РЕЗИНЫ НА ОСНОВЕ БУТАДИЕН-НИТРИЛЬНЫХ КАУЧУКОВ И УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ В СРЕДЕ ШАХТНЫХ РАССОЛОВ

Введение……………………………………………………………………………...4
Глава 1. Литературный обзор……………………………………………………….6
1.1. Резина как многокомпонентная система………………………………………6
1.2. Основные компоненты резиновых смесей…………………………………….7
1.3. Основные эксплуатационные свойства резин уплотнительного назначения для техники Севера и способы их улучшения……………………………………11
1.4. Насосное оборудование, применяемое на промышленных предприятиях Республики Саха (Якутия) и влияние шахтных рассолов на эксплуатацию технологического оборудования…………………………………………………..15
Глава 2. Объекты и методы исследования………………………………………..19
2.1. Объекты исследования………………………………………………………...19
2.1.1. Бутадиен-нитрильный каучук………………………………………………19
2.1.2. Ультрадисперсный политетрафторэтилен…………………………………25
2.1.3. Рассолы……………………………………………………………………….27
2.1.4. Нефть Талаканского месторождения……………………………………….30
2.2. Методы исследования…………………………………………………………31
2.2.1. Исследование физико - механических свойств резин.……………..….…..31
2.2.2. Определение остаточной деформации сжатия резин…………..………….32
2.2.3. Определение сопротивления истиранию при скольжении………………..33
2.2.4. Определение коэффициента морозостойкости по эластическому восстановлению при сжатии………………………………………………………34
2.2.5. Определение степени набухания резин…………………………………….35
2.2.6. Электронная микроскопия…………………………………………………..36
Глава 3. Определение основных эксплуатационных свойств резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков, содержащих ультрадисперсный политетрафторэтилен………………………………………………………………38
3.1.1. Физико-механические свойства композиций……………………………….39
3.1.2. Стойкость к старению при статической деформации сжатия резин……..42
3.1.3. Износостойкость резин……………………………………………………...42
3.1.4. Определение морозостойкости композиций……………………………….43
Глава 4. Стойкость резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков и ультрадисперсного политетрафторэтилена к шахтным рассолам………………45
Глава 5. Структурные исследования композитов на основе бутадиен-нитрильных каучуков и ультрадисперсного политетрафторэтилена…………...49
Выводы……………………………………………………………………...……....61
Список литературы…………………………………………………………………63

Весь текст будет доступен после покупки

В связи с углублением подземных горных работ на рудниках Республики Саха (Якутия) все чаще применяются высоконапорные секционные насосы, позволяющие поднимать откачиваемую воду по стволу шахты на высоту от 1000 метров и выше. Однако, как показали статистические исследования, эффективность работы таких насосов снижается из-за частого отказа их подшипниковых узлов, которые выходят из строя в основном из-за попадания шахтной воды в подшипниковые камеры. Шахтная вода представляет собой высококонцентрированные растворы различных солей и имеет способность находиться в жидкообразном агрегатном состоянии при отрицательной температуре окружающего воздуха (до -50 ?С). При попадании в подшипниковую камеру шахтная вода, практически полностью уничтожает масляную пленку, что приводит к активизации абразивного изнашивания сегментов подшипника, что объясняется низкими эксплуатационными показателями комплектующих уплотнительных резинотехнических изделий. Заводские уплотнительные манжеты и сальники оказались малоэффективны при работе на шахтной воде, поэтому исследования, направленные на изучение процессов, происходящих между эластомерным материалом и агрессивной средой и на разработку резин с заданными высокими эксплуатационными свойствами для подшипниковых узлов высоконапорных секционных насосов, являются актуальными и востребованными. Они позволят в перспективе способствовать повышению надежности насосного оборудования, что в свою очередь благоприятно скажется на промышленной безопасности при ведении горных работ в подземных рудниках в случае незапланированного повышения водопритока в их горные выработки.
Целью работы является исследование стойкости к воздействию агрессивных шахтных рассолов резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков марок БНКС-18, БНКС-28 и БНКС-40, содержащих ультрадисперсный политетрафторэтилен.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Определить физико-механические свойства резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков марок БНКС-18, БНКС-28 и БНКС-40, содержащих ультрадисперсный политетрафторэтилен.
2. Исследовать влияние введения ультрадисперсного политетрафторэтилена на остаточную деформацию сжатия, объемный износ и морозостойкость композитов на основе бутадиен-нитрильных каучуков БНКС-18, БНКС-28 и БНКС-40.
3. Исследовать стойкость рассматриваемых эластомерных материалов к воздействию агрессивных шахтных рассолов.
4. Провести структурные исследования композитов на основе бутадиен-нитрильных каучуков и ультрадисперсного политетрафторэтилена с помощью метода сканирующей электронной микроскопии.
5. Выбрать оптимальные составы резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков и ультрадисперсного политетрафторэтилена для эксплуатации в экстремальных условиях эксплуатации.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Резина как многокомпонентная система
Резиновая смесь – многокомпонентная система, содержащая полимерную основу, в которой диспергированы различные химические вещества – ингредиенты. Для резиновых смесей очень важен технологический процесс их переработки, поскольку получение превосходного конечного продукта может быть связано с возникновением серьезных проблем: потерей производительности, увеличением технологических режимов переработки, повышением брака, что приводит к необходимости осуществлять корректировку рецептуры резиновой смеси даже в ущерб какому-либо эксплуатационному показателю [1].
При составлении рецептуры резиновой смеси выбирают наиболее дешевый и доступный каучук, обеспечивающий заданные технические свойства резин. Необходимые технические свойства резин и технологические свойства резиновых смесей часто получают смешением двух или трех различных каучуков. Например, газонепроницаемость резин на основе диеновых каучуков повышают добавлением в резиновые смеси хлорбутилкаучука (ХБК), морозостойкость резин на основе бутадиен-стирольных каучуков (БСК) – добавлением полибутадиена. Введение полибутадиеновых и бутадиен-стирольных каучуков увеличивает износостойкость и каркасность соответственно резин и резиновых смесей на основе полиизопрена, то есть при разработке промышленной рецептуры резиновых смесей применение каучука определенного типа или комбинации каучуков обусловливается техническими, эксплуатационными и экономическими характеристиками изделий, удовлетворительными технологическими свойствами смесей [2].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Корнев, А.Е. Технология эластомерных материалов / А.Е. Корнев, А.М. Буканов, О.Н. Шевердяев. – М.: НППА «Истек», 2009. – 500 с.
2. Основы рецептуростроения эластомерных композиций / Ж.С. Шашок, А.В. Касперович, Е.П. Усс – Минск: УО БГТУ, 2009. – 4 – 10 с.
3. Принципы составления и оптимизации рецептур резиновых смесей / В. М. Гончаров, С. И. Левченко, Л. А. Гончарова. – Красноярск: СибГТУ, 2002. – 84 с.
4. Свойства резиновых смесей и резин: оценка, регулирование, стабилизация / В. И. Овчаров, М.В.Бурмистр, В.А.Тютин. – М.: САНТ-ТМ, 2001. – 400 с.
5. Модификация полимеров ультрадисперсными соединениями. - Якутск: ЯФ Изд-ва СО РАН, 2003. – 224 с.
6. Gutsch A., Kramer M., Michael G., Muhlenweg H., Pridohl M., Zimmermann G. KONA Powder and Particle // Gas-phase production of nanoparticles. 2002. № 20. P. 24 – 35.
7. Овчинников, Н.П. Причины отказов секционных насосов подземных кимберлитовых рудников /Н.П. Овчинников // Проблемы машиностроения и надежности. – 2017. - №2. – С. 10 – 16.
8. Дальский А.М. Технология конструкционных материалов., М., 2005. C. 74–81.
9. Панкратов B.A., Строев B.H., Ляпина Л.А., Бабюк В.Н. "Влияние химической природы поверхности окисленного технического углерода на свойства резин", Журнал Каучук и резина, № 4, 1984 г., стр. 18 – 20.
10. Хренкова Т.М., Касаточкин В.Н. Электрические свойства переходных форм углерода. В сб.: Структурная химия углерода и углей. М., Наука, 1969, 88–97 с.
11. Аскадский А.А., Матвеев Ю.И. Химическое строение и физические свойства полимеров. М., Химия, 1983.
12. Иванова В.Н. Технология резиновых изделий / В.Н. Иванова, Л.А. Алешунин - Л.: Химия, 1988. – 288 с.
13. Лепетов В.А. Резиновые технические изделия. - 3-е изд. испр., - Л.: Химия, 1976. – 440 с.
14. Технология резиновых изделий: Учебное пособие для вузов. / Ю.А. Аверко-Антонович, Р.Я. Омельченко, И.А. Охотина, Ю.Р. Эбич / Под. ред. П.А. Кирпичников. - Л.: Химия, 1991. - 352 с.
15. Никитин Ю.Н. О влиянии структурности высокопористого печного техуглерода на усиление эластомеров. / Ю.Н. Никитин, И.Ю. Никитин // Каучук и резина. - 2001.- №4. - С. 22–28.
16. Ушмарин Н.Ф., Кольцов Н.И. Освоение новых шунгитовых наполнителей в производстве РТИ. Каучук и резина. 2008. № 4. С. 26–30.
17. Нурмухаметова А.Н., Зенитова Л.А. Влияние шунгита на свойства резиновых смесей на основе СКЭПТ. Каучук и резина. 2010. № 1. С. 25–27.
18. Витязь П.А. Основы нанотехнологий и наноматериалов/ П.А. Витязь, Н.А. Свидунович. – Минск: Выш. шк., 2010. – 302 с.
19. Кулезнев, В.Н. Смеси полимеров. – М.: Химия, 1980. 304 с.
20. Шварц, А.Г. Совмещение каучуков с пластиками и синтетическими смолами / А.Г. Шварц, Б.Н. Динзбург. – М: Химия, 1972. 224 с.
21. В.В. Портнягина, Н.Н. Петрова Влияние природного шунгита на свойства резин на основе пропиленоксидного каучука и ультрадисперсного политетрафторэтилена // Физико-технические проблемы добычи, транспорта и переработки органического сырья в условиях холодного климата [Электронный ресурс]: сборник трудов II Всероссийской конференции (г. Якутск, 9-11 сентября 2019 г). С. 173 – 177. URL: https://ipng.ysn.ru/wp-content/uploads/2020/12/sbornik-trudov-konferenczii.pdf (дата обращения: 24.10.21)
22. Черский И.Н. Полимерные материалы в современной уплотнительной технике. Якутск: Книжное издательство, 1975.
23. Долганов А.В. Влияние гидроабразивного износа элементов проточной части на эксплуатационные качества центробежных насосов медно-колчеданных рудников // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015. № 8. С. 181–186.
24. Меньшиков С.С., Васильева М.А. Коэффициент технического состояния грунтового насоса в системах гидротранспорта хвостовых пульп // Записки Горного института. 2014. Т. 209. С. 193–196.
25. Долганов А.В., Еслентьев А.О., Чераков Е.О., Торопов Э.Ю. Анализ эффективности разгрузочных устройств шахтных центробежных секционных насосов // Известия Уральского государственного горного университета. 2014. № 2(34). С. 31–35.
26. Володарский А.Л., Бакеев Н.Ф. Структурная самоорганизация аморфных полимеров. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. С. 232.
27. Лжова Г.А. Новые бутадиен-нитрильные каучуки Нитриласт. Свойства и перспективы их освоения в производстве РТИ. / Г.А. Лжова, М.А. Овьянникова, Ю.Л. Морозов. // Каучук и резина. -2000. - №4. - С. 35.
28. Уткин В.В. Завод у двуречья. Кирово-Чепецкий химический комбинат. - с цв. вкладками. - Киров: ОАО "Дом печати - Вятка", 2006. - Т. 3. - 240 с. - 1000 экз. - ISBN 5-85271-250-7.
29. Гусев Ю.К. Каучуки эмульсионной полимеризации. Состояние производства в Российской Федерации и научно-исследовательские работы Воронежского филиала ФГУП НИИСК / Ю.К. Гусев, В.Н. Папков // Каучук и резина. - 2009. - №2. - С. 2–9.
30. Цветников А.К., Уминский А.А. Патент РФ N 1775419. Способ переработки политетрафторэтилена.
31. Володарский А.Л., Бакеев Н.Ф. Структурная самоорганизация аморфных полимеров. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. С. 232.
32. Цветников А.К., Бузник В.М., Матвеенко Л.А. Способ получения тонкодисперсного ПТФЭ и содержащая его масляная композиция: П. 2100376 РФ. МКИ6 СО8J 11/04.
33. Товарный знак «ФОРУМ» No 140123.
34. Ишков А.М., Кузьминов М.А., Зудов Г.Ю. Теория и практика надежности техники в условиях Севера / Отв. ред. В.П. Ларионов. - Якутск: ЯФ ГУ «Изд-во СО РАН», 2004. – 313 с.
35. ГОСТ 188–2013 Резина и термоэластопласты. Испытания на ускоренное старение и теплостойкость. М.: Изд-во стандартов, 2014.
36. Рассолы [Электронный ресурс]: Горная энциклопедия «Аа-лава – Яшма». URL: mining-enc.ru/r/rassoly (Дата обращения: 03.05.2022)
37. Ахметов А.Ф., Копытина Е.В., Колобов А.Н. Свойства нефтей Талаканского месторождения и полученных нефтепродуктов // Башкирский химический журнал. 2007. Том 14. №4. С. 37 – 40.
38. Жирков Н.П., Захарова С.С. Низкозастывающее базовое масло из Талаканской нефти и применение метода планирования эксперимента для установления оптимального содержания присадок // Вестник СВФУ. 2017. №1 (57). С. 64.
39. ГОСТ 270–75 Метод определения упругопрочностных свойств при растяжении. М.: Изд-во стандартов, 1978.
40. Крючков П.А. Общая технология синтетических каучуков. – 3-е изд. перераб. и доп., - М.: Химия, 1955. – 389-390 с.
41. ГОСТ 408-78. Резина. Методы определения морозостойкости при растяжении. М.: Изд-во стандартов, 1978.
42. ГОСТ Р ИСО 815-1–2017. РЕЗИНА И ТЕРМОПЛАСТЫ. Определение остаточной деформации при сжатии – Часть 1: Испытания при стандартной или повышенной температурах. М.: Стандартинформ, 2017.
43. ГОСТ 9.029–74. РЕЗИНЫ. Методы испытаний на стойкость к старению при статической деформации сжатия. М.: Изд-во стандартов, 1982.
44. ГОСТ 426–77. РЕЗИНА. Метод определения сопротивления истиранию при скольжении. М.: Изд-во стандартов, 2002.
45. ГОСТ 13808–79. РЕЗИНА. Метод определения морозостойкости по эластическому восстановлению после сжатия. М.: Изд-во стандартов, 1988.
46. ГОСТ 9.030–74. РЕЗИНЫ. Методы испытаний на стойкость в ненапряженном состоянии к воздействию жидких агрессивных сред. М.: Стандартинформ, 2008
47. Bozzola J. Electron Microscopy // Encyclopedia of life sciences. 2002. C. 1–10.
48. Ван Кревелен, Д.В. Свойства и химическое строение полимеров [Текст] : Пер. с англ. / Д.В. Ван Кревелен; под. ред. А.Я. Малкина. – М.: Химия. 1976. – 414с.

Весь текст будет доступен после покупки