Влияние технологических добавок на структуру и свойства резин

испытании на реометре Монсанто наполненных резин на основе

каучуков СКИ-3, СКД и СКМС-30АРКМ15

Температура испытания 143(С

|Показатели |Контроль |Тип олеохимиката |

| |Без |Олеино|Стеари|ЖКТМ |Метило|Метилов|Диэфир|Пент|

| |олеохи|вая |новая | |вые |ые |ы |ол |

| |миката|кислот|кислот| |эфиры |эфиры |димерн| |

| | |а |а | |ЖКТМ |олеинов|ых | |

| | | | | | |ой |кислот| |

| | | | | | |кислоты| | |

| | | | | | |ЖКТМ | | |

|Максимальный |31,7 |34,5 |33,4 |32,2 |30,1 |31,0 |30,5 |30,2|

|крутящий | | | | | | | | |

|момент, Н*м | | | | | | | | |

|Минимальный |9,9 |9,2 |9,7 |9,2 |9,6 |9,4 |9,5 |9,4 |

|крутящий | | | | | | | | |

|момент, Н*м | | | | | | | | |

|Время начала |18,0 |18,4 |18,0 |19,4 |20,0 |20,0 |16,2 |16,2|

|вулканизации,| | | | | | | | |

|мин | | | | | | | | |

|Оптимальное |41,0 |43,0 |43,6 |44,2 |40,0 |41,0 |36,4 |38,2|

|время | | | | | | | | |

|вулканизации,| | | | | | | | |

|мин | | | | | | | | |

|Скорость |4,3 |4,1 |3,9 |4,0 |5,0 |4,8 |5,0 |4,5 |

|вулканизации,| | | | | | | | |

|%/мин | | | | | | | | |

Таблица 46 - Влияние олеохимикатов на физико-механические

характеристики наполненных резин на основе каучуков СКИ-3,

СКД и СКМС-30АРКМ15

Режим вулканизации: температура 143(С

|Показатели |Время|Контроль |Тип олеохимиката |

| |вулка| | |

| |низац| | |

| |ии | | |

| |при | | |

| |143(С| | |

| | |Без |Олеи|Стеар|ЖКТМ |Метило|Метило|Диэфир|Пент|

| | |олео|нова|инова| |вые |вые |ы |ол |

| | |хими|я |я | |эфиры |эфиры |димерн| |

| | |ката|кисл|кисло| |ЖКТМ |олеино|ых | |

| | | |ота |та | | |вой |кислот| |

| | | | | | | |кислот| | |

| | | | | | | |ы ЖКТМ| | |

|Условное |30 |6,3 |6,4 |6,6 |5,2 |5,7 |5,5 |5,7 |5,3 |

|напряжение | | | | | | | | | |

|при | | | | | | | | | |

|удлинении | | | | | | | | | |

|200%, МПа | | | | | | | | | |

| |50 |7,2 |7,8 |8,6 |6,7 |6,2 |6,4 |6,4 |6,1 |

| |60 |7,3 |8,0 |9,1 |6,7 |6,2 |6,3 |6,5 |6,1 |

|Условная |30 |18,9|16,0|16,6 |15,6 |18,5 |16,8 |17,3 |17,5|

|прочность | | | | | | | | | |

|при | | | | | | | | | |

|растяжении, | | | | | | | | | |

|МПа | | | | | | | | | |

| |50 |18,8|15,5|15,1 |15,4 |18,1 |16,3 |17,1 |16,7|

| |60 |19,2|14,0|15,0 |14,4 |16,9 |15,9 |17,2 |17,0|

|Относительно|30 |640 |570 |590 |690 |680 |660 |650 |690 |

|е удлинение | | | | | | | | | |

|при разрыве,| | | | | | | | | |

|% | | | | | | | | | |

| |50 |610 |500 |470 |560 |640 |600 |610 |620 |

| |60 |620 |480 |460 |530 |620 |590 |610 |630 |

При изготовлении смесей использовали свежий термопластикат каучука СКМС-

10К, придающий резиновой смеси высокую липкость к оборудованию. Для

контроля использовали олеиновую и стеариновую кислоты. Обычно олеиновая

кислота в производстве используется как технологическая добавка,

обеспечивающая помимо функции вторичного активатора предотвращение

залипания резиновых смесей. В присутствии стеариновой кислоты смеси

залипают.

При изготовлении резиновых смесей было отмечено, что бутиловый эфир

снижал липкость резиновых смесей лучше олеиновой кислоты, в то время как

бутиловый эфир, содержащий в виде примесей сложные кислоты, по

эффективности действия уступал даже стеариновой кислоте.

Результаты испытаний метиловых эфиров, как предотвратителей липкости,

не позволили сделать однозначных выводов по эффективности их действия из-за

нестабильности результатов.

Следует отметить, что технологические свойства резиновых смесей с

анализируемыми и контрольными продуктами, а также физико-механические

показатели их вулканизатов соответствовали нормам контроля для этих смесей.

Таким образом, можно утверждать, что олеохимикаты могут выполнять в

резиновых смесях функцию технологической добавки, снижая липкость резиновых

смесей. По-видимому, снижению липкости способствуют наличие ненасыщенных

структур в олеохимикатах и разветвленность молекулярных структур,

обеспечивающая снижение совместимости олеохимиката с каучуком, вследствие

чего он легче выделяется из резиновой смеси. Однако для доказательства

сделанных выводов необходимы дополнительные эксперименты, проще всего, по

влиянию примесей, присутствующих в целевых продуктах.

Выводы по работе

1. Исследовано влияние химического строения и содержания олеохимикатов –

сложных эфиров карбоновых кислот на технологические свойства

резиновых смесей, кинетику их вулканизации и физико-механические

характеристики вулканизатов.

2. Показано, что в зависимости от содержания олеохимикаты могут

выполнять функции диспергатора ингредиентов, вторичного активатора

вулканизации резиновых смесей, технологической добавки и мягчителя

резиновых смесей.

3. Установлено, что химическое строение олеохимикатов определяет их

совместимость с каучуками. С использованием уравнения Флори-Ренера

рассчитаны значения константы взаимодействия в системе олеохимикат-

каучук, параметры растворимости и совместимости олеохимикатов с

каучуками. Выявлено, что наилучшей совместимостью с каучуками общего

назначения обладают нормальные алифатические эфиры жирных кислот.

Совместимость олеохимикатов снижается с переходом к димеризованным

продуктам и продуктам трехатомного спирта-глицерина.

4. Установлено, что набухшие в олеохимикатах вулканизаты на воздухе

окисляются и деструктируют до пастообразного состояния. Показано, что

в основе такой деструкции лежит механизм сопряженного окисления

полимера и олеохимиката.

5. Разработана методика оценки адсорбции олеохимикатов из их растворов

на твердых наполнителях методом УФ-спектроскопии. Изучена адсорбция

олеохимикатов на оксиде цинка. Показано, что с ростом концентрации

растворов олеохимикатов и продолжительности контакта раствор – оксид

цинка нарастает отрицательная адсорбция, связанная с химическим

взаимодействием олеохимикатов с оксидом цинка.

6. Показано, что олеохимикаты, в сравнении с олеиновой и стеариновой

кислотами, снижают время начала вулканизации и оптимальное время

вулканизации резиновых смесей без увеличения склонности к

подвулканизации. Обеспечивая получение более однородных резин при

практической равнозначности их прочностных характеристик.

4 Технико-экономическое обоснование работы

Технологические добавки являются одним из основных компонентов

резиновых смесей, которые улучшают ряд его важных технологических

характеристик при переработке на резиноперерабатывающем оборудовании

(вальцуемость, каландруемость, шприцуемость и т.д.). Немаловажное влияние

добавки оказывают на комплекс технических показателей готового изделия.

Некоторые технологические добавки, такие как стеариновая кислота, в

небольших дозировках (до 4-5 масс.ч.) являются активаторами ускорителей

вулканизации, диспергаторами наполнителей и других ингредиентов, улучшает

смешение и предохраняет резиновые смеси от прилипания к валкам вальцам.

Стеариновая кислота вводится непосредственно в каучук и используется

практически во всех рецептурах резин на основе натурального и

синтетического каучука.

На современном этапе рыночных отношений в России проблемы, связанные с

разработкой научных основ производства и технологии оформления процессов, а

также ассортимента химических продуктов и реактивов химического синтеза

претерпевают некоторые изменения. Это связано с резким повышением цен на

нефтехимическое сырье и, как следствие, значительным сокращением их

производства, а подчас и остановки ряда промышленных предприятий,

использующих эти соединения [41].

По оценкам отечественных и зарубежных экономистов, а также

маркетинговых служб, в настоящее время, в качестве заменителя таких

компонентов наиболее целесообразным оказалось применение натуральных

продуктов природного происхождения, как наиболее дешевых и экологически

безопасных. Причем эта тенденция может сохраниться и в будущем.

Данная работа посвящена исследованию свойств резиновых смесей и

вулканизатов, содержащих в качестве вторичного активатора продукты

переработки “олеохимикатов”. “Олеохимикаты” – продукты переработки

биоразлагаемого, нетоксичного сырья растительного и животного

происхождения. В качестве продуктов переработки “олеохимикатов” были взяты

эфиры жирных кислот. Это связано с тем, что процессы дистилляции, хранения,

транспортирования и переработки эфиров экономически более выгодны и

безопасны, чем соответствующие процессы с жирными кислотами, растительными

и животными жирами.

Оценка свойств резиновых смесей и вулканизатов, содержащих данные

вторичные активаторы, проводилась в сравнении с резинами содержащими в

качестве вторичного активатора стеариновую и олеиновую жирные кислоты, т.е.

широко используемые в отечественной промышленности в течение ряда лет

вторичные активаторы.

Цель работы заключалась в выявлении активирующего влияния эфиров

жирных кислот.

В результате работы был изучен механизм активирующего действия эфиров

жирных кислот. Показано, что данные продукты могут являться вторичными

активаторами вулканизации, и по ряду самых важных свойств не уступают

стандартным вторичным активаторам.

Результаты проделанной работы могут найти применение при выборе типа

активатора для резины, удешевить производство, сделать производство более

экологически безопасным, и позволили отказаться от продуктов на основе

нефтяного сырья, которое становится с каждым годом все дефицитнее.

5 Расчет затрат на проведение научно исследовательской работы

5.1 Затраты на сырье и материалы

Зм=Пм*Цм

где, Зм – сумма затрат на сырье и материалы, руб;

Пм – потребность в сырье и материалах с учетом потерь, кг;

Цм – цена сырья и материалов, руб/кг.

Таблица 47 - Затраты на основные материалы*

|Наименование материалов |Пм, кг |Цм, руб/кг |Зм, руб |

|СКМС-30АРК |10,2 |12,37 |126,17 |

|СКМС-30АРКМ-15 |3,15 |9,59 |30,21 |

|СКМС-10К |3,15 |5,9 |18,59 |

|СКС 30АРК |8,0 |12,37 |98,96 |

|СКИ-3 |19,8 |13,8 |273,24 |

|НК |3,5 |10,42 |36,47 |

|Сера техническая |0,78 |1,67 |1,30 |

|Оксид цинка |1,8 |12,43 |22,37 |

|Сульфенамид Ц |0,4 |23,78 |9,51 |

|Сульфенамид М |0,06 |31,0 |1,86 |

|Альтакс |0,03 |21,6 |0,65 |

|Каптакс |0,07 |19,4 |1,36 |

|Тиурам |0,01 |30,05 |0,30 |

|Ацетонанил Р |0,05 |16,0 |0,.80 |

|Стеарин |0,36 |19,45 |7,0 |

|Олеин |0,27 |15,5 |4,19 |

|Масло ЯП-1 |0,55 |1,27 |0,70 |

|Битум |0,2 |2,45 |0,49 |

|Воск защитный |0,1 |1,62 |0,16 |

Продолжение таблицы 47 - Затраты на основные материалы

|Наименование материалов |Пм, кг |Цм*, руб/кг|Зм, руб |

|Парафин |0,18 |1,71 |0,14 |

|Диафен ФП |0,1 |46,67 |4,67 |

|ДФГ |0,1 |14,3 |1,43 |

|Ангидрид фталевый |0,05 |5,0 |0,25 |

|Мел |0,2 |0,26 |0,05 |

|Техуглерод К 354 |3,8 |11,78 |44,76 |

|Техуглерод П 514 |6,3 |3,44 |21,67 |

|Техуглерод П 234 |9,1 |3,93 |35,76 |

|Метиловые эфиры ЖКТМ |0,6 |6,75 |4,05 |

|Бутиловые эфиры ЖКТМ |0,04 |5,3 |0,21 |

|Изо-пропиловые эфиры ЖКТМ |0,03 |8,32 |0,25 |

|Пропиловые эфиры ЖКТМ |0,03 |10,3 |0,31 |

|Димеризованные эфиры ЖКТМ |0,03 |11,8 |0,35 |

|Пентол |0,08 |9,6 |0,77 |

|ЖКТМ |0,2 |4,8 |0,96 |

|Итого | | |749,97 |

Таблица 48 - Затраты на вспомогательные материалы

|Наименование материала |Количество |Цена, руб/ед |Сумма, руб|

|Полиэтиленовая пленка, |3 |2 |6 |

|м2 | | | |

|Толуол, л |1 |30 |30 |

|Ацетон, л |1 |25 |25 |

|Проволока, кг |0,1 |8,4 |0,84 |

|Вода охлаждающая, м3 |10 |0,27 |2,7 |

|Итого | | |64,54 |

Транспортно-заготовительные расходы составляют 5 % от общей стоимости

основных и вспомогательных материалов (749,97+64,54=814,51), а именно 40,73

руб.

Общие затраты на сырье и материалы с учетом транспортно-

заготовительных расходов составили 814,51+40,73=855,24 руб.

5.2 Затраты на электроэнергию

Стоимость силовой и технологической электроэнергии определяем по

формуле

[pic]Зэ=(М*Т*Кс/КПДдв*КПДкс)*Цэ

где, М – номинальная мощность электродвигателя по используемому

оборудованию, кВт;

Т – время работы оборудования,ч;

Кс – коэффициент спроса, определяемый как произведение коэффициентов

использования электродвигателя по мощности и времени;

КПДдв – коэффициент полезного действия электродвигателя;

КПДкс – коэффициент полезного действия кабельной сети;

Цэ – стоимость 1 кВт*ч электроэнергии, руб.

Таблица 49 - Затраты на электроэнергию*

|Наименование |М, |Т, ч |Кс |КПДдв|КПДкс|ЦЭ, |Сумма,|

|оборудования |кВт | | | | |руб |руб |

|Вальцы |34 |1,3 |0,72 |0,86 |0,98 |0,42|15,86 |

|Резиносмеситель |37 |2,5 |0,74 |0,86 |0,98 |0,42|34,11 |

|Вулканизационный |14,7 |75 |0,76 |0,9 |0,98 |0,42|399 |

|пресс | | | | | | | |

|Разрывная машина |0,6 |15 |,97 |0,86 |0,98 |0,42|4,35 |

|Теомостат |2 |144 |0,97 |0,7 |0,98 |0,42|171,04|

|Реометр Монсанто |4 |8 |0,74 |0,9 |0,98 |0,42|11,28 |

|Итого | | | | | | |635,64|

Затраты на освещение рабочего места определяют по формуле

Зэо=(Е*Т*Пл*Цэ)/1000,

где, Е – средний расход электроэнергии для освещения 1 м2 площади, Вт/м2;

Т – время освещения /равно произведению количества часов освещения в

сутки и количества дней освещения за период дипломной

работы/, ч;

Пл – площадь рабочего места, м2;

1000 – коэффициент перевода ватт в киловатты.

Зэо=(14*200*5*0,42)/1000=5,88 руб.

Суммарные затраты на электроэнергию составили 635,64+5,88=641,52 руб.

5.3 Затраты на отопление

Зот=(Рт*Т*О*Цп)/1000*2093,

где, Рт – расход тепла на 1 м3 здания в час, Дж/ч;

Т – время отопления, ч;

О – объем рабочего места, м3;

Цп – цена пара, руб/т;

2093 – количество джоулей отдаваемых одной тонной пара.

Зот=(84*1000*17,5*65,5)/1000*2093=46,0 руб.

5.4 Расчет амортизационных отчислений

Амортизационные отчисления определяем по формуле

АО=(ПС*Т*На)/ФН*100,

где, ПС – первоначальная стоимость оборудования, руб;

Т – время работы оборудования, необходимое для исследования, ч;

На – норма амортизационных отчислений, %;

Фт – годовой номинальный фонд времени работы оборудования /12*271/, ч.

Таблица 50 -Амортизационные отчисления

|Наименование |ПС, руб |На, % |Т, ч |АО, руб |

|оборудования | | | | |

|Вальцы |6210,25 |7,0 |1,3 |0,17 |

|Резиносмеситель |10798,45 |14,3 |2,5 |1,19 |

|Вулканизационный |7450,28 |14,0 |75 |24,06 |

|пресс | | | | |

|Разрывная машина |3521,48 |18 |15 |2,92 |

|Термостат |1401,58 |10,4 |144 |6,45 |

|Реометр Монсанто |72429,13 |10,4 |8 |18,53 |

|Весы лабораторные |2750,09 |10,4 |10 |0,88 |

|Итого | | | |54,2 |

5.5 Расчет заработной платы

Расчет заработной платы проводим по категориям работающих,

участвующих в исследовательской работе.

Ззп=Чп*Тр**ТСч ,

где, Чп – количество работающих, чел.;

Тр – время работы, ч;

ТСч – часовая ставка по категориям работающих, руб/ч.

Таблица 51 - Заработная плата

|Наименование профессии |Чп, чел |Тр, ч |ТСч, руб/ч|Сумма, руб|

|Руководитель |1 |20,0 |15 |300 |

|Консультант |2 |2,0 |12 |48 |

|Члены ГЭК |10 |0,5 |15 |75 |

|Рецензент |1 |2,0 |12 |24 |

|Лаборант |2 |20,0 |3,2 |128 |

|Рабочий |1 |2,5 |4,5 |11,25 |

|Дипломник* |1 |- |- |1160 |

|Неучтеные расходы (5,5%| | | |96,04 |

|от суммы Ззп) | | | | |

|Итого | | | |1842,29 |

* - данные для дипломника расчитываются исходя из времени работы

дипломника равного четырем месяцам и заработной платы 290 рублей в месяц.

5.6 Отчисления на социальное страхование

Определяем в процентах от суммы заработной платы.

Зс/с=0,395*Ззп=727,7 руб,

где, Зс/с – отчисления от зарплаты в фонд социального страхования (39,5 %),

руб.

5.7 Сумма затрат на проведение исследования

Таблица 52 - Смета затрат

|Наименование затрат |Сумма, руб |Удельный вес, % |

|Сырье и материалы ( с учетом |855,24 |18,66 |

|транспортно-заготовительных | | |

|расходов), Зм | | |

|Электроэнергия, Зэ |641,00 |14,0 |

|Затраты на отопление, Зо |52,00 |1,0 |

|Амортизационные отчисления, АО |46,00 |1,18 |

|Заработная плата, Ззп |1842,29 |40,19 |

|Отчисления на социальное |727,7 |15,85 |

|страхование, Зс/с | | |

|Прочие накладные расходы (10 % от |416,7 |9,12 |

|суммы предыдущих затрат) | | |

|Итого |4583,65 |100 |

6. Планирование научно-исследовательской работы

Таблица 53 - Перечень работ по выполнению НИР

|Наименование работ |Продолжительн|Код |

| |ость, дней |работ |

|Ознакомление с работой |3 |1-2 |

|Написание литературного обзора |15 |2-11 |

|Составление рецептуры и подготовка |4 |2-3 |

|ингредиентов резиновых смесей | | |

|Проведение набухания образцов в различных |14 |3-10 |

|эфирах | | |

|Изготовление резиновых смесей на основе |5 |3-4 |

|СКМС-30АРК и СКС-30АРК | | |

|Изготовление резиновых смесей на основе |2 |4-5 |

|СКИ-3 и НК | | |

|Изготовление резиновых смесей на основе |3 |5-6 |

|СКМС-30АРКМ15 и СКМС-10К | | |

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11