Контрольная работа по "Геологии"

     Технология  вулканизации. Вулканизующие системы. Большинство резиновых смесей подвергается вулканизация при 130-200 °С в специальных агрегатах (прессы, автоклавы, форматоры-вулканизаторы, солевые ванны, котлы, литьевые машины и других) с применением разнообразных теплоносителей (перегретый водяной пар, горячий воздух, электрообогрев и др.). Герметики, резиновые покрытия и другие часто вулканизуют около 20 °С ("холодная" вулканизация).

     Круг  агентов вулканизации довольно широк, а выбор их определяется химическим строением каучука, условиями эксплуатации изделий и приемлемым технологическим  способом проведения вулканизации Для  диеновых каучуков (гомо- и сополимеров изопрена или бутадиена) наиболее широко применяют так называемую серную вулканизацию. Ее используют в произ-ве автомобильных покрышек и камер, мн. видов резиновой обуви, РТИ и др. Мировое потребление серы для вулканизации превышает 100 тыс. т/год (среднее ее содержание в резиновой смеси составляет 1,5% по массе).

     Наиболее  важные компоненты серной вулканизующей  системы - ускорители вулканизации; варьируя их тип и количество (при обязательном присутствии активатора вулканизации - смеси ZnO со стеариновой кислотой), удается в широких пределах изменять скорость вулканизации, структуру сетки и свойства резин. Именно химическое строение ускорителя определяет скорость образования и реакц. способность ДАвулканизация В случае серной вулканизации он представляет собой полисульфидное соединение ускорителя (Уск) типа Уск-Sх-Уск или Уск-Sx-Zn-Sy-Уск. В результате реакций ДАВ с метиленовыми группами или (и) двойными связями макромолекулы образуются поперечные связи, содержащие один или несколько атомов серы.

     В промышленности в кач-ве ускорителей серной вулканизации наиб. широко (70% общего объема потребления этих ингредиентов) применяют замещенные тиазолы и сульфенамиды. Первые, например 2-меркаптобензотиазол, дибензотиазолилдисульфид, обеспечивают широкое плато вулканизации и высокое сопротивление резин термоокислительному старению. Сульфенамиды, например N-циклогексил-2-бензотиазолилсульфенамид (сульфенамид Ц), морфолилтиабензотиазол (сульфенамид М), уменьшают склонность смесей к преждевременной вулканизации, улучшают формуемость смесей и монолитность изделий, задерживают побочные процессы (например, деструкцию и изомеризацию каучука).

     В присутствии ускорителей из группы тиурамов, например тетра-метилтиурамдисульфида, дипентаметилентиурамтетрасульфида, получают резины с повыш. теплостойкостью. Эти соединения, обеспечивающие высокую скорость серной вулканизация, способны вулканизовать диеновые каучуки и без элементной серы. Еще большее ускорение вулканизации наблюдается при использовании так называемых ультраускорителей-дитиокарбаматов и ксантогенатов. В присутствии первых (диметилдитиокарбамат цинка, диэтилдитиокарбамат диэтиламина) резиновые смеси могут быть вулканизованы в течение короткого времени при 110-125°С. Водорастворимые представители этой группы соединений, например диметилдитиокарбамат Na, используют для вулканизации латексных смесей и некоторых резиновых клее. Ксантогенаты, например бутилксантогенат Zn, применяют главным образом в клеевых композициях, вулканизующихся при 20-100°С.

     Первые  введенные в практику ускорители серной вулканизация - альдегидамины (продукты конденсации анилина с альдегидами) и гуанидины (главным образом дифенилгуанидин) - характеризуются замедленным действием. Благодаря этому они удобны при получении эбонитов и массивных изделий. Дифенилгуанидин, кроме того, широко применяют в комбинации с тиазолами для повышения активности последних; разработано большое число двойных систем ускорителей, которые обеспечивают более эффективную вулканизацию, чем каждый из них в отдельности.

     Для эффективного уменьшения склонности к  подвулканизации резиновых смесей с серной вулканизующей системой применяют замедлители подвулканизации-N-HH-трозодифениламин, фталевый ангидрид, N-циклогексилтиофталимид. Действие этих ингредиентов сводится к уменьшению скорости реакций компонентов вулканизующей системы с каучуком или между собой при образовании ДАВ.

     С целью получения резин со спец. свойствами в промышленности расширяется применение таких агентов вулканизации, как органические пероксиды, алкилфеноло-формальдегидные смолы, олигоэфиракрилаты и другие непредельные соединения, органические полигалогенпроизводные, нитрозосоединения и другие Растет также интерес к вулканизации под действием радиационного излучения и других физических факторов. Пероксидные и радиационные резины отличаются повышенной теплостойкостью и улучшенными диэлектрическими свойствами; резины, вулканизованные алкилфеноло-формальдегидными. смолами,- высокой стойкостью к перегретому пару.

     Вулканизация  каучуков, содержащих в макромолекуле  функциональные группы, возможна также  с помощью соединений, вступающих с этими группами в химические реакции. Так, винилпиридиновые каучуки  вулканизуются полигалогенпроизводными, галогенсодержащие каучуки (полихлоропрен, хлорсульфированный полиэтилен, хлорбутилкаучук, фторкаучуки) — диаминами и полиолами, уретановые-диизоцианатами. 

3.Основные  закономерности смешения  каучуков с ингредиентами.  Приготовление резиновых  смесей в роторных  смесителях вдве стадии.

     В резиносмесителях с тангенциальными роторами резка материала осуществляется на участке между ротором и кожухом, т.е. по тангенциальному принципу, а в резиносмесителях со взаимозацепляющимися роторами резка осуществляется между двумя роторами, т.е. по взаимопроникающему принципу.

     Одной из основных черт взаимопроникающего ротора в отличие от тангенциального  является то, что при этой конфигурации смешение частично осуществляется между  лопастью ротора и корпусом соседнего  ротора, что близко к резке, которая типична для валковых смесителей. Разница скоростей в зоне ламинирования, благодаря которой обеспечивается дисперсия ингредиентов, достигается при равенстве угловых скоростей за счет разности радиусов между лопастью одного ротора и корпусом другого ротора. Такое же явление разности тангенциальных скоростей, как правило имеется и при работе вальцов за счет фрикций.

     Использование взаимопроникающих роторов придает  камере смешивания конфигурацию, обладающую выигрышным соотношением поверхности  и объема. Это означает, что по сравнению с тангенциальными  системами такие системы при  равном внутреннем объеме смесителя  обладают большей поверхностью для  теплообмена.

     Таким образом, при одинаковом свободном  объеме камеры, диаметр камеры со взаимозацепляющимися роторами будет больше; также больше должна быть мощность привода и следовательно, цена резиносмесителя.

     Для шинной промышленности, где рецептура  смеси меняется мало, в основном используются резиносмесители с тангенциальными роторами --2-х, 3-х и 4-х лопастными. 4-х лопастные ротора обеспечивают большую интенсивность перемешивания.

     Конструкция резиносмесителей с 4-х лопастными роторами, выпускаемых ЗАО "ПОЛИМЕРМАШ" прошла испытание в НИИШПе, г. Москва.

Конструкция резиносмесителей со взаимозацепляющимися роторами больше используется при производстве РТИ, где часто меняется рецептура смесей, а также для производства фторкаучуков.

     Справочная  информация: Резиносмеситель — станок, электрическая машина для производства и переработки различных резиновых смесей, а также похожих материалов: каучуков, фторкаучуков, асбомасс, поливинилхлорида и подобных. Устройство: резиносмеситель представляет собой специализированную электрическую машину, состоящую из нескольких элементов. Машины эти появились в 1920 году, до этого же подобные смеси изготавливали с помощью вальцов, которые применяют и сейчас, но в более усовершенствованных вариантах.

     Основные  части машины — электрический  привод, двигатель (тоже обычно электрический), устройство резки, система охлаждения, система нагрева, станина и смесительная камера, в которой и происходит процесс приготовления резины. Также машина имеет множество других устройств:

     индикаторы  слежения, регулировки температуры, управления скоростью вращения роторов  и т. п.

     Смесительная  камера представляет собой закрытый бункер, в котором вращаются роторы, осуществляющие смешивание компонентов: каучука, серы, углерода и наполнителей, а также полимеров. Вращение роторов  происходит навстречу друг другу, причем перемешивание осуществляется во всем внутреннем объеме смесительной камеры. Как же работает резиносмеситель ? Поскольку целью является резина, то есть продукт, имеющий относительно высокую изотропность, необходимо, чтобы масса была однородной, или гомогенной. Для этого нужно, чтобы все компоненты резиновой смеси качественно перемешивались. Как это достигается ?

     В начале в процессе участвует только каучук. Его загружают в смесительную камеру, где он подвергается пластикации, то есть становится более пластичным. Это достигается при помощи пропуска каучуковой массы в зазор между роторами, где она подвергается различным нагрузкам и деформациям, сжимаясь и сдвигаясь в пространстве камеры. Роторы представляют собой металлические литые детали, иногда с напылением из твердосплавной стали, и бывают двух типов: тангенциальные и взаимопроникающие.

     Машина  с тангенциальными роторами называется резиносмеситель Бенбери, а с взаимопроникающими — резиносмеситель Интермикс. Машины типа Бенбери менее совершенны — резка смеси в них происходит между ротором и кожухом, в машинах же типа Интермикс смесь режется между двумя роторами, почти как на вальцах. За счет этого резиносмеситель Интермикс обладает большим объемом смесительной камеры, чем Бенбери (хотя и стоит он дороже), и производит больше материала в расчетную единицу времени. Бенбери используют при производстве автопокрышек, а Интермикс — при производстве резинотехнических изделий.

     После того, как масса получит достаточную  для приготовления резины пластичность, в смесительную камеру начинают подавать другие компоненты будущей резины: углерод, наполнители, серу и так  далее. Эти компоненты перемешиваются с каучуком и поступают вместе с ним в зазор резиносмесителя (то есть в пространство между его роторами), при этом масса становится более однородной, компоненты распределяются в ней равномерно. В процессе смешивания резиновая смесь нагревается.

Смесь закручивается  и сжимается между роторами многократно, до тех пор, пока вся она не перемешается и не станет однородной. Смесительная камера охлаждается водой — открытым или закрытым способом (в зависимости  ее конструкции), а нагревается паром.

     Открывается и закрывается устройство пневматическим приводом, а на небольших машинах  лабораторного типа может быть и  ручное управление.

     Резиносмеситель обычно используется не один, а в составе производственной линии, в которую могут входить различные машины: например, машины для резки резины, машины охлаждения резиновой ленты, станки для изготовления автопокрышек, листования резины и смесей, производства резиновой обуви и другие. По типу работы резиносмесители различают на машины непрерывного действия и периодического.

     В резиносмеситель непрерывного действия подача компонентов осуществляется постоянно — то есть подача и смешивание идут одновременно. В машины периодического действия компоненты подаются в течение определенного периода, то есть засыпали компоненты — смесь приготовилась, затем подача следующей партии.

     Также резиносмесители бывают открытые и закрытые. Первый тип является несколько устаревшим, поскольку в закрытом резиносмесителе исключены такие нежелательные для производства ситуации, как просыпание компонентов, неравномерное смешивание и другие. Кроме того, в закрытом резиносмесителе процесс обработки смеси происходит не только в зазоре, но и в объеме смесительной камеры, что имеет намного большую эффективность и значительные преимущества.

     Использованная  литература: Гофманн В., Вулканизация и вулканизующие агенты, пер. с нем., Л., 1968; Блох Г. А., Органические ускорители вулканизации и вулканизирующие системы для эластомеров, Л., 1978; Донцов А. А., Процессы структурирования эластомеров, М., 1978; Догадкин Б. А., Донцов А. А., Шершнев В.А., Химия эластомеров, 2 изд., М., 1981; Донцов А. А., Шершнев В.А., "ЖВХО им. Д. И. Менделеева", 1986, т. 31, № 1. А. А. Донцов