Optimization of the process of obtaining epoxidized natural rubber for the development of new composite materials on its basis

Abstract

Об'єктом дослідження є процес епоксидування скрапу натурального каучуку. Епоксидований натуральний каучук (ЕНК) має широкий діапазон застосування, наприклад, в покриттях бігових доріжок, шинах спеціального призначення, ремінних передачах, шлангах, взутті, клеях, герметиках, підлогових покриттях і інших галузях, де використовували тільки спеціальні синтетичні каучуки. Натуральний каучук (НК) модифікується реакцією епоксидування для досягнення більш високої маслостійкості, підвищеної адгезії, атмосферостійкості і демпфуючих характеристик матеріалів з його застосуванням. Перспективною є переробка вторинного, невідповідного стандартам, натурального каучуку (скрапу) як сировини для отримання ЕНК. Таким чином, вирішується завдання утилізації скрапу і повернення його в виробничий цикл. Для реалізації завдання епоксидування вторинного каучуку вивчалася можливість проведення суміщених фізико-хімічних процесів в двофазному середовищі вода-ксилол в одному реакційному просторі для зниження загальних енергетичних витрат. Використання суміщеного реакційно-роздільного процесу для епоксидування скрапу натурального каучуку дозволяє вирішити проблему накопичення і утилізації відходів каучукового виробництва найбільш ефективним способом. Вдалося отримати продукт з регульованим ступенем функціоналізації без значної кількості побічних продуктів. Для пошуку оптимального режиму проведення суміщеного реакційно-роздільного процесу епоксидування застосовувався метод планованого експерименту з отриманням рівняння регресії з його подальшим аналізом. Отримане рівняння регресії дозволило оптимізувати умови ведення процесу епоксидування НК з отриманням продуктів із заданими властивостями. В результаті реалізації планованого експерименту встановлено, що епоксидування при температурі 93 °С розведеного (10 % мас.) розчину натурального каучуку надоцтової кислоти, що утворюється «in situ», забезпечує більш високий ступінь епоксидування. Підібрано умови і співвідношення компонентів, при яких НК зберігає агрегативну стійкість в процесі епоксидування в середовищі вода-ксилол.

Features of process of epoxidation of natural rubber scrap in water – xylene

“…In accordance with the above relationships and results of the works [10][11][12][13], an epoxidized natural rubber of 25 mol. % epoxidized groups (ENR-25) was scientifically substantiated and obtained using the energy-and resource-saving principles.…”

“…The time effect of the epoxidation of NR scrap on the degree of epoxidation (DE) and the conversion of epoxidizing agent (CEA) at the optimum process temperature (93 °C) was determined in the work [11]. The reaction mixture in the laboratory reactor was heated to boiling point, which was measured with a digital thermometer with an accuracy of 0.1 °C.…”

“…The degree of epoxidation, the conversion of the epoxy agent, the analysis of the composition of the obtained product was carried out according to the methods described in the work [11].…”