kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2026-1(21)-72kaz44-2197Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)CHEMICAL TECHNOLOGY (ORIGINAL ARTICLE)ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЦЕПТУР РАЗРАБОТАННЫХ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ С УЧЕТОМ ОЦЕНКИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВOPTIMIZATION OF RECIPES OF DEVELOPED RUBBER MIXTURES TAKING INTO ACCOUNT THE EVALUATION OF PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIEShttps://orcid.org/0000-0002-3568-2043ХасанходжаеваБ. Ш.KhassankhojayevaB. Sh.

Биби-Мариям Шераликызы Хасанходжаева – докторант кафедры «Технология неорганических и нефтехимических производств» 

160012, г.Шымкент, пр.Тауке хана, 5

Bibi-Mariyam Khassankhojayeva – doctoral student of the department «Тechnology of inorganic and petrochemical industries»  

160012, Shymkent, Tauke-кhan avenue, 5,

bibi-mariyam93@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7913-7453СагитоваГ. Ф.SagitovaG. F.

Гузалия Фаритовна Сагитова – кандидат технических наук, профессор кафедры «Экология» 

160012, г.Шымкент, пр.Тауке хана, 5

Guzaliya Sagitova – Candidate of technical sciences, associate professor of the department «Ecology» 

160012, Shymkent, Tauke-кhan avenue, 5,

guzalita.f1978@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2663-0281TaкибаеваГ. A.TakibayevaG. A.

Гулчехра Aбдурахмановна Taкибаева – кандидат технических наук, доцент кафедры «Высшей математики и физики» 

160012, г.Шымкент, пр.Тауке хана, 5

Gulchekhra Abdurakhmanovna Takibayeva – Candidate of technical sciences, Docent at the Department of the Advanced Mathematics and Physics  

160012, Shymkent, Tauke-кhan avenue, 5,

takibayevagulchekhra@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-7241-9762ЕгембердиеваС. Ж.YegemberdiyevaS. Zh.

Салтанат Жұмабековна Егембердиева – PhD, старший преподаватель 

160000, г. Шымкент, ул. Рыскулова, 27/2

Saltanat Yegemberdiyeva – PhD, Senior Lecturer 

160000, Shymkent, Ryskulova Street, 27/2,

saltanat_2207@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4167-6800КабылбековаA. T.KabylbekovaA. T.

Айсулу Тенелхановна Кабылбекова – магистр, старший преподаватель сектора «Естественные науки, физическая культура и дизайн» 

160000, г. Шымкент, Сапак Датка, 2

Aisulu Kabylbekova – Master's Degree, Senior Lecturer in the «Natural Sciences, Physical Education and Design» sector 

160000, Shymkent, Sapak Datka, 2

aika_kabil@mail.ruЮжно-Казахстанский университет им. М. АуэзоваКазахстанM. Auezov South Kazakhstan UniversityKazakhstanРегиональный инновационный университетКазахстанRegional Innovation UniversityKazakhstanУниверситет МирасКазахстанMiras UniversityKazakhstan20262505202611(21)664675Copyright © Хасанходжаева Б.Ш., Сагитова Г.Ф., Taкибаева Г.A., Егембердиева С.Ж., Кабылбекова A.T., 20262026Хасанходжаева Б.Ш., Сагитова Г.Ф., Taкибаева Г.A., Егембердиева С.Ж., Кабылбекова A.T.Khassankhojayeva B.S., Sagitova G.F., Takibayeva G.A., Yegemberdiyeva S.Z., Kabylbekova A.T.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/2197

Оптимизация состава резиновых смесей представляет собой сложный и многофакторный процесс, обусловленный разнообразием применяемых компонентов и сложными взаимосвязями между ними. Проведение серии экспериментальных исследований для подбора оптимальной рецептуры требует значительных затрат времени, сырья и лабораторных ресурсов. В данной работе предложен подход, основанный на применении методов математического моделирования, позволяющий прогнозировать свойства резиновых смесей и определить их оптимальный состав. Особое внимание уделено использованию природного цеолита и отходов нефтепереработки в качестве модифицирующих добавок, что способствует повышению эффективности и экологичности производства. В качестве добавок использованы органическая фракция нефтешлама и цеолит Чанканайского месторождения. На основе априорной информации разработан план экспериментов, позволяющий построить адекватные математические модели методом наименьших квадратов. Эти модели описывают зависимость эксплуатационных свойств и экономических показателей от компонентного состава смеси. На основе полученных моделей сформулирована задача оптимизации, проведено исследование её особенностей и выбран наиболее эффективный метод решения. Эффективность предложенного подхода демонстрируется на примере подбора оптимального состава резиновой смеси. Модификация резиновых смесей позволяет получать композиционные материалы с повышенной маслостойкостью, стабильными эластичными и прочностными свойствами. Такой подход способствует снижению производственных затрат за счет использования доступного сырья и упрощения технологического процесса. Разработанная расчетная модель определения оптимального состава резиновой смеси может быть применена как в научных исследованиях, так и в промышленной практике при разработке новых рецептур эластомерных композиций.

Optimization of the composition of rubber compounds is a complex and multifactorial process due to the variety of components used and the complex relationships between them. Conducting a series of experimental studies to select the optimal formulation requires a significant investment of time, raw materials and laboratory resources. In this paper, an approach based on the use of mathematical modeling methods is proposed, which makes it possible to predict the properties of rubber compounds and determine their optimal composition. Special attention is paid to the use of natural zeolite and oil refining waste as modifying additives, which helps to increase the efficiency and environmental friendliness of production. The additives used include the organic fraction of oil sludge and natural zeolite from the Chankanai deposit. Based on a priori information, an experimental design was developed to enable the construction of adequate mathematical models using the least squares method. These models describe the relationships between the component composition and both performance properties and economic criteria. An optimization problem is then formulated based on these models, followed by an analysis of its features and the selection of the most effective solution method. The effectiveness of the proposed approach is demonstrated through an example of optimizing the rubber compound formulation. Modification of rubber compounds makes it possible to obtain composite materials with increased oil resistance, stable elastic and strength properties. This approach helps to reduce production costs by using affordable raw materials and simplifying the technological process. The developed computational model for determining the optimal composition of a rubber compound can be used both in scientific research and in industrial practice in the development of new formulations of elastomeric compositions.

многокомпонентные смесирезиновые смеси для уплотнений гидрозатворовзадача оптимизацииусловную прочность при растяжениисостав – стоимостьmulticomponent mixturesrubber mixtures for sealing the hydraulic sealsoptimization problemconditional tensile strengthcomposition – costReferencesAkhmadiev F.G. Mathematical modeling and optimization of «composition-property» of multicomponent mixtures [Matematicheskoye modelirovaniye i optimizatsiya «sostav-svoystvo» mnogokomponentnykh smesey] / F.G. Akhmadiev, R.M. Gilfanov // Izvestiya KSUACE. – 2012. – № 2(20). – P. 289-296.Akhmadiev F.G. Mathematical modeling and optimization of «composition-property» of multicomponent mixtures [Matematicheskoye modelirovaniye i optimizatsiya «sostav-svoystvo» mnogokomponentnykh smesey] / F.G. Akhmadiev, R.M. Gilfanov // Izvestiya KSUACE. – 2012. – № 2(20). – P. 289-296.Natural and synthetic rubber/waste – Ethylene-Vinyl Acetate composites for sustainable application in the footwear industry / D. Lopes et al // J Clean Prod. – 2015. – № 92. – Р. 230-236. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.12.063.Natural and synthetic rubber/waste – Ethylene-Vinyl Acetate composites for sustainable application in the footwear industry / D. Lopes et al // J Clean Prod. – 2015. – № 92. – Р. 230-236. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.12.063.Progress in Rubber Nanocomposites / KS Sisanth et al // Woodhead Publishing, Cambridge, UK. – 2017. – P.1-39.Progress in Rubber Nanocomposites / KS Sisanth et al // Woodhead Publishing, Cambridge, UK. – 2017. – P.1-39.The fabrication and properties of natural rubber-clay nanocomposites / SC George et al // Polym Test. 2016. – Vol. – 51. – Р. 165-173. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2016.03.010.The fabrication and properties of natural rubber-clay nanocomposites / SC George et al // Polym Test. 2016. – Vol. – 51. – Р. 165-173. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2016.03.010.Sushkevich V.L. Synthesis of isoprene from formaldehyde and isobutene over phosphate catalysts / V.L. Sushkevich, V.V. Ordomsky, I.I. Ivanova // Appl Catal A-Gen. – 2012. – Vol. 441-442. – Р. 21- 29. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2012.06.034.Sushkevich V.L. Synthesis of isoprene from formaldehyde and isobutene over phosphate catalysts / V.L. Sushkevich, V.V. Ordomsky, I.I. Ivanova // Appl Catal A-Gen. – 2012. – Vol. 441-442. – Р. 21- 29. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2012.06.034.Modeling the optimal composition of a rubber mixture using industrial waste [Modelirovaniye optimal'nogo sostava rezinovoy smesi s ispol'zovaniyem promyshlennykh otkhodov] / M.B. Abilev et al // Bulletin of KazNU. Chemical series. – 2020. – № 4. – P.12-25. https://doi.org/10.15328/cb1176.Modeling the optimal composition of a rubber mixture using industrial waste [Modelirovaniye optimal'nogo sostava rezinovoy smesi s ispol'zovaniyem promyshlennykh otkhodov] / M.B. Abilev et al // Bulletin of KazNU. Chemical series. – 2020. – № 4. – P.12-25. https://doi.org/10.15328/cb1176.Uddin M.S. Multiscale modeling of a natural rubber: Bridging a coarse-grained molecular model to the rubber network theory / M.S. Uddin, J. Ju // Polymer. – 2016. – Vol 101. – Р. 34-47. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2016.08.037.Uddin M.S. Multiscale modeling of a natural rubber: Bridging a coarse-grained molecular model to the rubber network theory / M.S. Uddin, J. Ju // Polymer. – 2016. – Vol 101. – Р. 34-47. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2016.08.037.Alimardani M. Prediction of mechanical and fracture properties of rubber composites by microstructural modeling of polymer-filler interfacial effects / M. Alimardani, M. Razzaghi-Kashani, M.H.R. Ghoreishy // Mater Des. – 2017. – Vol. 115. – Р. 348-354. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.11.061.Alimardani M. Prediction of mechanical and fracture properties of rubber composites by microstructural modeling of polymer-filler interfacial effects / M. Alimardani, M. Razzaghi-Kashani, M.H.R. Ghoreishy // Mater Des. – 2017. – Vol. 115. – Р. 348-354. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.11.061.Nguyen Q.T. The modelling of nonlinear rheological behaviour and Mullins effect in High Damping Rubber / Q.T. Nguyen, V. Tinard, C. Fond // Int J Solids Struct. – 2015. – Vol. 75-76. – Р. 235-246. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2015.08.017.Nguyen Q.T. The modelling of nonlinear rheological behaviour and Mullins effect in High Damping Rubber / Q.T. Nguyen, V. Tinard, C. Fond // Int J Solids Struct. – 2015. – Vol. 75-76. – Р. 235-246. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2015.08.017.Temperature and filler effects on the relaxed response of filled rubbers: Experimental observations on a carbon-filled SBR and constitutive modeling / C. Ovalle Rodas et al // Int J Solids Struct. – 2015. – Vol. 58. – Р. 309-321. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2014.11.001.Temperature and filler effects on the relaxed response of filled rubbers: Experimental observations on a carbon-filled SBR and constitutive modeling / C. Ovalle Rodas et al // Int J Solids Struct. – 2015. – Vol. 58. – Р. 309-321. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2014.11.001.Experimental investigation and theoretical modelling of induced anisotropy during stresssoftening of rubber / G. Marckmann et al // Int J Solids Struct. – 2016. – Vol. 97-98. – Р. 554-565. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2016.06.028.Experimental investigation and theoretical modelling of induced anisotropy during stresssoftening of rubber / G. Marckmann et al // Int J Solids Struct. – 2016. – Vol. 97-98. – Р. 554-565. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2016.06.028.Experiment and modeling of uniaxial tension fatigue performances for filled natural rubbers / WB Shangguan et al // Mater Des. – 2014. – Vol. 58. – Р. 65-73. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.01.035.Experiment and modeling of uniaxial tension fatigue performances for filled natural rubbers / WB Shangguan et al // Mater Des. – 2014. – Vol. 58. – Р. 65-73. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.01.035.Mathematical Modeling of the Reliability of Polymer Composite Materials / M.E. Isametova et al // Mathematics. – 2022. – Vol. 10. – Р. 3978. https://doi.org/10.3390/math10213978.Mathematical Modeling of the Reliability of Polymer Composite Materials / M.E. Isametova et al // Mathematics. – 2022. – Vol. 10. – Р. 3978. https://doi.org/10.3390/math10213978.Khassankhodzhayeva B.Sh. Study of the possibility of using the organic component of oil sludge in the formulation of rubber seals [Issledovaniye vozmozhnosti primeneniya organicheskogo komponenta nefteshlama v retsepture rezinovykh uplotneniy] / B.Sh. Khassankhodzhayeva, G.F. Sagitova, A.N. Tileuberdi // Oil and gas. – 2024. – № 6(144). – Р. 267-280.Khassankhodzhayeva B.Sh. Study of the possibility of using the organic component of oil sludge in the formulation of rubber seals [Issledovaniye vozmozhnosti primeneniya organicheskogo komponenta nefteshlama v retsepture rezinovykh uplotneniy] / B.Sh. Khassankhodzhayeva, G.F. Sagitova, A.N. Tileuberdi // Oil and gas. – 2024. – № 6(144). – Р. 267-280.Patent of the Republic of Kazakhstan for utility model № 10461. Method for separating the organic part of oil sludge [Sposob vydeleniya organicheskoy chasti nefteshlama]. Khassankhodjayeva B.Sh., Sagitova G.F. 2025/0234.2 dated 17.02.2025.Patent of the Republic of Kazakhstan for utility model № 10461. Method for separating the organic part of oil sludge [Sposob vydeleniya organicheskoy chasti nefteshlama]. Khassankhodjayeva B.Sh., Sagitova G.F. 2025/0234.2 dated 17.02.2025.TECHNOLOGICAL PROPERTIES OF RUBBER COMPOUNDS FOR HYDRAULIC SEALS (Part 1) / Khassankhodzhayeva B.Sh. et al // Technological properties of rubber compounds for hydraulic seals (part 1). Chem. J. Kaz. – 2025. – № 1(89). – Р. 59-68. https://doi.org/10.51580/2025-1.2710-1185.06.TECHNOLOGICAL PROPERTIES OF RUBBER COMPOUNDS FOR HYDRAULIC SEALS (Part 1) / Khassankhodzhayeva B.Sh. et al // Technological properties of rubber compounds for hydraulic seals (part 1). Chem. J. Kaz. – 2025. – № 1(89). – Р. 59-68. https://doi.org/10.51580/2025-1.2710-1185.06.Physical and mechanical properties of rubbers for sealing water seals (Part 2) [Fizikomekhanicheskiye svoystva rezin dlya uplotneniy gidrozatvorov (Chast' 2)] / B.Sh. Khassankhodzhayeva et al // Bulletin of Shakarim University. Technical sciences. – 2025. – № 2(18). – Р. 379-388.Physical and mechanical properties of rubbers for sealing water seals (Part 2) [Fizikomekhanicheskiye svoystva rezin dlya uplotneniy gidrozatvorov (Chast' 2)] / B.Sh. Khassankhodzhayeva et al // Bulletin of Shakarim University. Technical sciences. – 2025. – № 2(18). – Р. 379-388.Modification of tyre rubber crumb with wastes of plant oil production / G.N. Kalmatayeva et al // Advances in Polymer Technology. – 2023. – Vol. 2023. – Р. 1-8. https://doi.org/10.1155/2023/6889286.Modification of tyre rubber crumb with wastes of plant oil production / G.N. Kalmatayeva et al // Advances in Polymer Technology. – 2023. – Vol. 2023. – Р. 1-8. https://doi.org/10.1155/2023/6889286.Modified Bitumen Materials from Kazakhstani Oilfield / G.F. Sagitova et al // Advances in Polymer Technology. – 2024. – Vol. 2024. – Р. 1-10. https://doi.org/10.1155/2024/8078021.Modified Bitumen Materials from Kazakhstani Oilfield / G.F. Sagitova et al // Advances in Polymer Technology. – 2024. – Vol. 2024. – Р. 1-10. https://doi.org/10.1155/2024/8078021, Р.1-10.Mathematical approach to solving the problem of waste-free processing of metallurgical wastes / A. Tileuberdi et al // Polish Journal of Environmental Studies – Olsztyn, Poland. – 2024. – Vol. 33, Issue 4. – Р. 5887-5892. https://doi.org/10.15244/pjoes/183431.Mathematical approach to solving the problem of waste-free processing of metallurgical wastes / A. Tileuberdi et al // Polish Journal of Environmental Studies – Olsztyn, Poland. – 2024. – Vol. 33, Issue 4. – Р. 5887-5892. https://doi.org/10.15244/pjoes/183431.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.