Диссертация (Создание высоконаполненных эластомерных композиционных материалов на основе латексов нк и шунгита (карелита)), страница 6

3) [42] шунгитовое веществосостоит из областей с размерами порядка ~10 нм, не имеющих четких границ иобладающихплавноизменяющимсяконтрастом,которыеможноинтерпретировать как глобулы или кристаллиты шунгитового вещества.Рис. 3 Электронно-микроскопическая фотография шунгитов Зажогинскогоместорождения 28Среди других структурных особенностей шунгитового порошка, важныхдля понимания механизма его действия и направлений его использования врезиновой промышленности, необходимо отметить следующие. Шунгитовыйпорошок характеризуется развитой внутренней поверхностью и высокойадсорбционной активностью по отношению к воде, карбоновым кислотам испиртам,(20мг/г),фенолу(14нефтепродуктаммг/г),(140мг/г).пиролизнымГидрофильностьсмоламповерхности,сорбционную и адсорбционную активность шунгитового порошка можнорегулировать мягким окислением его поверхности (200°С, 4-5 часов) [40].Шунгитхарактеризуетсяаномальнойтеплопроводностью,теплоемкостью, электропроводностью и диамагнитными свойствами, эффектоммикроволнового поглощения.

Поверхность частиц шунгита носит фрактальныйхарактер и характеризуется наличием тонкого проводящего слоя, состоящего измикрочастиц углерода и кристаллитов слоистых силикатов. На поверхностишунгитовых частиц присутствует некоторое количество экстрагируемыхрастворителямиорганическихвеществ–ароматическихнасыщенныхуглеводородов и их кислородосодержащих производных (кетоны и сложныеэфиры), которые могут выступать в роли «внутренних» пластификаторов илитехнологически активных добавок.Нельзя не отметить высокую вероятность присутствия в шунгитовомуглероде заметных количеств фуллеренов, их химических производных имолекулярных комплексов, которые в том числе могут играть рольструктурных пластификаторов эластомеров.Важнойособенностьюшунгитовогонаполнителяявляетсятакжеприсутствие воды ≈ 2%, максимальное количество которой удаляется притемпературах 20 - 110 и 120 - 375 °C. В первом случае удаляется,по-видимому,межглобулярнаявода,(инкапсулированная) [41].

29вовтором–внутриглобулярнаяСвязыванию углеродной и неорганической (минеральной) фаз шунгитовспособствуют органические соединения, присутствующие как внутри глобул, так и вмежглобулярномпространстве.Ворганическойфазешунгитовбылиидентифицированы преимущественно алифатические насыщенные углеводороды иих производные (кетоны, альдегиды и сложные эфиры) [43].Указанные компоненты могут выступать в роли не только природных ПАВ,но и адгезионноактивных добавок. Образующаяся при размоле шунгитовповерхность характеризуется наличием фрагментов с разными типами «активности»– алифатических группировок, обуславливающих хорошую совместимостьшунгитов с каучуками, и карбонильных групп. Карбонилсодержащие фрагментыспособны связываться с неорганической частью шунгита через атомы кремния, алюминия и других металлов, в том числе микропримесей кобальта, никеля и меди, чтои определяет повышенную адгезию резин с шунгитами к металлам [41].Области применения шунгитаДетальная разведка шунгитовых месторождений пришлась на 70-е годыпрошлого века.

Потенциал высокоуглеродистых шунгитовых пород был оцененпозднее при использовании их в доменном производстве, при изготовленииферросплавов и как наполнители для строительных бетонов[44].В настоящее время наибольшие объемы шунгита используются встроительной отрасли. На основе шунгита или в сочетании с ним производятмногие строительные материалы. Например, больше достоинств имеютмагнезиально-шунгитовые смеси, штукатурки и половые стяжки при ремонте иотделке помещений [45]. Экспериментально доказано, что такие материалыэкранируют комнаты от концентраций электромагнитного поля. Причем защитаидет как от внешнего воздействия, так и от внутреннего излучения, котороедают работающие электронные, теле- и радиоприборы.

Электропроводныесвойствашунгитовыхпородпозволилиэлектропроводных материалов:• электропроводную краску [46]; 30создатьширокуюгамму• электропроводные бетоны, кирпичи, штукатурные растворы[45];• электропроводные асфальты[45].Наосновепомещения,этихматериаловэкранирующиеразработаныэлектромагнитныенагреватели,созданыизлучения,показанавозможность создания теплых тротуаров и дорог, показан способ простогоудаления льда с дорог [44, 46].Шунгит хорошо очищает воду. Его фильтрующие свойства применяютсяв бытовых фильтрах, которые продаются для дома, для дачи, в разнообразныхмодификациях и с разной степенью очистки. Налаживается промышленноеприменение шунгита в системах очищения стоков городской канализации,производственных отходов[47].В сельском хозяйстве, применяются кормовые добавки с включениемшунгитовой крошки [48].

Шунгитовые компоненты повышают минерализациюпродукта, способствуют обмену веществ животных и птиц, насыщают кормамикроэлементами. В агропромышленности внедряются и способы очисткиводы с использованием шунгита. Это могут быть цистерны, небольшиеводохранилища, где тем или иным способом фильтрация и обогащение водыидет с помощью шунгита.

Также на основе шунгитовых пород созданыпрепараты, обладающие биологической активностью. Применение такихпрепаратов в агрономии позволило повысить урожайность картофеля изначительно увеличить его стойкость к заболеваниям, в звероводстве —улучшить качество пушнины.В настоящее время налажено производство сувенирной и ювелирнойпродукции из шунгитового камня.Такжешунгитприменяетсявлечебно-профилактическихцелях:шунгитовые ванны в санаториях, ингаляции, аппликации, шунгитовые комнаты[49].

Созданы запатентованные шунгитовые пасты, кремы, мази, лосьоны наоснове шунгитовых настоев, травяных целебных отваров с шунгитовымивключениями. 31В защите информационной безопасности шунгиты применяются оченьшироко[50]. Экранирующие свойства шунгитовых материалов опробуются длясозданиясистемзащитыотпреднамеренногоэлектромагнитногоизлучения[45].Шунгитобладаетвысокойактивностьювокислительно-восстановительных процессах, сорбционными и каталитическими свойствами инаходится в тесном контакте с входящими в его состав силикатами [48].

Такаяструктура и свойства шунгита определяют эффективность его использования вокислительно-восстановительных процессах:• в доменном производстве литейных (высококремнистых) чугунов;• в производстве ферросплавов;• в производстве фосфора;• в производстве карбида и нитрида кремния;• как наполнитель термостойких красок.При размалывании шунгитов получаются порошки, смешивающиеся слюбыми компонентами органической и неорганической природы [49]. Этосвойство шунгитовых порошков позволяет использовать их в качестве:• черного пигмента красок на различной основе (масляных и водных)[51];• наполнителя полимерных материалов (полиэтилена, полипропилена,фторопласта) [51];• заменителя белой сажи и тех. углерода в составе твердых резин [52].В настоящее время минеральные наполнители в латексных смесяхиспользуются в основном как неактивный компонент, удешевляющийкомпозицию.Вкачествеусиливающихнаполнителейиспользуютсясинтетические компоненты. В связи с этим значительный интерес вызываетшунгит как наполнитель для латексных смесей, ранее для таких целей неиспользовавшийся.

Имея уникальный состав (углерод, в т. ч. в видефуллеренов, оксид кремния и других металлов), он, будучи введенным в 32композицию, может придавать ей широкий комплекс свойств. В отличие отобычных неактивных минеральных наполнителей, шунгит способен проявлятьусиливающее действие, выступая уже в роли активного наполнителя. Такжевозможно улучшение различных физических, изоляционных и поглощающихсвойств. Еще одним достоинством данного материала является его невысокаястоимость, что в наши дни особенно важно.

Так что шунгит открываетзначительные перспективы в латексной отрасли резиновой промышленности[52].2.5. Области применения латексов НКЛатексы применяют как для изготовления изделий на их основе, так и вкачестве дополнительного компонента при их производстве [53].2.5.1. Изделия, изготавливаемые на основе латексов НКПенорезина–этоизотропный,эластичныйпеноматериалссообщающимися порами, основу твердой фазы которого составляет эластомер.Пенорезина содержит 90-95% сообщающихся пор размером 0,01-1,0 мм,благодаря чему она газо- и водопроницаема [53].Получаютпенорезинувосновномизсмесейнаосновецентрифугированного латекса НК и высококонцентрированного бутадиенстирольного латекса.

В состав смесей входят также вспенивающий агент (мыловысшей жирной кислоты), вулканизующая система (сера с ультраускорителями,например с диэтилдитиокарбаматом цинка и меркаптобензотиазолятом цинка,ZnO), противостаритель; могут входить наполнитель и пластификатор [54].Изготовляют пенорезину следующим способами: 1) мех. взбиванием латекснойсмеси до увеличения объема в 5-7 раз с послед. фиксацией пены действиемжелатинирующегоагента–гексафторосиликатанатрия(Na2SiF6);2)механическим взбиванием смеси до увеличения объема в 2,5-4 раза споследующим расширением пены при вакуумировании, ее замораживанием икоагуляцией с помощью газообразного СО2 в прессах.

В обоих процессах 33фиксированный пенистый гель подвергают вулканизации при 140 °C ввоздушной среде (способ 1) или при 110 °C в прессе (способ 2), промывают исушат.Пенорезину выпускают в виде формованных изделий, блоков илипластин. Применяют для изготовления мягкой мебели, матрацев, подушек,мягких сидений в автомобилях и других средствах транспорта, как подложкиковров, уплотнительные прокладки и амортизаторы сложной конфигурации вразличных отраслях техники, стельки и прокладки для обуви, ударо-, тепло- извукозащитные детали специального назначения [55].Латексные нити и трубки изготавливаются методом экструзии латексныхкомпозиций.Композициядляизготовлениянитейсодержит:латекснатуральный, серу, тиокарбаматный ускоритель вулканизации, цинковую сольL-меркаптобензотиазола, оксид цинка, оксид титана, бензойную кислоту,полиметилсилоксановую жидкость, фенольный антиоксидант, казеин, продуктконденсации сульфокислот нафталина с формальдегидом, гуммиарабик,олеиновую кислоту или смесь синтетических жирных кислот, ускорительвулканизации1,5-бис(азо-N-фенил)пентан,воду.Резиновыенитихарактеризуются прочностью 36-40 МПа и относительным удлинением 740870% [56].Латексные нити широко применяются при изготовлении чулочноносочных изделий, одежды, эластичных бинтов и ряда изделий техническогоназначения.