Оптимизация технологических процессов получения порошкообразных вулканизованных резин и эффективных композиционных материалов электротехнического назначения тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.16 ВАК РФ

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

УЗБЕКСКИЙ РЕСПУБЛИКАНСКИЙ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС «ФАН ВА ТАРАККИЁТ»

Для служебного пользования

экз. ЛЬ 000001 *

УДК 678.029:539.374

Ш А Й X О В Асат Исламович

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ ВУЛКАНИЗОВАННЫХ РЕЗИН И ЭФФЕКТИВНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность: 02.00.16 — Химия и технология

композиционных материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент — 1999

Работа выполнена в Узбекском республиканском научно-нсследовательском комплексе «Фан ва тараадиёт»

Научный руководитель:

академик АН РУз, доктор технических наук, профессор

НЕГМАТОВ С. С.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор МАТКАРИМОВ С. X.

кандидат технических наук, доц. АХУНДЖАНОВ Д. Б.

Ведущая организация:

ПО «Узбекрезинотехника»

Защита состоится _» _& __199Э г.

в часов на заседании специализированного совета

Д 067.50.01 по присуждению ученой степени доктора наук при Узбекском Республиканском научно-технологическом комплексе «Фан ва тараккиёт» по адресу: г. Ташкент, ул. Мирзо-Голиб, 7-а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке комплекса.

Отзывы просим направлять в двух экземплярах по адресу: 700095, г. Ташкент, ул. Мирзо-Голиб, 7-а.

Автореферат разослан « (Л* у> 1999 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук, ___.

профессор СУ^ АБДУЛЛАЕВА Р, И.

ОПЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. работы. В связи с неуклонным ростом производства полимерных и эластомериых материалов п изделий и расширением областей их применения п народном хозяйстве особое значение приобретает проблема разработки технологии повторного использования полимерных и эластомериых отходов. Данная проблема в условиях рыночного сидения хозяйства тесным образом связана с удорожанием исходного сырья и необходимостью проведения природоохранных мероприятий. Кроме того, ситуация в этой области усугубляется тем, что в республике Узбекистан основное сырье для эластомериых композиций: каучуки и ингредиенты завозятся из стран СНГ н дальнего зарубежья. К настоящему времени производственные мощности предприятий по переработке эластомериых и полимерных материалов загружены не полностью из-за отсутствия сырм.

В этом аспекте большой научный ¡I практический интерес представляет ранее разработанный упруго-деформашюпный метод переработки полимерных и эластомериых отходов и создание па их основе композиционных материалов многофункционального назначения.

Несмотря на достигнутые значительные успехи в области упруго-деформациоииого измельчения полимерных отходов проблема интенсификации и оптимизации технологических процессов экструзнонного измельчения остается псе еше актуальной.

Указанное обстоятельство, прежде всего обусловлено отсутствием до настоящего времени систематизированных данных по методологии расчета отдельных стадий процесса разрушения . высокопластичных тел экструзиопным методом и критериев расчета технологических параметров транспортирующих и измельчающих элементов двухшнекоЕОГО экструдера с целью оптимизации процессов измельчения, которые позволят получать композиционные, эластомерные материалы с заранее заданными структурой и свойствами.

Настоящая работа выполнена в соответствии с юсударственной научно-технической программой 3.2.8 "Научные основы малоотходной, экологически безопасной технологии получения композиционных материалов многоцелевого назначения на базе местного сырья" и 3.2.8.12 "Разработка эффективных каполшггелен и композиционных материалов на основе местных сельскохозяйственных и промышленных отходов и технология их получения".

Цель_____работы. Оптимизация технологических процесссз

зкструзнонного измельчения вулканизованных резни в тонкодисперсные порошки н композиционных материалов электротехнического назначения.

Для реализации указанной цели были поставлены следующие

задачи:

- определение условии захвата и переноса материала в область деформации в дпухшнековых экструдерах со встречным вращением валов;

- расчет технологических параметров двухшпекового экструдера для упруго-эластичных тел;

- исследование процесса разрушения высокоэластичных материалов в области зацепления двухшнековых втулок;

- расчет и построение модифицированного профиля винтовой канавки шисковых втулок;

оптимизация технологического процесса переработки экструзпоппого измельчения вулканизованных резни в тонкодисперсные порошки;

- оптимизация электрофизических и некоторых эксплуатационных свойств оластомсрпых композит»!, наполненных резиновым порошком экструзиопного измельчения;

разработка рецептуры композиционных материалов электротехническою назначения 11 опытно-промышленная апробация результатов исследований на производстве кабелей и аккумуляторах чехлов.

.Научная нонпша. Определены условия захвата и переноса частиц эластичного материала в область деформации и установлены закономерности разрушения ьысокоэластичных материалов в двухшнековом эксгруд^ре. Прсдюжсма методология расчета сад, действующих в области .взаимного зацепления шисковых втулок, а также технологических параметров транспортирующих элементов экструдера и разработан модифицированный профиль винтовой канавки шнековых втулок, обеспечивающих снижение распорных усилий и повышение произ1>од;ггслыюст11 установки при минимальных энергозатратах.

С помощью математического метода планирования эксперимента оптимизирован технологический процесс экструзионного измельчения вулканизованных резин. Составлены регрессионные уравнения, описывающие зависимость фракционного состава от режима экструзиопного измельчения.

Показано, что варьируя параметры эластичного наполнителя (степень дисперсности, содержание) можно в значительных пределах

регулировать величину электрофизических и эксплуатационных свойств эластомерпых композитов.

Установлена возможность создания эффективных композиционны-; материалов электротехнического назначения с резиновым порошком .-.a L-i-T оптимизации рецептурного состава.

.Практическая.__ценность., .работы. На основе вишменных

закономерностей формирования эластомерпых композиции с тонкодисперсным резиновым порошком разработаны композиционное материалы электротехнического назначения с улучшенными электроизоляционными и усталостными свойствами.

Использование разработанных композиционных материалов в производстве кабельных изделий и аккумуляторных чехлов позволило снизить себестоимость, повысить качество продукции, а так-ке решить экологические проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды.

Разработанные эластомерные композиции прошли опытно-промышленную апробацию в условиях АО"Средазкабель" и ПО «Узбекрезинотехпикач.

_Анробацпя_. работы. Основные результаты работы доло.кели и обсуждены на ежегодных научно-теорегичеекпх конференциях профессорско-преподавательского состава Ташкентского государстпешого технического университета (19SS-I9S9r.r.); конференции "Fall Meeting" США 1993г.; I Республиканской научно-технической конференции "Композиционные материалы и их применение", J 994г.; научно-технической конференции «Истиклол» Проблемы н перспективы химии н химической технологии, Навои, 199Sr.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных трудов.

Структура и об;,см диссертации. Диссертация изложена на 121 страницах и состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 106 наименований и содержит 15 таблиц И 25 рнсункоз.

Автор выражает глубокую признательность д.х.н., проф. Юсупбекову А.Х. за ценные замечания и пожелания при обсуэдении результатов работы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во вгсдсшш дан; 1 общая характеристика работы с обоснованием актуальности решаемой задачи.

}1сри;)я ...глава. .посвящена литературному обзору, с котором рассмотрены основные принципы измельчения высокозласт нчных ^тер.чхгов, где выявлено влияние конструктивных особенностей измельчителя «а степень дисперсности наполнителя В результате критического анализа существующих методов измельчения высокозластичных материалов указаны наиболее перспективные методы их измельчения с помощью двухшнековых экструдерах.

В обзоре также проанализированы литературные материалы относящиеся к получению и свойствам композиционных материалов электротехнического назначения.

Но__второи-Главе описаны методы оптимизации технологических процессов н электрофизических свойств эластомерных композиций, а также методики исследований •электрофизических, физико-механических и эксплуатационных свойств наполненных, эластомериых композиций.

)> .лретьей^гланс исследован процесс эксгрузиопного измельчения вулканизованных резин с целью разработки методики расчета технологических параметров измельчающих и транспортирующих элементов двухшнекового экструдера со встречным вращением валов.

На основе анализа поведения частицы измельчаемого материала в межв;иж0Б0м пространстве двухшнекового экструдера определены условия, обеспечивающие устойчивый захват и перенос эластомерного материала в область деформации. Показано, что в двухшнековом экструдере со встречным вращением налов полностью реализуется "валковый аффект", обеспечивающий затягивание измельчаемого материала в межвалковое пространство и его эффективное измельчение. Под «валковым зазором в данном случае подразумевается расстояние ме~.кду вершиной одной шнековой втулки и впадиной другой.»

Был изучен процесс разрушения высокоэластичных материалов валковом и боковом зазорах двухшнековых втулок.

Показано, что в валковом зазоре частица измельчаемого материала подвергается воздействию сжимающих, растягивающих сил и деформации сдвига, обусловленных различием в линейных скоростях движения вершин и впадин шнековых втулок экструдера. На рис. \, 2 приведены схемы скоростей деформации частицы измельчаемою материала п валковом и боковом Зазорах двухшнекового .экструдера.

Со 2

Рис.1 Фрашенг зацепления ;шу:;ш:1екс::ых втулок: 5 - палкошлм зазор; 5, - боковой за;ср.

Рис.2. Скорости деформации частицы резины в в.тковом зазоре.

При условии равенства скоростей вращения червячных валов линейные скорости шнековых втулок в валковом зазоре Б можно записать:

V, = юг; V, = со Я

где К и г-соотсетствеино радиусы вершины и впадины шнековых втулок.

Но К>г, следовательно V, > V,. За счет возникающей разницы линейных скоростей в точке контакта измельчаемого материала В, с поверхностью шнековой втулки с радиусом г создается "заторможенный слой" измельчаемого материала. В этом случае скорость деформации ЛУ частицы матершпа можно представить в виде:

ДУ = V, - V, пли ДУ = со (Я - г )

По-видимому, наличие "заторможенного слоя" обуславливает пояилеш ¡с касательных напряжений н сдвиговой деформации в частице измельчаемого материала.

Полученные данные свидетельствуют о том, что частицы измельчаемого материала подвергаются деформации не только в валковом зазоре в, но и в боковом зазоре Б, между поверхностями А,С, и А,С2.

Представляло ишсрсе исследование распределения линейных скоростей деформации в боковом зазоре шнековых втулок. Как видно из рис. 3 на площадке А,С, шнековой втулки I максимальная линейная скорость УА, достигается в точке А,. Минимальная линейная скорость наблюдается в точке С,. На площадке А,С, шнековой вгулки II максимальная линейная скорость V,-, наблюдается в точке С,, минимальная \'д, в точке А,. В точках К, и взятых в центрах площадок А,С, п А2С2 скорости и V.;, равны по величине. Рассмотрим распределение

скоростей деформации в боковом зазоре Б,. Как видно из рнс.4, на котором приведена схема распределения скоростей деформации, воздействующих на частицу в боковом зазоре А,С,С2А;.

" *УА1>УЛ1; V,,, = УК2.

Причем, в точке С, частица эластичного материала заторможена по отношению к точке С2. Скорость деформации ДУ,-, в точке С, можно представить следующим образом:

ДУ0 =\'с, -Ус, ; ДУС2 = со ( г - Ю

Соответственно, скорость деформации в точке А, можно записать:

ДУА1 =уа, - ул2 ™и уа1 = 03 (н - г) Вследствие того, что скорости деформации частицы эластичного материала в боковом зазоре распределены по линейному закону, частица совершает сложные, вращательные движения относительно точек С, и А,

по площади А,С, н ЛХ2, одновременно подвергаясь воздействию деформации сдвига.

Рис.3. Схема распределения скоростей деформации частицы резины в 'боковом зазоре С|А,С2А2.

У

•о

I ^//////'//////ХУ,у//////////'-

//////'///'/.■'/ ////'///'//

- X

Рис.4. Схема сил, действующих на червячный профиль шнековой в гулки и движения части материала у стенок материального цилиндра.

Таким образом, в Соковом зазоре шнековых и гулок экструдера измельчаемым упру; о-эластичный материал находится в сложно-дсфор.\:ирова;!ном состоянии, при котором реализуется исевдохрупкий характер разрушения и происходит ею эффективное измельчение.

Анализ сил, действующих па червячный профиль шнековой втулки и движения частиц измельчаемою материала у стенок материальною ци титра экструдера выяв;1л наличие заметных распорных усилий, возникавших в области взаимного зацеплении цвухшнековыч втулок, обуславливающих заметнее теиювыделенне и износ стенок, материального цилиндра.

На рнс.-i приведена схема движения частиц измельчаемою материала у стенок матер.встьного цилиндра экструдсра и распределение сил, действующих на боковые поверхности шнековых втулок. Проецируя силу F упругосжатот материала на оси X и Y получим силы Fx н Fy, действующие в направлении от стенок материального цилиндра к оси вращения черничных валов. Наклонные площадки ВС \\ DE, работая как клин, перемещают но своей поверхности частицы измельчаемого материала к стенкам цилиндра. Частицы измельчаемого материала под лспстписм нагнетаемого давления в цилиндре ю червнчной капаски I устремляются в зазор S,, о.ui;:î;o, частицы материала н зоне 11 также движутся по площадке DE, создавая подпор потоку магерихта из зоны I.

Вследствие малого зазора S2 и полпора со стороны зоны II между стенкой цилиндра и параллельной ему поверхности CD частицы ajiaciii-.iioro материала теряют демпфирующие свойства и подвергаются разрушению. Б результате создаваемого частицами измельчаемого матсриата подпора, шнскосыс втулки испытывают заметные распорные и ¡неузки, возникающие в зоне их взаимного зацепления и выгибаются от центра к стенкам MaicpiKLTbnoro цилиндра, обуславливая интенсивны!! износ стенок цилиндра и собственный износ.

В этой связи 6i,m разработан модифицированный профиль шиповой канавки шнековой втулки экструдера с утлом наклона 90", обеспечивающий заметное снижение распорных усилий. Исследование предложенного модифицированного профиля винтовой канавки шнековых втулок по ¡полило заметно снизить распорные усилия, уменьшить силы трения к создать более благоприятный тепловой режим и экструдере, что в целом обеспечило повышение производительности установки и снижение удельных энергозатрат.

OrcyrciBue систематизированных данных по методологии расчета технологических параметров транспортирующих элементов двухшнековото

экструлсра. используемою п целях измельчен! cí>y¿?t«R4i<> ра*Д!«ог*у методологии расчетом геометрии ntiiirouoií канавки шнскокмх «гулок экструцсра и сю производи гельносги.

Разработанная методология расчета оснопана на шлчисдопип об: ема винтовой канавки тисковой втулки с учетом числа дьчодев с последующим перерасчетом вычисленного объема па ¡срообразнум c:¡:epy гр'Щ'сння.

lía основании проведенных исследований но.ьчена зависимость позволяющая, определить ooî.cm трапспорцм-осмоп миссы, VrM. переносимой через ситовую канавку: VTM= h (R - г) il Км, где h - среднее значение ширины трапецеидально! о каната: К - p:uiiyc вершины шнековон втулки; г - радиус впадины шнекозон шулки; п - число заходов (канавок) шпековой втулки: Км - коэффициент загрузки.

Расчеты, проведенные с использованием предложенной з;г..нс-.:мос!И н их сравнение с результатами, полученным:! ни ocr.w.ï >• 'v-'eei:члч методик. кыянили удовлетг.оршельиую сходимость найденных зы'.'ыний, что указывает на возможность применения выведенной запненч-.хп! г. расчет.',): технологических параметров экструзнонпмх машин.

С целью получении количсссвснкмх оценок. и кртсрнсп. характеризующих процесс эксгрузпепного измельчен:был нснользозан меюд планирования по схеме полного фактор; ю;о зчеперлмента.

На основе роуль плов ciurucrir:¿cKOÍl оОраОчгкн данных би-.п получены |1о:шно\:па н.нис модели исследуемого процесса эксгрузнонного измельчения, позгчшюшнх оценить влияние па функцию отклика (дисперсность измельченного вулканизата и его фракционный состав) каждого фактора кик к отдельности, так и при различных их сочстангах.

Составлены регрессионные уравнения, описывающие зависимость фракционного сое lana резинового порошка от режима экстру знойного измельчения

у, = 18,49 f 2.05х, +5.76х,+7,57х* +2,15х, х, + 2,83.ч,л,-1,86х,х:х- (1) у 2 = 1S.42+!.-;()v1+l.33x,+2.79x.-2,54xIx,-1.7x:x,-I,35x1x,x, (2) у, = 33,48-1,0Sx_¡-2,57x^ + 1.0Ух,х,-0,948х2х,+4,76.41 x,.v, (3)

у4 = 30,02-2,')í5x1-5,6ix,-7.32.\1t3,44x,x1-l,73x,4, (4)

На основе полученных результатов был найден оптимальный режим экструзнонпого измельчения резин, обеспечивающий получение резнновою порошка высокой степени дисперсности при минимальных удельных энергозатратах.

.Л1етпертая_сла1;а_диссергацио1Шой работы посвящена разработке и исследованию свойств композиционных эластомерных материалов электротехнического назначения.

Вышеприведенными исследованиями было показано, что оптимизация технологических процессов экструзионного измельчения вулканизованных резин обусловливает получение тонкодисперсных резиновых порошков с высокой развитой удельной , поверхностью, обеспечивающей хорошую совместимость их с эластомсрноп матрицей и создает благоприятные условия для получения композиционных материалов электротехнического назначения.

Таблица 1.

Электрофизические свойства эласгомерпых композиций на основе комбинации СКС-ЗО-АРКМ-15/СКД/70:30. наполненных РЛ

различной степени дисперсности.

Дпп хранен, -ГП,м« Содержание 1'П, масс/,1 р, <)м-см Г,. Ом 1:Г|р, ПН/мм ■г« 1 Мш с, 1 Мш

- - 4.46-10" 3.16-107 9,1 4.6 4.5

0.25 10 6.30-106 . 3.98-107 9,8 4.9 4.8

0.25 20 6.76-106 4.76-107 . Ю,5 5.5 5.2

0.25 30 8.75-10" 5.93-107 11,3 6.2 '5.7

0.25 50 1.99-107 1.25-108 12.4 6.7 5.8

0.25 75 6.3-107 3.16-10" 12,0 7.6 5.9

0.25 100 1,1410я 6.3-10" 13,7 8.3 6.3

0.5 10 4.3 МО" 3.51-107 9,6 4.7 4.6

0.5 20 5.87-10" 4.29-107 ' 10,0 5.2 4.9

0.5 30 7.04-10'' 4,73-101 11,0 5.8 5.3

0.5 50 1.65-101 9.73-107 11,8 6.3 5.7

0.5 75 4.33-Ю1 2.31-10* 12,0 7.1 5.9

0.5 ЮО 8.93-Ю7 5.12-10* 13,6 7.8 6.2

0.Х 10 4.62-Ю6 3.21-107 9,4 4.6 4.7

О.И 20 5.19-10" 3.77-101 9,8 4.9 4.8

0.8 30 6.37-106 4.04-107 10,7 5.4 5.1

0.8 50 1.38-1С7 8.63-10' 11,5 5.9 5.3

0.8 75 3.91-107 1.83-10Ч 12,1 7.1 5.5.

0.8 100 7.03-107 4.79 10" 13,0 7.6 5.6

Между тем, вопрос изучения шнпшнн юиммпмельченпсго резинового порошка с учетом специфики ею структуры нл этекгрофилтческие сиоистиа композиционных эласгомсрлых материалов ¿¡пяетс.ч далеко не выясненным. В этой связи представляло интерес изучить влияние юпконзмельчгнного резинового порошка, полученного экструзпомным способом, на электрофизические свойства эластомернмх композиций. Исследованием было показано, чю введение тонкотмельченного резинового порошка в состав эласюмерной композиции позволяет повысить дпэле;;грнчесхле свойста материала (п|бл.1). Как видно из данных таблиц, введение тонкодпсперспого резинового порошка в состав эластомарной компо:"<ш;и заметно повышает удельное обьечиое и удельное «озсрхл'оспюе электрическое сопротивление композиции.

Изменение диэлектрических свойств эластомерных композиций при введении резинового порошка объясняется, по-вщшмому. разрушением образуемых техническим углеродом и . эластомер!¡011 матрице простр-шствснимх тнксогропных структур, по которнм происходит перенос электрических зарядок и вместе с тем, экструзшч'пое нзмгтьченпе резин, сопровождающееся значительными сдвигами дефорч.иашми, приводит, пс-ыщимому, к необри тмому разрушению шелочечпых углеродных структур. По всей вероятности .'»хдтис эластичного наполни гпгт с частично разрушенной углеродной структурой л матричную решновую смесь приводит к повышению удельного обьемш.то и помр.хгоспюго сопротивления эластомернмх композиций в целом.

Установлено, чго с увеличением размеров части р;дг'опого п.ротдка 0,25 мм до 0,80 мм прочих рагных. услогнях происходит снижение диэлектрических аюнети эласгомсрппх композиций. Различие в уровне .электрофизически* показателей эллстомерних комгозициИ, ш-ютодш'ыч резиновым порошком различной степени дисперсности обьяигч.гс;, по-видимому. уменьшением то.'пншш крепок каучук.;!, раэчеляыпжх ч^пици дисперсной среди. Оегшлно уплвнченне степени Д1кн.-пс!'остн .ттегичного накачиптелч способствует десорГчпш каучуки с гк.ч.'грчпоел! частиц г. образованию но:;мг. адсорбционных свя.'еч, « р;зудьт.'<те '-.ого макромолекулы каучука по.члекаютеч я адсорбционное тгчглчодейайие и лчсорбшюнмыс езен каучука рачрмммкчея, чю прнттедш к ноинпгсн:!:^ ¡\

1 л

Таблица 2.

Дн. ¡¿¡ирпчоскис ники^акми эласюмерних композиций па основе комбинации СКС-ЗО-АГКМ-!''/СКД/7|):30/, содержащих РП различной

с.'епепм .мспсрснион; до и после ск-.рспня___

|Ляе!кр.> 'Си.^рг-а- ¡До с!а;чч 11:4 ¡Пкле старения 72 |п-ст-, ¡.¡не РП. _______ _____________¡ч. ¡00"С____

часе.',.'- Ом-см 0 • '. | 1\. О: (-см Л' <-,м

- - з,Ю'¡о' | 3.2-и:' 1,58-10"

о.2с; !0 б.ХМО" ! 1-КГ 2,23-10"

20 4.77-И;7 | (...МО' 3,04-10"

0.25 30 8,75-0/' 5,9."." 10' I 7,9-!0Ч 3,9 НО"

0.Г.5 5!) 1Л9-Н;'' ¡З-!.')4 ! !,87-!0" 8.54-107

0.25 75 (■.г. иг V ' 3,»(> {'•' 1 5.90-К)" 2,08-107

0,2.'. ! 00 0,3!-»- | 1.27-107 4,17-пГ

10 1-!ч" 1 3,51-10 1. 1,8 0 К'.'

0.3 •!,:•■,' к;' ;,.:!:)' 2,57-К/'

0.5 30 4,7 но' 6.8-10' 3,02-:о"

0.5 50 - ,,7 ! ,<О-10 9,7.; 1,'М'Ш4 6.32-10"

0,5 75 2,31 !()' ;,82-ю'' 1,48-107

0,5 100 8,93-КГ 5,12 КГ 9.71-10" 3.35-И)7

0.8 10 ,62-ю'' 3.21-10' .5.1 И)' 1,62-10"

0,« 20 5.19-10" 3.77- Ш' 3,9-105 2,19-10"

0,8 30 (>.37-К/' 4,04-10" 5,4-Ю' 2,61-10''

0,8 50 1,38-107 8.63-107 1,22 10й 5,56-10''

0.8 75 3.91-Ю7 1,83-1(/ 3,25-10" 1.11-Ю7

0,8 100 7,03-107 4,79-101 6,02-10" 3,01-107

Изучено влияние темпграгуры на электрофизические свойства наполненных оластомерных композита'! (табл.2). Пронсдснг-.ыми исследованиями установлено, чго при воздействии температур происходит сни/кеиис диэлектрических показателей вулкашпатоь. Замечено, чго при длительном воздсйсшш температур удельное обьемное и удельное поверхностное электрическое сопротивление уменьшается, причем снижение диэлектрических свойств эластомерных композиций коррелирует с увеличением степени дисперсности частиц резинового порошка н нарастает в ряду: 0,25 мм- 0,5 мм- 0,8 мм. Указанное обстоятельство можно обьясннть тем, что при повышении температуры в наполненных компо!|шия.\ вследствие увеличении тепловою движения молекул каучука

происходит, упрочение исчччшкнх yi i:jvs-i..;. >ук»-><и\ »«>

алсмрипроводкшич ш'почяьм коюрм." iir.ciftiywiccrnçi:»> >христ».'.«со! перенос зарядов-эле». i;ччмл iipon<-.ai'4ooiit, v.'kvmwsvví* : о по i.-„iít ношшжность последних. yMíiti.ü¡acK-4 ijjfnc.ii.in>; voj'p.n'mn'r.: t,, в конечном счете ciiíih.^cicm рсту n/uipvioiaaa ^mciporciiik/i мл и иг...

Результата рром-.'х'пних исследований у¡ и.' i . -по дмэдск1рнческне сьочси.а хметомернмх композит»! в ч>:-.'н;:слы:->.!1 степени отг.'делими-я размером часи'И ишчткго j.-wiiwro'« i-:.n<v.¡ini--. -я, ciciií-iti,»») cm дисперсности н наполнен!!!) и зависит от гечп.'папри.

С целью лпрсаеления ошимам-пм* »пр.»1«грлп про» и-:яу.х>. « комиочтшотшх -лчлетомерных ма'.ерч.-лег с дг/.i'ii и- и не, .-•(,.„ •••! зкетрузноикого кзмси.чешш были 1!еиол1лой.ш;.1 мскым . ,;м i-.V! • *»«• планирования, основанные на riocrpi-cuitii »i.ncMaii'.'ucf.oit модели и~л-:г\с. исследования и свойств гктчосмш комн-чиш-м. V, i л w¡».4

орт01 опального inai!iip>.:i:imi'i :îKcricp:!.>.vniO': для лгун ф ¡>.к•}•■<>;•..

Необходимое количество •>(cc»iep;iMC'iT,>:i огрехе;!/п<. t{ормуче N - и \

где !1 - число уровней ларьирпнани:: переменных; к - число факторов, н рассм.мрииаемий cüctc.íc п - 2; !» = 2

Учи ГЫП.ЧЯ. 'ко характер изменения гшом|)оф:и1.чс...11Х «••>••.'; л» j.r.icri>Mc;>nr.i.'C KoMJioiüuiiíi or содержании p-?'iino«oio n";»'»нч . :n.c;ir :ii;iiciiin:ii характер в -лой связи ятя одпеанич npcuccc;: oí ' исп.ин, м.гшномом Нерпой степени. Получены. рсгрссснпмнм? у;' mit»» в слечуннием ;<идс:

у - b,i > b|Vi i Ь.-х-

Пос»е подсыпщики и пскльнежм незначимых юлЬфиниеигои ураШ'СШМ pctpeecnii имели слс.."Дм ишй loi.i:

у, = ю' - и-к'Л, < .-„моЧ

у;- 29,3- НГ - i Я- 107ч, • 2,7- Ю7х: ■ у,- ,ï.(vl(l '-O.ia-IO-'x, » 15.9 10^2 v. = 5,23 - ! l.9\j

Вышеописанные уравнения показывают i^piíi нмосм.

гдемрофлшческнх choíÍctii : >я аст'>мс рчы к к í'r f í ( ¡ í ' ? 11 [ 11í m ' >t с1 \ /'i ' .al i •! í ií пенсии дис1хрч11сгн эластичною наполннтел.ч. Значимость коэффициентов ypihucii.o'i pcipecinn нрснери.псь но !.p;«:cp!r¡n Сгмодспта. .uoKüaiiioirb - но 1.рн1«?рчю'Фншс[м. I¡,> jv «синие jp.i'.iiciina íío>:*»\'mi<ji iipnmodipoüarir гомичеке л1тек/р"'ф||.я|чески* cimiíoií к;;м1кнничн с

оптимальным содержанием б нем резинового порошка. Подобным образом была построена математическая модель изменения физико-механических свойств наполненных эластомерных композиции, где был использован папином второй степени.

В процессе эксплуатации композит,оннке материалы и созд.чшя электротехнического назначения подвергаются воздействию различных агрессивных сред. При этом протекают процессы адсорбции и сорбции агрессивной среды, приводящие к изменению значения поверхностной энергии на границе полимер-среда и тем самым ослабляющим межмолекуляриое взаимодействие в полимерной композиции.

В этой связи представляло интерес исследование эксплуатационных свойств наполненных эластомерных композиций при воздействии различных агрессивных жидкостей (дизельное топливо н машинное масло). Выбор указанных сред был обусловлен тем, что эластомерные материалы и изделия электротехнического назначения в процессе эксплуатации подвергаются воздействию разнообразных нефтепродуктов.

Показано, что с увеличением времени выдержки наполненных эластомерных композиций в испытательное среде происходит увеличение сорбции интенсивно в начальный период,-затем наблюдается стабилизация процесса по мере насыщения композиции. Процесс насыщения эластомерных композиций в среде дизельного топлива протекает заметно быстрее по сравнению с машинным маслом. Выяснено, что с увеличением содержания резинового порошка в составе композиции наблюдается возрастание степени набухания. Очевидно это обусловлено тем, что при введении резинового порошка, в составе которых пмеклея различные ингредпешы (шдчигели, пластификаторы п т.п.), способствующие диффундированию агрессивной среды, разрыхляя тем самым структуру композиции и облетая доступ молекулам агрессивной среды. Однако, как следует из полученных данных выявленное снижение стойкости композиции к агрессивным жидкостям - дизельному топливу, машинному Маслу не носит существенный характер и находятся на уровне требований ГОСТа.

Таким образом, введение тонкоизмельченных резиновых порошков в состав эластомерных;композиций в целом обусловливает возможность их использования для создания композиционных эластомерных материалов электротехнического назначения с комплексом практически важных электрофизических свойств.

В. ни i ой . главе приведены результаты исследований но разработке рецептур и эксплуатационные свойства композиционных элатомерных

материалов.элекгрЬтехиического назначения. Проведенные исследования по оптимизации электрофизических счонстз элистэмерных композиции Т1 молельных системах явилось основой создай;« р-гда рецептур композиционных ■ эластомерных материалов электротеглгичеекодо назначения. В эГой связи были разработаны рецсчтурь: компт.щни длл шлангового слоя кабельной резины.; Рецептуры шланшзых резин, а зависимости от механических, воздействий, хеггрич подвергаются препода, отлич;цотся как по содержанию каучукоя и ингредиентов, так и по составу.

С целью определения отг.мчпьной величиьы наполнен«« эластомерных композиций резиновым порошком экструзпонною измельчения и размеров их частиц, обеспечнпмюшнх наиболее приемлемые п эксплуатации кабельных изделий, были прозедены негтунанг.« технотогичсскнх и эксплуатационных езойств кабелы/нх резин (табл.3).

Таблица 3

Технологические и эксплуатационные свойсгча ка?е:,:>><ых резин _- марки ЩП-40';. н ЭПШ-30"' _

/ Наименование похачатглеЛ / Наполнители -

ШН-40*' ЭПШ-30*

ТИРГ1 П-803 ТИРП ! п-?оз

Пластичность, усл.ед. - 0.50 0..S1 0,33 0,35

Физико-механические

свойства

f„ , Мпа 5.1* 5,3 . 2.5 2,7

% 2-U .2® 630 «0

Е*,. % 28 35 7,2 7.5

Сопротивление раздиру,

Кн/М 37,8 39 37 42

Твердость по Шору-А 63 б! 20,8 22,1

Удельно; обгеч.

элсктрлчссхое 3.7-Ш5 4,6- 10' 3,9-10' 2,7-10'

сопротивление, Ом

4) Со li'pviHH'- нвиглнягс-'Ь1!! :■.■•>'¡>iei:»!aii мяее.1: "а ПЧ) у.»сс.ч ;

*•*) Со R'p:i.ajiae n-i:Kv/ünru:il в vi'un-wniMi 30 m.t.v.4. •>■•> ¡РЛ мьсс.т. кэучук!

П'лугсииыс результаты обусловили г'.чку t pj i ;aicnr кс f .сто ipoivcc.! Гри1П]l'U'. r.LIanroü'JX C3KB К.ЧЧяМ'НХ. РСЖШ. MU.iXO'KCmflX тезпновмм nopoir.v м инимй.ши» ¡а.гдчрсп.: «¡гио cocr.isa и г» ■ •.:! i'i три котором о6сспеч|1.~асася cciwit. ¡не лек i j ¡о^ческ «а и

эксплуатационных свойств вулканшагов при одновременном снижении нх себестоимости. Тонкоизмельченный резиновый порошок также был апробирован в рецептуре формовых автодеталей-аккумулягорных чехлов (табл.4).

Таблица 4;

Технолопгчсские и эксалутационные свойства резин для изготовления

формовых деталей (аккумуляторных чехлов) *'

Наименование показателей Наполнители

ТИРЛ П-803

Пластичность, усл.сл. 0,36 0,39

Кольцевой модуль,3/2 4,0 3,0

Физн ко-мехаш гческие свойства

Г., Мпа 8,8 9,0

Е<,г1,, % 110 100

Е,„, % 8 10

Сопротивление раздпру, Кн/М 11,8 14,4'

Твердость по Шору-А 56 54

Удельное обьемпое электрическое 8,2-106 4,8-101

сопротивление. ОМ-м

Содержание наполнителей в комноншил 30 масс.ч. па 100 шее.ч. каучука

Данные таблиц свидетельствуют о возможности использования резинового порошка в рецептуре резиновых смесей взамен технического углерода П-803 в производстве аккумуляторных чехлов.

Результаты проведенных исследовании позволили разработать опии 1>то партию кабельных резин в АО «Средазкабель» и аккумуляторных чехлов в ПО «Узбгкрезинотехтшка», которые полностью отвечали требованиям технической документации.

Техгшко-эсонодшческая эффективность предложенных разработок заключается в расширении сырьевой базы наполнителей, снижении удельных энергозатрат, удешевлении стоимости эластомерных композита'!, экономии дорогостоящего и привозного технического углерода и улучшении экологической обстановки, связанной с охраной окружающей среды.

ВЫВОДЫ

1. Установлены закономерности разрушения высокоэластичных материалов в экструдере и предложена методология расчета сил, действующих в области взаимного зацеплешгя двухшнековьгх втулок.

2. Определены условия захвата и переноса частиц эластичного материала в область деформации и показано, что наибольшая интенсивность процесса измельчения наблюдается в боковом зазоре шнековых втулок.

3. Предложена методология расчета технологических параметров транспортирующих элементов экструдера и разработан модифицированный профиль винтовой канавки шнековых втулок, обеспечивающий заметное снижение распорных усилий и повышение производительности установки.

4. Оптимизирован технологический процесс экструзнонного измельчения вулканизованных резин, позволяющий получить резиновый порошок с высокой степенью дисперсности при минимальных энергозатратах.

5. Разработаны композиционные эластомерные материалы электротехнического назначения, содержащие в своем составе в качестве наполнителя тонконзмельченный резиновый порошок. С применением математического метода планирования оптимизированы электрофизические свойства наполненных эластомерных композиций в зависимости от степени дисперсности и содержания резинового порошка, а также от температуры. Установлена корреляция изменения удельного объемного it поверхностною электрического сопротивления композиции от размера частиц наполнителя.

6. Разработаны рецептуры эластомерных композита!, пригодные для изготовления шланговых слоев кабеля и аккумуляторных чехлов, которые апробированы в ЛО «Средазкабель» и ГЮ «Узбскрезиноп'хнмка».

Реализация предложенных • разработок позволила улучшить эксплуатационные свойства композиционных эластомерных материалов электротехническою назначения при одновременном снижении их себестоимости.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Шайхов А.И. Оптимизация технологических процессов экструзнонного измельчения вулканизованных ¡>езин в тошодиснерсиыс порошки. Узб.хим.ж., 1999 г., № 1, с.69-71

2. Шайхов A.M., Негмагои С.С. Электрофизические свойства эластомерных композиций, н?полненнмх тонкоизмельчеиным резиновым порошком. Доклады АН РУз, 1909, N 1, с.31-36

3. Нешагов С.С., Хмеленко В.H., Шайхов А.И. Влияние дисперсности измельченного вулканнзага на электрофЬзическне свойства резин. Сб. науч. тр. УзРНТК «Фан ва тараккиет». Ташкент, 1993, с.115-118.

4. Батиров Э., Негматов С.С., Джумасв А.В., Зиновьев А.И., Шайхои А.И. Определение удельного объемного электрического сопротивления углеродных композиционных материалов при постоянном напряжении. Методика N3 -40-90, Ташкент-Москва, 1990, с.1-7. Для служебного пользования.

5. Негматов С.С., Пак И.М., Исмаилов Ш.Ш., Хмелснко В.Н., Умарова М.А., Шайхои А.И. «Автошина с восстановленным протектором на основе резиновых отходов». Рекламный проспект. УзРНТК «Фан ва тараккиет». Та-чкент, 1993

6. Негматов С.С., Пак И.М.,' Исматшов Ш.Ш., Хмслснко В.Н., Умарова М.А., Шайхов А.И. Изделия из композиций измельченными отходами резин. Рекламный проспект. УзРНТК «Фан ва таракхиет». Ташкент, 1993

7. Негматов С.С., Пак И.И., Исматшов Ш.Ш., Хмеленко А.В., Умарова А.Н., Шайхов А.И Машина для получения вторичных резин. Рекламный проспект. УзРНТК «Фан ва тараккнет». Ташкент, 1993

8. Негматов С.С., Пак И.И., Исмаилов Ш.Ш., Хмсленко А.В., ' Умарова А.Н., Шайхов А.И Установка д,и смещения вязхотекущчх и порошкообразных компознщгй из неорганических гг органических материалов. Рекламный проспект. УзРНТК «Фан ва тараккиег». Ташкент. 1993.

9. Нпшаноя И.Д., Шайхов А.И. The surface and propeties of gradient. Tyhe Ci-Polimcr composites. Scienctfic Texnologikal complex. «Science and Progress» Tashkent, Uzbekislan, 1993, BOSTON, Progiess «Tashkent, Uzbel.istan», 1993 Boston, Massachusetts. Fall Meefing, USA

10. Шлихов A.И., Негматов C.C. Разработка н исследование композиционных зластомерных материалов электротехнического назначения. Матсриаты научно-технической конференции «Истнклол», Навои. 1998, с.56.

Л.Н.Шайховшшг Манда пудкашйншп ретина о«нш жара?ии технс.итгияси па эдскфэтехник макса,парт нулжаллпнпн! умумлн псмнознкион млтерналядр олннши онгимгллапинршн г.'звзусндаш дпссерташшсшшпг нисадча зшздуни.

Ушбу днссертатшяда нкки шнекли зксгрудср шитнрскдсм тохори эластик материалларпн мандата! жараёттннг конуниятчари ургмнплиб, улнрни услубпй асоелари хиссблаб чикнлын. Энг мк,орн магцшаниш дардхасига эрндшш учун лотм булгам модификация кнлншап шнек лойихасн тавси.ч эгнлпш. Зкструдер и(итироклда вулканлангап резнпаларни матиаланти жараентт математик. планлаштнрищ исосида бнринчн каротаба оншмаллаштнрнш уря.иилгаи. Олипгап тажрибачар аеоепда майдаланган резина заррача'.мршм технотепж жараёшши такомнллиштиришга эришнлгаи. Юкори смиимнрма »еомгцчк ктаеи *,исобига олнатап хомпознцнои натсриаллнрип к-ишнарлн электрутказмовчанлнк хусуспятша г»га >кашми и.бог.^тан. Мш'ми ¡ч'зчты заррачалррн асосндл однины композит юн эластомер и.исрта-Ч'цун'.-н элсктрофизик хоссллари оптнмаллашт'филган. Лр.пнлга!: ■.р.чно.ыцноп гластомер магер'.гшлари кабель ¡¡а резина-техника буильчари 0.4411.1:1 Геспубдикачнздгяи бир к.агор ншлаб чпмриш корхгчимарнда спно..д.'И мунаффакнятли утмн. Утхг^шнан сииоллар асосют баж;<рн.:т;'ц пшннпт 10К.ОЗИ исгнсоянй самаралорлнгн хурсапыт; н.

Summary. i

of dissertation «Optimization of technologic processes obtaining powder vulcanized rubbers and effective composite materials for electrotcdinical

purposes». r

i

i

This work studied regularities! of destruction of highly elastic materials by extruders and suggested methods of computing, acting on area of mutual rigid catching and pounding of vulcanized rubber in two screw bushes. Worked out a modified profile of screw ditch of screw bushes, thus providing visible decrease of mutual interacting strengths and increase of plant productivity.

Optimized technologic process of extrusive pounding of vulcanized rubbers, permits obtaining of rubber powde^ of high degree of dispersion with minimal power consumption. Worked out composite elastomer materials, containing as the filler as the thin pounded rubber powder.

Using mathematical planning) of optimized electrophysical properties of elastomer composites depending on the degree of dispersion of rubber powder.

Worked out prescriptions of elastomeric compositions used for making hose layers of cable rubber and battery shells.

Realization of suggested elaboration permits perfection of exploitation properties of composite elastomeric materials for electrotcchnical purposes and simultaneously decreases their net price.

P, —- TIoAmicaiio k ne'iaTU 3aK.— 1U- Tunaa; go

otiiciatauo b All TIIK

TaiincciiT, Haucu, 30.