Разработка технологии производства резиновых смесей с заданными характеристиками
Проект Министерства образования и науки Республики КазахстанИРН: AP14871403
Актуальность проекта.
Актуальность проекта складывается:
1) из ежегодного роста спроса на резинотехнические изделия в различных отраслях промышленности (15-16%);
2) значительного спада производства основных видов резинотехнических изделий, а также созданием в РК нового производства шинной продукции (договор с ПАО «Татнефть»);
3) ежегодным ростом стоимости всех наименований производимых резинотехнических изделий;
4) значительными запасами техногенного сырья – шунгита, месторождения «Бакырчик», более 20 млн тонн, который может использоваться как усиливающий наполнитель в составе резиновых смесей (до 60-70 % масс.), вместо технического углерода.
Результаты исследований, полученных в рамках проекта, дадут возможность расширить линейку резиновых смесей, получаемых с использованием шунгитового материала; провести исследования для разработки рецептур новых резиновых смесей, направленных на развитие отечественной шинной промышленности.
Результаты проведенных исследований найдут широкое практическое применение для улучшения экологической обстановки в Восточном Казахстане; для расширения арсенала резинотехнических изделий; дадут толчок развитию отечественного производства, а также снижения стоимости резинотехнических изделий.
Цель проекта – разработка рецептур резиновых смесей с использованием усиливающего наполнителя – шунгита для производства специальных резинотехнических изделий.
Задачи проекта:
1. Разработка рецептур резиновых смесей специального назначения с использованием шунгитового материала, изготовление вулканизатов.
2. Определение основных физико-механических и физико-химических показателей резиновых смесей на стандартных образцах.
3. Определение радиоэкранирующих свойств резиновых смесей с использованием шунгитовых материалов.
4. Разработка принципиальной технологической схемы получения резиновых смесей специального назначения с использованием шунгитовых материалов.
5. Проведение опытно-промышленных испытаний на базе компании-партнера Проекта ТОО «AIM Lab».
Основные члены проекта
1. Наурызбаев Михаил Касымович – Руководитель проекта, ГНС, д.т.н., профессор кафедры аналитической, коллоидной химии и технологии редких элементов НАО КазНУ имени аль-Фараби
Researcher ID Publons - https://publons.com/wos-op/a/A-7137-2015
Author ID в Scopus - https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=6506602038
ORCID - https://orcid.org/0000-0002-6781-6464
2. Токпаев Рустам Ришатович – Исполнитель, ВНС, PhD, и.о. доцента кафедры аналитической, коллоидной химии и технологии редких элементов НАО КазНУ имени аль-Фараби
Researcher ID Publons - https://publons.com/wos-op/a/D-3859-2015
Author ID в Scopus - https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56998810900
ORCID - https://orcid.org/0000-0002-0117-4454
3. Атчабарова Ажар Айдаровна – Исполнитель, СНС, PhD, старший преподаватель кафедры аналитической, коллоидной химии и технологии редких элементов НАО КазНУ имени аль-Фараби
Researcher ID Publons - https://publons.com/wos-op/a/D-3857-2015
Author ID в Scopus - https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56998822600
ORCID - https://orcid.org/0000-0002-4600-2728
4. Ишкенов Анвар Рахимович – Исполнитель, ВНС, к.х.н.
5. Хаваза Тамина Наримановна – Исполнитель, НС, выпускник PhD-докторантуры НАО КазНУ имени аль-Фараби
Researcher ID Publons - https://publons.com/wos-op/a/U-2267-2017
Author ID в Scopus - https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57345081100
ORCID - https://orcid.org/0000-0002-1614-3060
6. Бекназаров Канат Исатайулы – Ответственный исполнитель, НС, PhD-докторант НАО КазНУ имени аль-Фараби
ORCID - https://orcid.org/0000-0001-5023-0486
7. Шрейдер Елизавета Романовна – магистр естественных наук
ORCID - https://orcid.org/0000-0003-0507-2671
Используемые методы
1. Рентгеноспектральный анализ проведен лаборатории ТОО «Центральная лаборатория ГеоАналитика»;
2. Провели флотационное обогащение шунгитового сырья методом пенной флотации в реагентном режиме, принятом в филиале РГП "НЦ КПМС РК" Государственное научно-производственное объединение промышленной экологии «Казмеханобр»;
3. рН водной вытяжки определяли по ГОСТ 25699.6-90 «Углерод технический для производства резины. Методы определения рН водной суспензии»;
4. Влажность определяли по ГOCT 11014-81 «Угли бурые, каменные, антрацит и горючие сланцы (зольность, содержание углерода, влажность)»;
5. Все серии вулканизаций резиновых смесей проводили в пресс-форме, изготовленной из высококачественной стали на вулканизационном прессе 100-400 2Э, который находится на научно-технической базе ТОО «AIM Lab» согласно ГОСТ 269-66 Резина. Общие требования к проведению физико-механических испытаний;
6. Снимки полученных шунгитовых материалов были получены на оборудовании ДГП "ННЛОТ" КазНУ (Растровый электронный микроскоп Quanta 3D 200i Dual system, FEI);
7. Термогравиметрический анализ;
8. Дифференциальная сканирующая калориметрия;
9. Динамический механический анализ;
10. Определение условной прочности согласно ГОСТ 270-75 Резина. Метод определения упругопрочностных свойств при растяжении;
11. Определение относительного удлинения согласно ГОСТ 270-75 Резина. Метод определения упругопрочностных свойств при растяжении;
12. Определение твердости по Шору А согласно ГОСТ 263-75 Резина. Метод определения твердости по Шору А;
13. Определение температурного предела хрупкости согласно ГОСТ 7912-74 Резина. Метод определения температурного предела хрупкости.
Ожидаемые результаты:
• будут разработаны и созданы новые рецептуры резиновых смесей с использованием шунгитовых материалов;
• будут оптимизированы существующие рецептуры резиновых смесей;
• будут изготовлены стандартные образцы промышленных изделий для испытаний;
• на базе компании-партнера Проекта будут изучены физико-механические и физико-химические показатели стандартных образцов согласно ГОСТ-методикам;
• будут рекомендованы производству разработанные новые рецептуры резиновых смесей.
Публикации:
1) Будет опубликованы 2 статьи в журналах, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 65 (шестидесяти пяти);
Достигнутые результаты
Рентгеноспектральный анализ шунгитовой руды показал высокое содержание оксидов кремния (49,4%), алюминия (21,1%), железа (6,8%) и др. металлов, которые влияют на основные физико-механические свойства изготавливаемой резиновой смеси.
В результате флотационного обогащения шунгитовой руды (содержание углерода 10,2% масс.) был получен концентрат с содержанием углерода 50-52,0% масс.
Изучены основные физико-химические показатели: рН исходной руды – 5,5, концентрата – 5,6, «хвостов» – 5,5; влажность: исходная руда – 3,0%, концентрат – 3,2%, «хвосты» – 3,2%.
Изучены время и температура вулканизации резиновых смесей с наполнителями (шунгит и технический углерод П-803).
У резиновых смесей на основе бутадиен-стирольного, изопренового, бутадиенового и этилен-пропиленового каучуков в диапазоне температур 160-170℃ происходит неполная вулканизация резины (отслаивание, воздушные пузыри внутри пластины), а в диапазоне 175-185℃ происходит спекание резиновой смеси. Оптимальные параметры вулканизации смесей с шунгитом: 10-12 минут, температура 170-175℃; при использовании технического углерода:13-14 минут, температура 170-175℃.
Получены резиновые смеси на основе бутадиен-стирольного, изопренового, бутадиен-нитрильного, бутадиенового, этилен-пропиленового каучуков с добавлением шунгита и технического углерода до 50,0% масс. в рецептуре.
Потенциальным пользователям проекта:
Потенциальными пользователями проекта являются предприятия шинной промышленности, производители резиновых смесей и резинотехнических изделий.
Контактные данные
E-mail: nauryzbaev@cfhma.kz
Тел.: +7 707 878 1841, +7 707 522 4488