Использование шунгита в качестве наполнителя полипропилена

     Введение шунгита в количестве 40 % повысило степень кристалличности полипропилена на 20-30%.

     Шунгит показал себя более перспективным наполнителем по сравнению с графитом, сажей, порошками металла для получения материалов со стабильными электрическими характеристиками в интервале электропроводности 10-12 – 10-6(ом см).

     Композиции с малым содержанием шунгита (2-10% масс) обладали повышенной адгезией к внешним поверхностям (стальная проволока). Это свойство шунгитсодержащего полипропилена может быть использовано при изготовлении покрытий, труб из полипропилена.

     Использование шунгита может быть осуществлено на действующем оборудовании и не требует специальных условий. Гомогенизация смесей достигается легче, чем при использовании сажи, графита.

  Шунгитовый порошок относится к полуусиливающим наполнителям.

     Но кроме того, Шунгит выполняет в резиновых смесях ещё две важные функции: выступает в роли структурного пластификатора, влияющего на процессы сегментарной подвижности эластомеров, и в роли технологически активной добавки.

     В результате технологического влияния ускоряются процессы внедрения, диспергирования и распределения наполнителей, снижается "пыление", повышается адгезия к проволоке и др.

     Влияние на сегментарную подвижность проявляется в улучшении усталости характеристик, росте эластичности, снижении гистерезисных потерь и др.

     При улучшении технологических и эксплуатационных характеристик снижается себестоимость резин.

     Шунгитовый наполнитель используется при производстве шин, резиновых и резинотехнических изделий.

     Шунгитовые породы уникальные по составу, структуре и свойствам образования. Они представляют собой необычный по структуре природный композит - равномерное распределение высокодисперсных кристаллических силикатных частиц в аморфной углеродной матрице. Средний размер силикатных частиц около 1 мкм. Средний состав пород эксплуатируемого месторождения - 30% углерода и 70% силикатов. Между углеродной и силикатной компонентой существует прочная связь. Порода характеризуется высокой плотностью, химстойкостью и электропроводностью.

     Такая структура и состав пород сообщают шунгитовым материалам ряд необычных физических, химических, физико-химических и технологических свойств. Частицы шунгитового порошка даже микронных размеров содержат разные по полярности фазы. Благодаря биполярности порошки шунгитовых пород смешиваются со всеми известными веществами (водными суспензиями и фторопластами, каучуками,смолами и цементами и др.). Следствием высокой совместимости шунгитов со связующими является способность создавать высоконаполненные композиции, в т.ч. на основе каучуков.

     Выполнены исследования по замене шунгитовым порошком белых саж и технического углерода в составе резиновых смесей для производства шин, РТИ и резиновой обуви. В производственных условиях завода "Красный треугольник" (С-Петербург) в серийной каркасной смеси на основе бутадиенметилстирольного и изопренового каучуков произведена полная замена белой сажи БС-120 шунгитом (5 масс.ч.на 100 масс.ч. каучука), а в серийной протекторной резиновой смеси на основе бутадиенметилстирольного, изопренового и бутадиенового каучуков произведена добавка к основному рецепту (3 масс.ч. шунгита на 100 масс.ч. каучука).

     Замена 5 масс.ч. белой сажи обеспечивает хорошие технологические свойства каркасной резиновой смеси каландруемость, шприцуемость). Кроме того, наблюдается значительное снижение "шубления" резиновой смеси,содержащей бутадиеновый каучук при переработке на оборудовании.

     Добавка 3% масс.ч. шунгита на 100 масс.ч. каучука к основному рецепту протекторной смеси практически не влияет на ее основные технологические и физико-механические свойства. Отмечено, что шунгит меньше пылит, легко вводится в каучук в процессе смешивания. Его применение улучшает санитарные условия труда на производстве и снижает энергозатраты на гомогенизацию смесей.

     На заводе"Красный треугольник"(С-П) проведены производственные опыты по применению шунгита в качестве наполнителя резиновых смесей для производства обуви. Шунгит вводился взамен 60 масс.ч. технического углерода П 803 в обкладочную резиновую смесь для подкладки клееной обуви на основе бутадиенстирольного каучука.

     У резиновой смеси с шунгитом существенно улучшились технологические свойства: на 30% снизилась вязкость по Муни, в 2 раза увеличилось время начала подвулканизации. Улучшился ряд физико-механических свойств резины с шунгитом - на 10% повысилась прочность и на 20% эластичность.

     В лабораторных условиях изучена возможность применения шунгита в качестве заменителя белой сажи БС-50 в резиновой смеси, предназначенной для резиновых прослоек на ткани в обычном и тропическом исполнении. В смеси на основе изопренового и бутадиенстирольного каучуков 7 масс.ч. белой сажи были заменены шунгитом. Результаты испытаний показали, что технологические и физико-механические свойства остаются на том же уровне и возможна замена белой сажи шунгитом.

     Исследована возможность применения шунгита в качестве заменителя технического углерода Т-900 в резиновой смеси, предназначенной для промазки тканей, применяемых в производстве конвейерных лент.

     Замена шунгитом 20 масс.ч. ТУ Т-900 практически не влияет на технологические и прочностные свойства резин. Производственное опробование в резинах для конвейерных лент подтвердили лабораторные испытания.

     В резиновой смеси, предназначенной для внутреннего и наружного слоев напорных рукавов на основе наирита и бутадиенстирольного каучуков на шунгит было заменено 25 масс.ч. технического углерода Т- 900. Технологические свойства резиновых смесей и физико-механические свойства резин при этом сохранились.

     Исследована возможность применения шунгита в огнестойких композициях с галогенсодержащими каучуками, которые являются традиционными при разработке трудногорючих резин. Наполнение резин шунгитом снизило потери массы приблизительно в 3 раза, продолжительность самостоятельного горения сократилась в 50 раз.

     Сделан вывод, что эластомерные композиции наполненные шунгитом имеют достаточно высокую термо- и огнестойкость, что позволяет рекомендовать их к применению в теплонагруженных узлах и пожароопасных объектах.

     В целом исследования и опытное опробование шунгитов в резиновых смесях выявило следующие эффекты:

1.Возможность замены шунгитом белой сажи.

2.Возможность замены шунгитом малоактивного и полуактивного технического углерода.

3.Улучшение технологических свойств резиновых смесей (вязкость по Муни, стойкость к преждевременной поовулканизации, реологические свойства).

4.Улучшение способности резиновых смесей к переработке (снижение шубления на вальцах в сравнении с техуглеродом и белой сажей).

5.Шунгитонаполненные резины обладают улучшенными динамическими свойствами - сопротивлением росту трещин при изгибе с проколом, пониженным теплообразованием при знакопеременном изгибе, динамической выносливостью при угловом вращении.

6.Наполнение резин шунгитом значительно увеличивает их термо- и огнестоикость.

7.Применение шунгита позволяет создать высоконаполненные (400масс.ч. шунгита на 100 масс.ч. каучука) резины с необычными свойствами-высокой твердостью и ударопрочностью, электропроводностью и антифрикционными свойствами.

8.Шунгит легко вводится в каучук в процессе смешивания, требует меньше энергозатрат для распределения в полимере.

9.Применение шунгита позволяет улучшить санитарно-гигиеническую обстановку на предприятии, т.к. шунгит меньше пылит, меньше силикозоопасен.

10. Шунгит может применяться в резиновой промышленности для производства шин, резино-технических изделий и резиновой обуви.

11. Введение в хозяйственный оборот шунгита позволит сократить обьем "грязных" технологий получения наполнителей для резин - белой сажи и техуглерода.