Лабораторная работа 4 технология приготовления композиционного полимерного материала на основе каучука

Цель работы: получение практических навыков по составлению рецептур композиционного материала на основе каучука, изучение технологии смешения на вальцах, а также ознакомление с современным промышленным смесительным оборудованием.

Оборудование: вальцы лабораторные Лб 160/160, весы технические, секундомер, термошкаф, мерная посуда.

Предварительная подготовка

1 Изучить назначение наполнителей каучуков, специфику их действия на технологические и прочностные свойства резиновых смесей и вулканизатов [1, с. З60 - 368].

2 Изучить технологию процесса смешения на вальцах [4, с. 20 - 47, 124 - 198, 252 - 276].

3 Ознакомиться с современным технологическим оборудованием для изготовления резиновых смесей [1, с. З60 - 368; 4, с. 20 - 47, 124 - 198, 252 - 276].

Порядок выполнения работы

1 Ознакомиться с инструкцией по охране труда и технике безопасности при работе на вальцах.

2 Составить рецептуру резиновой смеси, рассчитать и провести дозирование навесок ингредиентов и подготовить их к смешению.

3 Ознакомиться с принципом действия и конструкцией валковых смесителей.

4 На лабораторных вальцах изготовить резиновую смесь.

5 Провести испытания полученной композиции.

Методические указания

Резиновая смесь представляет собой сложную композицию, состоящую из связующего - каучука и различных ингредиентов (добавок), предназначенных для улучшения физико-механических, эксплуатационных и других свойств материала.

Основные ингредиенты резиновых смесей - наполнители, пластификаторы (мягчители), вулканизующие агенты, ускорители и активаторы вулканизации, стабилизаторы, противоутомители, красители и др.

В основе получения резиновой смеси лежит процесс смешения. Все ингредиенты, предназначенные для смешения, должны быть соответствующим образом подготовлены: измельчены, высушены, нагреты и т.д.

Составление рецептуры резиновой смеси

При подготовке ингредиентов к смешению большое значение имеет рецептура и их развеска.

Рецепты резиновых смесей следует составлять в определенной последовательности, что гарантирует от ошибок и пропусков при взвешивании ингредиентов. Обычно применяют следующую последовательность записей: 1) каучук, 2) регенерат, тиокол, полиизобутилен или другие заменители каучука; 3) сера; 4) ускорители вулканизации; 5) активаторы вулканизации; 6) противостарители; 7) усилители и наполнители, 8) мягчители; 9) специальные ингредиенты (красители, порообразователи).

По одному из заданных вариантов рецептур резиновых смесей (табл. 3.1) рассчитывают навески ингредиентов. Общую навеску загрузки определяют по формуле

, (3.1)

где V - объем единовременной загрузки, м³;  - плотность резиновой смеси, кг/м³.

Плотность резиновой смеси может быть рассчитана по формуле

, (3.2)

где и - соответственно масса и объем каждого ингредиента резиновой смеси.

Объем единовременной загрузки на вальцы определяют по формуле

, (3.3)

где D - диаметр рабочей поверхности валка, м; L - длина рабочей поверхности валка, м; 0,065 - эмпирический коэффициент.

Так как смешение ингредиентов реализуется на лабораторных вальцах, то допустимая величина загрузки составит 2000 г. Расчет навески отдельного ингредиента следует вести, исходя из этой величины загрузки, по формуле

, (3.4)

где g - содержание отдельного ингредиента на 100 массовых частей каучука; g - массовое содержание всех ингредиентов, входящих в состав смеси на 100 массовых частей каучука; - номер ингредиента; - число ингредиентов в смеси.

Пример расчета величины навесок ингредиентов для рецепта № 2 (см. табл. 3.1).

Для опыта потребуется: каучука - 830,0 г; серы - 24,9 г; каптакса - 7,5 г; неозона - 8,3 г; стеарина - 10,0 г; сажи - 600 г; смолы - 17 г; фталевого ангидрида - 4,3 г., белил цинковых - 498 г.

Правильность расчета проверяется суммированием масс всех навесок; их сумма должна дать массу загрузки, т.е. 2000 г.

Подготовка к смешению материалов - порошкообразные и жидкие ингредиенты, каучук - развешивают в соответствии с технологической картой, где указана величина навески каждого ингредиента для лабораторных вальцов. Взвешивание производится на технических весах.