» и определения электрокинетического потенциала глобул латекса НК ичастиц шунгита (карелита) установлено, что частицы данного минеральногонаполнителя обладают дифильной природой, обеспечивающей хорошеераспределение шунгита как в гидрофильных (вода, белковая оболочка глобул), так ив гидрофобных средах (полимер НК в глобуле).3.

Изучение дисперсного состава шунгита, латекса НК, а также систем на ихоснове показало, что за счет протекания седиментационных процессовгрубодисперсных частиц шунгита (карелита), латекс НК, а также пленки на егооснове обогащаются тонкодисперсной фракцией этого наполнителя, размер частицкоторого соизмерим с размером глобул латекса НК. При длительной экспозициитаких систем возможна агрегация частиц шунгита (карелита) и глобул латекса НК.4. При проведении реологических исследований систем «латекс НК - шунгит(карелит)» установлено, что при больших временах выдержки систем происходитаномальное увеличение вязкости, что свидетельствует о протекании процессоввзаимодействия между глобулами латекса НК и шунгита.5.

Впервые установлено, что влияние шунгита на комплекс свойств латексныхрезин в большой степени зависит от типа латекса НК. В подвулканизованномлатексе НК «Revultex» применение шунгита (карелита) малоэффективно, в то времякак в латексах типа «Квалитекс», требующих серной вулканизации,введениешунгита (карелита) существенно влияет на свойства вулканизованных пленок, чтосвидетельствует о непосредственном участии шунгита (карелита) в процессе сернойвулканизации.6. Установлено, что использование шунгита как ингредиента полимерныхкомпозиционных материалов, особенно на основе латекса НК «Квалитекс»,существенно повышает устойчивость таких резин к воздействию кислото-щелочныхагрессивных сред при их длительной экспозиции в этих объектах, превышающейаналогичный показатель для стандартных латексных резин, что обусловленовысокой химической стойкостью шунгита (карелита) в кислых и щелочных средах, атакже уменьшением набухания данных объектов в указанных выше условиях.Практическая значимость.1.

Использование природного минерального наполнителя шунгита (карелита)позволяет существенно улучшить физико-механические свойства латексных резин(латекс НК) после их долговременной экспозиции в агрессивных средах. 42. Применение шунгита (карелита) в качестве наполнителя в латексных смесях(латекс НК)способствует улучшению масло- и бензостойкости резиновых изделийиз латекса НК.3.

Совместно с ОАО "АЗРТИ", на участке малых серий завода была впервыеизготовлена опытная партия КЩС перчаток на основе латекса НК "Квалитекс",наполненного 20 и 30 мас. ч. шунгита (карелита), которые были испытаны насоответствие ТУ 38.306-5-59-95. По результатам испытаний установлено, чтоперчатки по всем показателям соответствуют техническим требованиям на данныйвид изделий.4. Показан экономический эффект от применения шунгита (карелита) в качественаполнителя для производства КЩС перчаток, обусловленный уменьшениемкаучукосодержания резин, снижением дозировки или полным исключением изрецептуры тех. углерода, выведением из соответствующих рецептур другихминеральных наполнителей (каолин, мел и т.д.), уменьшением дозировки оксидацинка, повышением длительности эксплуатации перчаток.5.