Проблеми практичної реалізації радіаційної технології регенерації бутилкаучукових відходів
Бутилрегенерат - сировина, отримана в результаті регенерації відходів гумової промисловості та відпрацьованих гумових виробів з бутилкаучука. Переробка відходів передбачає відновлення початкових властивостей бутилкаучуку під дією іонізуючого випромінювання. За рахунок цього, без застосування хімічни...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Дата: | 2000 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2000
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78216 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Проблеми практичної реалізації радіаційної технології регенерації бутилкаучукових відходів / В.В. Шлапацька, Л.В. Солодовнік, В.І. Сахно, С.П. Томчай // Вопросы атомной науки и техники. — 2000. — № 4. — С. 176-179. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-78216 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Шлапацька, В.В. Солодовнік, Л.В. Сахно, В.І. Томчай, С.П. 2015-03-12T20:12:54Z 2015-03-12T20:12:54Z 2000 Проблеми практичної реалізації радіаційної технології регенерації бутилкаучукових відходів / В.В. Шлапацька, Л.В. Солодовнік, В.І. Сахно, С.П. Томчай // Вопросы атомной науки и техники. — 2000. — № 4. — С. 176-179. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78216 539.12.04.004.86 Бутилрегенерат - сировина, отримана в результаті регенерації відходів гумової промисловості та відпрацьованих гумових виробів з бутилкаучука. Переробка відходів передбачає відновлення початкових властивостей бутилкаучуку під дією іонізуючого випромінювання. За рахунок цього, без застосування хімічних реагентів, забезпечується велика однорідність регенерату і його більш висока якість для подальшої переробки. Ця технологія є одним з економічно доцільних шляхів повернення в господарче використання відпрацьованих бутилкаучукових виробів у вигляді дешевої вторинної сировини. На відміну від термохімічних технологій регенерації, радіаційні дешевші і дозволяють практично повністю виключити забруднення навколишнього середовища. uk Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика радиационных и ионно-плазменных технологий Проблеми практичної реалізації радіаційної технології регенерації бутилкаучукових відходів Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Проблеми практичної реалізації радіаційної технології регенерації бутилкаучукових відходів |
| spellingShingle |
Проблеми практичної реалізації радіаційної технології регенерації бутилкаучукових відходів Шлапацька, В.В. Солодовнік, Л.В. Сахно, В.І. Томчай, С.П. Физика радиационных и ионно-плазменных технологий |
| title_short |
Проблеми практичної реалізації радіаційної технології регенерації бутилкаучукових відходів |
| title_full |
Проблеми практичної реалізації радіаційної технології регенерації бутилкаучукових відходів |
| title_fullStr |
Проблеми практичної реалізації радіаційної технології регенерації бутилкаучукових відходів |
| title_full_unstemmed |
Проблеми практичної реалізації радіаційної технології регенерації бутилкаучукових відходів |
| title_sort |
проблеми практичної реалізації радіаційної технології регенерації бутилкаучукових відходів |
| author |
Шлапацька, В.В. Солодовнік, Л.В. Сахно, В.І. Томчай, С.П. |
| author_facet |
Шлапацька, В.В. Солодовнік, Л.В. Сахно, В.І. Томчай, С.П. |
| topic |
Физика радиационных и ионно-плазменных технологий |
| topic_facet |
Физика радиационных и ионно-плазменных технологий |
| publishDate |
2000 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| description |
Бутилрегенерат - сировина, отримана в результаті регенерації відходів гумової промисловості та відпрацьованих гумових виробів з бутилкаучука. Переробка відходів передбачає відновлення початкових властивостей бутилкаучуку під дією іонізуючого випромінювання. За рахунок цього, без застосування хімічних реагентів, забезпечується велика однорідність регенерату і його більш висока якість для подальшої переробки. Ця технологія є одним з економічно доцільних шляхів повернення в господарче використання відпрацьованих бутилкаучукових виробів у вигляді дешевої вторинної сировини. На відміну від термохімічних технологій регенерації, радіаційні дешевші і дозволяють практично повністю виключити забруднення навколишнього середовища.
|
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78216 |
| citation_txt |
Проблеми практичної реалізації радіаційної технології регенерації бутилкаучукових відходів / В.В. Шлапацька, Л.В. Солодовнік, В.І. Сахно, С.П. Томчай // Вопросы атомной науки и техники. — 2000. — № 4. — С. 176-179. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT šlapacʹkavv problemipraktičnoírealízacííradíacíinoítehnologííregeneracííbutilkaučukovihvídhodív AT solodovníklv problemipraktičnoírealízacííradíacíinoítehnologííregeneracííbutilkaučukovihvídhodív AT sahnoví problemipraktičnoírealízacííradíacíinoítehnologííregeneracííbutilkaučukovihvídhodív AT tomčaisp problemipraktičnoírealízacííradíacíinoítehnologííregeneracííbutilkaučukovihvídhodív |
| first_indexed |
2025-11-27T02:56:41Z |
| last_indexed |
2025-11-27T02:56:41Z |
| _version_ |
1850795656649637888 |
| fulltext |
УДК 539.12.04.004.86
ПРОБЛЕМИ ПРАКТИЧНОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ РАДІАЦІЙНОЇ
ТЕХНОЛОГІЇ РЕГЕНЕРАЦІЇ БУТИЛКАУЧУКОВИХ ВІДХОДІВ
В.В Шлапацька, Л.В. Солодовнік
ДП “Радма” ІФХ НАН України, м. Київ,
В.І. Сахно, С.П. Томчай
НЦ “ІЯД “ НАН України, м. Київ.
Бутилрегенерат - сировина, отримана в результаті регенерації відходів гумової промисловості та
відпрацьованих гумових виробів з бутилкаучука. Переробка відходів передбачає відновлення початкових
властивостей бутилкаучуку під дією іонізуючого випромінювання. За рахунок цього, без застосування
хімічних реагентів, забезпечується велика однорідність регенерату і його більш висока якість для
подальшої переробки. Ця технологія є одним з економічно доцільних шляхів повернення в господарче
використання відпрацьованих бутилкаучукових виробів у вигляді дешевої вторинної сировини. На відміну
від термохімічних технологій регенерації, радіаційні дешевші і дозволяють практично повністю
виключити забруднення навколишнього середовища.
Бутилкаучук є основним зв’язуючим
компонентом у виробництві різних технічних
виробів з гуми (медичних, автомобільні шини,
камери, діафрагми та ін.), а також різноманітних
будівельних герметизуючих та клеючих мастик і
матеріалів. Бутилкаучук отримується на
нафтоперегонних заводах з різних фракцій нафти і
завжди відносився до цінної сировини гумової
промисловості.
Останнім часом через відсутність достатньої
кількості промислових запасів нафти і зростання цін
на імпортовану нафтову сировину, виробництво
замінювачів бутилкаучука стало важливим,
економічно виправданим і перспективним
напрямком. Одним із можливих замінювачів бутил-
каучука є бутилрегенерат - сировина, отримана в
результаті переробки відходів гумової
промисловості і відпрацьованої бутилкаучу-кової
гуми. Слід зазначити, що гумові відходи
утворюються на всіх етапах виробництва і
експлуатації гумових виробів. В складі таких
відходів міститься полімерна сировина, волокна,
наповнювачі. Після регенерації їх можна
використовувати як сировину для виробництва.
Окрім того, наприклад, переробка і господарче
використання відпрацьованих гумових виробів, в
першу чергу автомобільних шин, має не тільки
важливе економічне, а і екологічне значення. З
урахуванням надзвичайно великих об”ємів
вироблених і відпрацьованих гумових виробів
(автошини, приводні вентиляторні паси, конвейєрні
стрічки, електротехнічні та ін. вироби) можна
стверджувати, що їх повторне використання
дозволить формувати потужній промисловий резерв
бутилкаучукової сировини. [1, 2].
З відомих методів, радіаційний метод регенерації
гуми має ряд суттєвих економічних і екологічних
переваг. Тут низькі енергетичні затрати не потрібно
застосовувати хімічні реаген-ти, виключається
забруднення навколишнього середовища. До того ж
радіаційний метод дозволяє отримувати продукт
більш високої якості. Це власне і визначає
зацікавле-ність технологів щодо його широкого
промислового використання.
Дослідження проводились для технологічного
процесу що складається з трьох стадій:
- подрібнення відходів (будь-яким способом);
- опромінення гуми прискореними електронами;
- механічна обробка регенерата у відповідності з
ТУ на продукцію.
Використовувалися виробничі відходи
бутилкаучукової гуми ВО “Білоцерківшина” .
Дана робота мала на меті виявлення
оптимальних умов опромінення, дослідження
показників радіаційної деструкції бутилкаучукових
гум, зміни їх властивостей під дією іонізуючих
випромінювань, а також побічних ефектів.
Було встановлено, що бутилкаучук являє собою
сополімер ізобутилена (95…99%) і ізопрена (1…
2%). В складі бутилкаучукової гуми визначена
велика кількість наповнювачів, є вулканізуючі
агенти (алкілфенолоформальдегідні смоли, сірка),
активатори та ін.
З теорії відомо [3], що саме для таких сумішей
радіаційна стійкість визначається наявністю в
макромолекулах бутилкаучука четвертинного атома
вуглицю в кільці ізобутилена. Під впливом
іонізуючого випромінювання в обробленій гумі з
високою ефективністю утворюється вініліденова
ненасиченість. Оскільки ненасиченість ізопренового
типу при цьому практично не змінюється, то
загальна кількість подвійних зв”язків
модифікованого радіацією бутилрегенерату буде
перевищувати кількість подвійних зв”ÿзків вхідної
гуми.
В результаті експериментальних досліджень
радіаційно-хімічний вихід G (розрив зв`язків в
бутилкаучуковому вулканізаті) був оцінений
величиною 1,8 при поглинутій дозі 100 кГр. В табл.
1 наведено властивості, а в таб. 2 – склад
радіаційно- модифікованого бутилрегенерату,
176
отриманого в такому режимі опромінення.
Випробування гумових діафрагм, виготовлених з
використанням до 20 мас.% модифікованого
радіацією бутилрегенерату показали, що за
показниками міцності вони практично не
відрізняються від діафрагм з натуральної сировини.
Контроль за деструкцією опромінених гумових
відходів здійснювався різними методами [4].
Пластоеластичні властивості опроміненного
матеріалу вимірювалися для різних поглинутих доз.
Цей показник має велике значення, тому що
свідчить про те, в якій мірі при радіаційній
модифікації досягається основна ціль -
перетворення еластичної гуми в пластичний
продукт.
Для оцінки величини деструкції з регенерату
виділявся:
•Ацетоновий екстракт, в якому з регенерату
екстрагується основна маса органічних речовин
(пластифікасатори, антиоксиданти), що не входять в
вулканізаційну сітку регенеруючої гуми.
•Хлороформенний екстракт, що дозволяє судити
про кількість каучукового вуглецю, який досягає
такого ступеню деструкції, при якій він стає
розчинним в вуглеводних розчинниках.
Для оптимізації технологічного процесу була
експериментально встановлена залежність величини
зміни вулканізаційних зв”язків від поглинутої дози
опромінення (малюнок).
В дослідженнях було встановлено, що в
радіаційному процесі з використанням
високоенергетичних електронів відбувається
часткова деструкція поперечних зв”язків в
вулканізаті. При цьому руйнуються переважно,
слабкі (гнучкі) вулканізаційні зв”язки (типу
полісульфідні, смоляні). Одночасно було
встановлено, що при відповідному виборі дози
опромінення зберігаються і навіть зміцнюються
хімічно-міцні (С – С ) зв`язки типу каучук–каучук,
моно- і дисульфідні зв”язки, які відповідають за
стійкість полімеру до процесів старіння (наприклад
- теплового).
Дослідження показали, що відходи,
модифіковані радіа-цією дозами 50…100 кГр і
використані як бутилкаучукові компоненти
дозволяють виробляти рулонний покрівельний чи
гідроізоляційний матеріал без використання
натурального бутилкаучуку. При цьому одночасно
покращуються технологічні властивості полімерної
маси. В проведених дослідженнях була показана
важливість оптималь-ного вибору дози опромінення
і режиму променевої обробки матеріалу. Тут
необхідно забезпечити оптимальне співвідношення
між величиною і розподілом в об”ємі матеріалу
поглинутої дози опромінення і економічно та
технічно виправданим режи-мом роботи установки
(прискорювача, транспортної системи та інших
факторів).
При дослідженнях і промислових
випробовуваннях визначення оптимальних умов
радіаційної обробки проводились за допомогою
методів технологічної дозиметрії.
Для цього використовувались:
•Засоби вимірювання та індикатори дози
радіаційної обробки типові для ДП “Радма”.
•Засоби контролю параметрів роботи
прискорювача електронів ИЛУ–(датчики струму
пучка, енергії пучка, швидкості транспортної
системи).
Робочими дозиметрами були стандартні зразки
поглинутої дози фотонного і електронного
випромінювань СО ПД / Ф / - 5 / 150 ГСО 4447-88.
Як додатковий засіб вимірювання поглинутої дози
використовувався нестандарт-ний плівковий
дозиметр ДПЦ – 10/100 власного виготовлення.
Отримані результати було використано при
реалізації в ДП “Радма” дослідно-промислові
процеси радіаційної обробки відходів бутилкаучука
різної товщини.
Опромінювання проводили мегавольтними
електронами на прискорювачі ИЛУ-6 в інтервалі доз
100…300 кГр, з потужністю дози 20 кГр/протяжку.
Зразки вагою 80…120г. і товщиною 0,5 см., при
опромінюванні розміщувались в спеціальній
герметичній кюветі об”ємом 500 см3 .
Якісний та кількісний аналіз продуктів
радіаційно-хімічної деструкції гуми під впливом
електронної обробки проводився методами газової
хроматографії. Розділення газоподібних продуктів
проводили на приладі ЛХМ-8МД з детектором по
теплопровідності. Газоносієм служив гелій.
Використовувались колонки з NaX, l = 2 м,
сілікогелем, l = 1 м, а також з скваланом, нанесеним
(10%) на хроматин марки N-AW-HMPS, l = 1м.
Концентрація компонентів визначалась за
площею піків на хроматограмі. Як стандартна
речовина використовувався метан. Концентрації
компонен-тів в опроміненій суміші розраховувались
за формулою:
k
i
. Q
i
C i = __________ . C cm ,
Q
cm
де ki – коефіцієнт чутливості; Qi і Qст – площі
компонента і стандарта, що визначається,
відповідно; Сст – концентрація стандарту.
Розрахунки радіаційно-хімічних виходів
продуктів радіолізу проводились по формулі
Gт = С . 6,023 . 10 23 . 100 молекул ,
6,25 . 10 . Д 100 еВ
С – концентрація продукта в молях, віднесена до 1г
зразка гуми; Д – поглинута доза.
В дослідженнях особливу увагу було надано
проблемі виявлення летючих фракцій радіаційно-
хімічних реакцій під дією опромінення. Важливо
було встановити їх величину і оцінити практичну
важливість для реалізації промислової технології
радіаційної регенерації бутилкаучука.
На хроматограмах розділення продуктів
177
радіолізу при кімнатній температурі фіксуються
компоненти повітря (азоту і кисню), піки водню,
метану і сліди оксиду вуглецю. Встановлена також
присутність в летючих продуктах ізобутана, СО2. В
табл 3 наведено дані щодо встановленних
концентрацій основних летючих продуктів радіолізу
СН4 та Н2 (моль/г), радіаційно-хімічні виходи
продуктів Gт (в молекулах / 100 еВ поглинутої
енергії), а також результати розрахунку об`єму
видалених летючих продуктів (в м3 /1 т
бутилрегенерату).
Таким чином, дослідження показали, що при
радіаційних методах регенерації бутилкаучуку з
гумових відходів шкідливі та летючі фрагменти
радіолізу утворюються в дуже малих кількостях і не
становлять ніякої небезпеки для навколишнього
середовища. Була доведена перевага технології
радіаційно-хімічної регенерації відходів та
відпрацьованої гуми прискореними електронами в
порівнянні з іншими (наприклад, термомеханічними
[5]) технологіями.
Таблиця 1
Властивості радіаційно – модифікованого
бутилрегенерата
Рівновісна ступінь
набухання
400-420
Хлороформенний
екстракт, %
35-40
В,язкість по Муни 15-50
Таблиця 2
Склад бутилрегенерата
Назва На 100
м.ч.
каучука
Массова
я доля %
1. Бутилкаучу
к
95.0 54.65
2. Каучук 5.0 2.88
3. Наірит 3.0 1.73
4. Смола 6.8 3.91
5. Белила
цинкові
3.0 1.73
6. Стеарин 3.0 1.73
7. Масло ПМ 8.0 4.60
8. Вуглець 50.0 28.77
ВСЬОГО 173.8 100.0
За результатами дослід-жень можна зробити
наступні висновки.
В оптимальному режимі обробки процес
регенерації під дією прискорених електронів
відбувається одночасно у всій товщині
опромінюванного матеріалу. За рахунок цього
забезпечується найбільш висока (в порівнянні з
іншими технологіями) однорідність властивостей
регенерату. Радіаційний процес дає можливість
практично повністю виключити залишки від
переробки.
Для ефективної реалізації радіаційної технології
важливо оптимально вибрати метод опромінення та
поглинуті дози. При виконанні цих вимог
отримується бутилрегенерат – сировина з найбільш
високими показниками.
Модифікований радіацією бутилрегенерат має
більшвисоку міцність і вже в процесі регенерації
може бути отриманий з будь-якими бажаними
пластоеластичними властивостями. За своїм
складом регенерат близький до натуральної гуми.
Вироби, виготовлені з застосуванням такого
регенерату, своїми властивостями практично не
поступаються виробам з натурального
бутилкаучука.
Таблиця 3
ЗНАЧЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЙ І РАДІАЦІЙНО-ХІМІЧНИХ ВИХОДІВ ПРОДУКТІВ РАДІОЛІЗУ
ВІДХОДІВ РЕЗИНИ. ДОЗА 30 кГр
Вид випромі-
нювання
Продукт G, молек/100еВ Концентра- ція
Мольг/г 105
Г/т М3/т
Прискорені
електрони
Партія 1
СН4 0,090 0,304 48,6 0,068
Н2 0,37 1,17 23,4 0,262
Изо-С4Н8 0,090 0,009 67,2 0,095
СО 0,32 0,24 20,25 0,226
СО2 0,13 0,056 23,0 0,242
Дестр. , %
1 2
60
40
20
178
Доза, кГр
40 80 120 160
Залежність деструкції вулканізаційних зв”язків від величини поглинутої дози опромінення.
1 – смоляний вулканізат на основі бутилкаучука; 2 - сірчаний вулканізат на основі бутилкаучука
Відсутність сточних вод при реалізації технології
радіаційної регенерації, висока ефективність на
прискорювачах штатних засобів очистки повітря і
знешкодження газоподібних викидів забезпечує
найбільш високу екологічну чистоту виробництва.
Енерговитрати в порівнянні з традиційними
технологіями регенерації при електронно-
променевій переробці в 5-6 раз менші, що ставить
радіаційну технологію поза межами конкуренції.
Спираючись на радіаційну регенерацію, як
промисловий засіб виробництва дешевої
бутилкаучукової сировини, можна частково чи
повністю забезпечити підприємства цим важливим
компонентом виробництва гуми. Низька (у
порівнянні з натуральною) ціна отриманої сировини
дозволяє виробляти не тільки більш дешеві гумові
вироби, а також виробляти оригінальні вітчизняні
будівельні матеріали, герметики, мастики з
унікальними властивостями. Це дозволить
розширити асортимент вітчиз-няних м`яких
покрівельних і гідроізоляційних матеріалів для
потреб будівництва, ремонту комунального майна,
антикорозійного покриття стальних підземних
трубопроводів.
ЛІТЕРАТУРА
1.Е.М. Соловьев, Н.Д. Захаров. Переработка и
использование отходов шинной промышленности;
Темат. Обзор. М.: "ЦНИИТ Энефтехим", 1983, 65с.
2.Н.А.Эйгина, В.С. Шмидов, Г.О. Савченко.
Состояние и перспектива развития способов
переработки отходов в промышленности. РТИ. М.:
"ЦНИИТ Энефтехим", 1984.
3.В.С. Иванов. Радиационная химия полимеров. Л.:
"Химия", 1988, 320с.
4.J.F.Rabek. Experimental Metods in Polimer
Chemistry. The Royal Institute of Technology.
Stocholm, Sweden, 1980.
5.А.П. Мелешевич, В.С. Шакарев и др.
Радиационная регенерация, резин на основе
бутилкаучука и использование регенерата //Тезисы
докладов 2 Всесоюзн. конф 2 Всес.конф., Обнинск,
23-25 октября, М., 1990.
179
ПРОБЛЕМИ ПРАКТИЧНОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ РАДІАЦІЙНОЇ
ТЕХНОЛОГІЇ РЕГЕНЕРАЦІЇ БУТИЛКАУЧУКОВИХ ВІДХОДІВ
Література
|