Kauchuk mog'orni masshtablash muammosini hal qilish

Kauchukni qayta ishlash sanoatida mog'or shkalasi keng tarqalgan hodisadir. Qattiqlashuv jarayonida qolib devorida cho'kindi qatlami hosil bo'lib, keyingi ishlab chiqarish tsiklida asta-sekin to'planadi. Oldingi adabiyotlarda mog'or ko'lamini keltirib chiqaradigan turli omillarning ta'siri muhokama qilingan. Polimer kauchuk aralashmasi tarkibidagi turli xil sulfidlar (va sink oksidi) uchun sink sulfid eng bezovta qiluvchi yon mahsulot bo'lib, davolanish jarayonida miqyosi paydo bo'lishiga olib kelishi aniqlandi. Hech qanday yarim doimiy bo'shatish agenti yoki doimiy (metall) qoplama bunday cho'kishning oldini olmaydi. Xulosa shuki, miqyoslash dastlab qolipga biriktirilgan rux sulfid (noorganik kon) tufayli yuzaga keladi va kulrang qatlam qatlamini hosil qiladi. Harorat funktsiyasi sifatida aralashmadagi past molekulyar og'irlikdagi komponentlar rux sulfidining mikrokristallariga yopishadi va cho'kishning ikkinchi bosqichini (organik cho'kma) keltirib chiqaradi. Oksidlanish mahsulotlari ma'lum vaqt ichida hosil bo'ladi va uglerodning cho'kishiga sabab bo'ladi.
Qolib miqyosidagi sabablarni va qolipning metall yuzasida sink sulfid mikrokristallarini hosil qilishning ichki mexanizmini tushunib, sink sulfid hosil bo'lishini kamaytirish va mog'or miqyosini oldini olish uchun joriy ishlov berish jarayoniga mos keladigan usulni ishlab chiqarish mumkin. . Masshtabning sabablarini o'rganish orqali bu hodisani kamaytirish juda mumkin.
Kirning paydo bo'lishining oldini olish yoki kamaytirishning ikkita mumkin bo'lgan echimi mavjud: aralashmaning tarkibini o'zgartirish yoki mog'or yuzasini yaxshilash.
Mog'or shkalasini kamaytirish uchun aralashmaning tarkibini o'zgartiring
Sink oksidi yoki vulkanizatsiya natijasida paydo bo'lgan mog'or shkalasi kamayishi yoki yo'q qilinishi kerak. Konlarning aksariyati odatda shinalar kauchuk mahsulotlarida ishlatiladigan sulfid va sink oksidining yuqori miqdori bilan bog'liq. Hajmi bo'yicha shinalar dunyodagi eng katta kauchuk mahsulotidir (75 foizgacha). Shuning uchun eksperimentlarning aksariyati shinalar ishlab chiqarishda keng qo'llaniladigan NR / BR birikmasi va SBR birikmasi aralashmasi bilan amalga oshiriladi. Aralashmaning tarkibini o'zgartirish orqali mog'or shkalasini kamaytirish nuqtai nazaridan rux sulfidining ta'siri, qisqa muddatli vulkanizatsiya tajribasi va birikma tarkibining ta'siri o'rganildi.
◆ Rux sulfidini aniqlash
Ushbu tadqiqot asl axloqsizlik manbai bo'lgan sink sulfidining shakllanishini tekshirish bilan boshlanadi. Vulkanizatsiya tajribasi shuni ko'rsatdiki, metall yuzasida rux sulfid hosil bo'lgan. Ko'rinadigan boshlang'ich mikrokristalni aniqlash uchun 1000-katta kattalashtiruvchi mikroskop yordamida qo'shimchaning cho'kindisini aniqlang, so'ngra 1-rasmda ko'rsatilganidek, uni RMA usuli (Rontgen mikrotahlili) bilan tahlil qiling. RMA elementi tahlili borligini aniqladi rux va oltingugurt. Aniqlangan oltingugurt va rux nisbatiga ko'ra, mikrokristallar asosan erimaydigan rux sulfididan iborat degan xulosaga keladi (2-rasm). Rux sulfidining mavjudligini aniqlash uchun vulkanizatsiyadan keyin aralashmadagi H2S tarkibini tahlil qilish uchun fizik tahlil usuli (AP-TPR) qo'llaniladi (bilvosita usul). Temir ishtirokida rux sulfidining hosil bo'lish jarayonini aniqlash uchun qoliplash vulkanizatsiyasi tajribasi qo'llaniladi. Tajriba yopiq quvur liniyasida 200 daraja haroratda va kislorodsiz amalga oshiriladi. Probirkada izotriakontan, rux oksidi, oltingugurt va yuqori sirtli temir elementi mavjud. Ushbu tajribada rux sulfid ham RMA tomonidan aniqlangan. Kutilganidek, ikkala tajriba ham sink sulfid hosil bo'lishini ko'rsatdi. Shu bilan birga, aralashma va mog'or o'rtasidagi chegarada sink sulfid hosil bo'lishi yoki ZnS ning qattiqlashuv jarayonida rux va oltingugurt reaktsiyasining qo'shimcha mahsuloti sifatida hosil bo'lishi haqida hech qanday dalil yo'q.
Kauchuk aralashmasidagi rux sulfid miqdorini aniqlash uchun boshqa usul qo'llanildi. Kalıplanmış kauchuk past haroratda maydalanadi va kichik zarrachalarga aylanadi, ular aseton bilan chiqariladi va xlorid kislotasi va sirka kislotasi aralashmasi bilan ishlov beriladi. Metall sulfid parchalanadi. Hosil bo'lgan vodorod sulfidi kadmiy asetat bufer eritmasi bilan so'riladi va hosil bo'lgan kadmiy sulfidi yodometriya bilan aniqlanadi. Bundan tashqari, olingan kauchuk mikroto'lqinli pechda sulfat kislota va nitrat kislotada gidrolizlanadi. Gidrolizat ICP-ES tomonidan skanerdan o'tkazildi.
Ushbu natijalardan sink sulfidi rux oksidi va oltingugurtning reaksiya mahsuloti sifatida hosil bo'ladi, degan xulosaga kelish mumkin. Vulkanizatsiya ishlab chiqarishda bu reaktsiya mahsuloti mavjud va kauchuk mahsulotlar va mog'or yuzalari o'rtasida sink sulfid mikrokristallarini shakllantirish uchun foydalidir.
Eng maqbul faraz sink sulfidning sink oksidi va oltingugurtning reaksiya mahsuloti sifatida hosil bo'lishidir. Ushbu umumiy kimyoviy reaktsiya turli xil kauchuk qo'llanmalarida tasvirlangan. Soddalashtirilgan reaksiya mexanizmi:
2RH plus Sx plus ZnO plyus (katalizator) RS (x-1) - R plyus ZnS va H2O
Ko'pgina shinalar aralashmalarida 5 qism sink oksidi va 100 qismga taxminan 2 qism oltingugurt mavjud. Shinalar aralashmasi uchun rezinaning 100 qismiga (jami taxminan 175 qism) asoslangan formulada 2,8 foiz (og'irlik) sink oksidi va 1,1 foiz (og'irlik) oltingugurt borligini hisoblash mumkin. Reaktsiya formulasidan har bir gramm sink oksidi uchun taxminan 0,6 gramm sink sulfid hosil bo'lishini hisoblash mumkin. Shubhasiz, ko'p miqdorda sink sulfid ishlab chiqarilishi mumkin. Aslida, shinaning yuqori qatlamida faqat sink sulfidi mikrokristalli sink sulfiddir (ehtimol, metall yuzadan kelib chiqqan). Mog'orni tozalashdan oldin, taxminan 500 marta qoliplash amalga oshirilishi mumkin.
◆ Tajriba
Ma'lumki, qolip yuzasi sifatida ishlatiladigan qo'shimcha (kichik metall qatlam) RMA usuli orqali uning tarkibida rux sulfid mikrokristallari mavjudligini osongina tahlil qilishi mumkin, ammo bu juda qimmat sinovdir. Shuning uchun qo'shimchadagi dastlabki (ko'rinadigan) mikrokristallarni aniqlash uchun oddiy sinov usuli ishlab chiqilgan. 500 kattalashtirishga ega optik mikroskop yordamida 0,5 dan 1 mikrongacha bo'lgan monokristallarni ko'rish mumkin. Mikrokristallarni olish uchun turli xil aralashmalar, har xil harorat va turli vaqtlarda vulkanizatsiya tajribalari o'tkazildi. Ikkita aralashma tanlab olindi va 1-jadvalda ko'rsatilgan, jumladan s-SBR protektoriga asoslangan aralashma va NR/BR aralashmasiga asoslangan oraliq aralashma. Ikkala aralashma ham turli xil vulkanizatsiya tajribalari uchun asosiy birikma sifatida ishlatiladi.
Vulkanizatsiya tajribasini o'tkazish uchun oddiy press qolipi ishlab chiqariladi, u 8 tagacha qo'shimchalar uchun mos keladi. Ushbu press qolipi 20 tsiklgacha bo'lgan qisqa muddatli tajriba uchun ishlab chiqariladi. Har 5 ketma-ket tsikldan keyin qo'shimchani vizual tekshiring. Shu tarzda, turli xil qo'shimchalarning aralashma parametrlari yoki metallni tanlash, pürüzlülük yoki qoplama kabi qo'shimchalar bilan bog'liq parametrlar kabi turli parametrlarni aniqlash mumkin. Dastlabki tajribalar ikkita asosiy shina aralashmasida o'tkazildi. Shinalar aralashmasi 20 daqiqa davomida 160 daraja va 200 daraja 2 daqiqa davomida vulkanizatsiya qilingan (ma'lumotlar reometr egri chizig'idan hisoblangan). Natijalar vizual tekshirish natijasida topilgan sink sulfid mikrokristallari sonida farq yo'qligini ko'rsatdi. Vaqtni qisqartirish uchun barcha keyingi tajribalar 200 daraja haroratda o'tkazildi. Qisqa vaqt ichida 20 ta vulkanizatsiya tajribasidan so'ng, keyingi tajribalar inyeksion kalıplama yordamida 500 tagacha vulkanizatsiya qilinadi.
◆ Aralashma tarkibining taʼsiri
▲ Sinkni tanlash
Aralashmaning tarkibi bo'yicha tajribalar o'tkazildi. Ko'rsatilgandek, sink sulfidi rux oksidi (yoki rux o'z ichiga olgan komponent) va oltingugurtning reaksiya mahsuloti sifatida hosil bo'ladi. Oltingugurt yoki sink sulfidni formuladan olib tashlash oson emas. Chunki bu ikki komponent kauchuk formulada zarur. Tabiiy oltingugurt mexanik kuch va bog'lanishni yaxshilashi mumkin, sink oksidi esa davolash tizimini faollashtirishi mumkin.
Reometr tajribasi shuni ko'rsatadiki, reometrning maksimal momentini o'zgartirmasdan, rux oksidi darajasini 5 qismdan 3 qismga (rezinaning har 100 qismi) kamaytirish mumkin, bu deyarli 2 marta kamayishi mumkin. Biroq, bu darajaning pasayishi bilan ham, rux sulfid konida hali ham aniq o'zgarishlar kuzatilmaydi (2-jadval). Xuddi shunday, sink oksidi (RS) dan foydalanish va sink oksidini kichikroq zarracha o'lchamiga almashtirish o'rtasida aniq farq yo'q.
Biroq, zarracha o'lchami 40 nm (bir xil reometrning maksimal qiymati) bo'lgan rux oksidi o'rniga 0.25 qism nano-sink oksidi yordamida rux oksidi darajasini 20 barobarga kamaytirish mumkin va cho'kmadagi farq aniq. Nano-sink oksidi bilan qisqa muddatli vulkanizatsiya tajribasida matritsa 20 tsiklgacha ishlatilgan va sink sulfid cho'kmasi bo'lmagan.