8.2Вулканиз в-ва

Регенератом называют мягкую пластичную резину или продукт, получаемый путем переработки бывших в употреблении и бракованных резиновых изделий, а также отходов резиновых и других производств.

Регенерат получают следующим образом. Собираются резиновые отходы, бракованные резиновые изделия и измельчаются на специальных дробильных мельницах при t=50⁰С, охлаждаются жидким азотом. Затем необходимо удалить из измельчённой резиновой крошки посторонние включения (как правило, это ткани, металлические элементы). Это осуществляется механической, технической, химической обработкой. При механической - посторонние включения удаляются при просеивании измельчённой крошки на ситах. Термическая подразумевает обугливание ткани под воздействием высоких температур, и ткань остаётся в качестве инертного наполнителя. При химической обработке ткань разрушается серной кислотой (кислотный метод), едким натрием (щелочной метод). Однако регенерат из тканесодержащей резины, несмотря на тщательную обработку, все же содержит до 2% волокна, что затрудняет обработку сырых смесей, его содержащих. Полученный очищенный порошок может применяться как самостоятельная добавка в сырую резиновую смесь или же из него получают пластичную массу путем нагрева порошка с мягчителями и растворителями при t=160 – 180⁰С. (Растворитель добавляется в соответствии с каучуком, из которого получен порошок). Далее происходит девулканизация каучука, заключающаяся в разрушении сульфидных связей, и образуется мягкий пластичный продукт, который вальцуют и рафинируют для придания однородности, формы листов и удаления недостаточно размягченных кусочков регенерата. Таким образом, регенерат можно получать двух видов: в виде эластичных пластин и в виде порошка. Во втором случае регенерат проще добавлять в сырую резиновую смесь. Регенерат представляет собой пластичный материал, способный подвергаться технологической обработке и образовывать совместно с каучуком резину в процессе вулканизации. Регенерат добавляют в сырую резиновую смесь для частичной замены сырого каучука, что позволяет сделать резину более дешёвой, улучшить способность резиновых смесей к обработке (каландрование, шприцевание и др.), придать им пластичность. Регенераты неполноценно заменяют каучук, и избыток может отрицательно сказаться на свойствах резины. Обычно регенерат составляет до 40% от общего веса.

5.1.6. Вулканизирующие вещества

Основным процессом превращения каучука в резину является вулканизация. Вулканизация – это процесс сшивания линейных молекул каучука вулканизирующим веществом, в результате чего происходит образование полимера трехмерной структуры. В качестве вулканизирующего вещества чаще всего выступает сера, могут также применяться серосодержащие вещества, селен, сурьма и некоторые другие. При химическом взаимодействии серы с каучуком (по месту двойных связей) могут образовываться моносульфидные связи С - S - С, дисульфидные С – S – S – С, полисульфидные С – (S)_n – С. Это серная вулканизация. Существуют также бессерные методы вулканизации: термовулканизация и радиационная вулканизация. Первая происходит в результате разрыва двойных связей при температуре больше 150⁰С. Этот процесс является неконтролируемым и мешающим производству резины. (Сам процесс серной вулканизации протекает при температуре t=135 – 160⁰С). Образование поперечных связей между макромолекулами каучука при радиационной вулканизации происходит в результате действия γ - лучей при разложении Со⁶⁰. Но из-за интенсивного излучения γ - лучей связи не только не образуются, но и рвутся. Недостатком радиационной вулканизации является её вредность для окружающей среды. Необходимо подобрать такую интенсивность, чтобы происходило только частичное разрушение связей и структурирование. Бессерная вулканизация позволяет получить резины, отходы которых могут быть повторно использованы. Сам процесс вулканизации протекает очень медленно (оптимальной температурой является 145⁰С). Для его ускорения применяют ускорители вулканизации и активаторы вулканизации. Ускорителями вулканизации называют вещества, вводимые в резиновые смеси для обеспечения протекания процесса вулканизации каучука в более короткое время и при более низкой температуре. В качестве ускорителей в резиновой промышленности используют органические порошкообразные вещества – тиурам, каптакс, альтакс, дифенилгуанидин и др. Их применение не только ускоряет процесс вулканизации резиновых смесей, но и существенно улучшает свойства резины. Дозировка ускорителей 0,2 - 2мас. ч. на 100мас. ч. каучука. Содержание серы в резиновых смесях составляет 2 - 3,5%, при содержании серы от 3 до 30% в результате серной термовулканизации получают эбонит. Все ускорители находятся как сопутствующие в нефти вещества. Активаторами вулканизации называют вещества, вводимые в резиновые смеси с целью повышения реакционной способности серы; активаторы способствуют наиболее полному проявлению ускоряющего действия ускорителей на процесс вулканизации. К активаторам ускорителей относят окиси металлов, среди которых наибольшее применение находит окись цинка ZnO (представляет собой белый кристаллический порошок, который применяют в качестве красителя при изготовлении белых и светлых резиновых изделий). Его дозировка зависит от типа применяемых ускорителей и равна 2 – 5% в пересчёте на каучук.

Механизм действия ускорителей и активаторов вулканизации точно неизвестен. В основе механизма лежит выделение атомарной серы, которая в десятки раз активнее молекулярной. Атомарная сера является вулканизирующим веществом. При применении ускорителей и активаторов время вулканизации сокращается от 3 часов до 3 минут - 30 секунд.

Схематично это можно представить в следующем виде:

У+ZnO+S₂+У→У-Zn-У+2/S/, (У – ускоритель).

В смесь обычно добавляют группу ускорителей, взятых в разном количестве и с различной температурой плавления, что обеспечивает более широкий диапазон температур, в котором проявляется их действие.

В зависимости от применяемых ускорителей и активаторов можно получить резины с различными свойствами (прочностью, эластичностью, твердостью).