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再生橡胶胶门尼粘度稳定性研究
发布时间:2017.06.21  新闻来源:w88优德官网
王代强 高文廷 张恒红 尹博华 李挺松

摘要本文研究了不同存储温度下,门尼粘度稳定剂对再生橡胶门尼反弹的影响。结果表明,再生胶存放温度越高,门尼粘度反弹越严重;添加门尼粘度稳定剂可以有效的抑制其存储期间的门尼粘度反弹,稳定剂效果随再生胶存放温度的升高逐渐减弱。

关键词:再生橡胶;门尼粘度反弹;门尼粘度稳定剂;

前言

再生橡胶为废橡胶硫化胶粉经“脱硫”再生后得到一种可再次利用的橡胶材料。由于其组分复杂,含有多种橡胶助剂,所以很难像其它橡胶生胶材料一样控制相对稳定的门尼粘度,在存储过程中存在门尼粘度反弹现象,尤其在温度较高的环境中。门尼黏度是表征橡胶加工性能的一项物理指标。通常,橡胶的门尼黏度越大,加工越困难;门尼黏度越小越容易加工[1]。目前,再生胶生产技术工艺虽然在不断的更新变化,但门尼粘度反弹仍是行业面临的一个主要问题。大部分再生胶产品从生产下线至客户使用的周期一般不会超过15天,有些甚至更短,存储过程中每天门尼粘度反弹 3-5个值,尤其在夏天,门尼反弹更严重,大大缩短了再生橡胶的使用周期。存储时间太长其门尼粘度会反弹较高,客户在使用时胶料加工“发散”,混炼加工性能明显变差,甚至无法使用,严重影响其加工使用性能。

在存储期间再生橡胶门尼黏度反弹太高,不仅会影响其加工使用性能,而且出入厂检验很难出具准确的检测结果,必将给生产企业和使用企业带来一系列其它的问题。因此控制稳定的门尼黏度指标无论对橡胶生产企业还是使用企业,都具有非常重要的意义。

1、门尼粘度反弹机理分析

再生胶的“脱硫”再生即使用物理、化学或其它方法将硫化橡胶的三维交联网络被破坏,即S-SC-S键被打断回复至未硫化的状态。但实际再生过程中,还会伴随着氧化等反应,同时被打断的还有C-C。在“脱硫”过程中,被打断的化学键形成活性自由基,这些自由基有一部分在再生剂的作用下封端失去活性;还有一部分并未与再生剂发生作用,仍以“游离”的形式存在再生胶中。再生胶下线存储过程中,这些“游离”的自由基会逐渐以C-SS-S形式结合,即再生胶内部结构中出现“微交联”,与刚下线时相比,再生胶内部交联网络密度增加,宏观表现为,再生胶逐渐具有一定的弹性,门尼黏度增加[2]

因此,我们只要在配方中引入其它的助剂,将再生过程中形成的自由基全部或大部分捕获,就可以提高其存放过程中的稳定性。本课题主要从再生胶配方及工艺方面进行探究,通过添加有效的助剂阻止再生胶在存放过程中橡胶大分子链的交联,从而有效的控制再生胶产品在存放过程中的门尼黏度反弹。

2、门尼粘度稳定剂

广义的讲能够增加物体稳定性能的物质,统称为稳定剂。在再生胶中,将能够减缓自由基结合,或能够捕捉自由基、抑制C-SS-S结合,减缓再生胶门尼粘度增加的一类物质统称为门尼粘度稳定剂。

根据上述分析的再生胶门尼粘度反弹机理,我们针对性的从终止C-S-游离活性自由基的活性或减缓C-SS-S结合的角度出发,设计具有该功能结构的化学物质,有效的降低了再生胶存储期间的门尼粘度反弹。这些功能性物质需含有可以终止自由基的酚羟基、胺基等,或在一定条件下分解后含有至少一种具有该功能的官能团。w88优德官网完全自主研发的门尼粘度稳定剂已经从实验室小试、中试实现了满足自用的产品化论证,如下文实验用的稳定剂FT与稳定剂Z,分别为两种结构不同的稳定剂,这两种稳定剂均可以有效的抑制再生胶的门尼粘度反弹。

3、实验

3.1实验配方

再生胶样品制备配方列于表1


1中胶粉为废旧全钢子午线轮胎全胎胶粉,胶粉目数为30目。软化剂为公司自主开发的植物系环保软化剂,活化剂EEA为公司自主研发的高效环保活化剂,稳定剂FT及稳定剂Z为不同结构的具有捕捉活性自由基功能的化学助剂。

3.2样品制备

采用常压连续塑化法制备再生胶样品。设备为公司小型塑化试验机,加热温度设置为265℃。“脱硫”再生后的胶粉经过高效多螺杆挤出机进行后续机械剪切补充再生,然后经成型机制成条状样品。

3.3实验方法

各试验样品在自然温度(平均温度20℃左右)、30℃、40℃(后两个存放温度条件采用烘箱加热的方式)条件下进行稳定性试验,测试其门尼黏度随时间的变化值。根据生产积累的数据经验,再生橡胶在存储前期门尼粘度反弹较快,本实验中前一周每天取样进行测试,一周后每3天测试一次,实验周期为一个月。

试验以再生胶样品门尼黏度反弹速率(V)来表征其门尼黏度稳定性,门尼粘度反弹速率越大,再生胶稳定性越差,反之稳定性越好。门尼粘度反弹速率为单位时间内(本实验定为1天)门尼粘度反弹数值,即一定时间内再生胶门尼粘度测试值减去初始值的差除以存放天数。

3.4 测试方法

    门尼粘度测试按照GB/T 1232.1中规定的方法进行试样门尼粘度的测试,实验试样采用直接法测试。

4、结果与讨论

  按照2.3中的实验方法进行实验,自然温度条件下,不同时间测试3组再生胶橡胶的门尼粘度变化数据列于表2

  

由表2可以看出,再生橡胶自然温度下存放30天后,1#(不添加稳定剂的试样)门尼粘度反弹总值为18,反弹速率为0.6/天;2#3#(添加不同稳定剂的试样)门尼粘度反弹总值在10个左右,反弹速率分别为0.3/天、0.33/天,比1#试样反弹速度慢约50%。可以看出门尼粘度稳定剂对再生胶门尼粘度反弹具有较好的抑制效果。该条件下存放1个月的再生胶产品仍具有较好的加工性能,1个月的时间基本可以满足国内客户的使用周期需求。

30℃存放条件下,对三组试样定期进行门尼粘度检测,实验数据记录见表3


由表3可以看出,30℃条件下再生胶存放30天后,1#试样门尼粘度反弹总值为27,反弹速率为0.9/天;2#3#试样门尼粘度反弹总值分别为1416,反弹速率分别为0.47/天、0.53/天,比1#试样慢约40%,稳定剂对门尼粘度反弹具有一定的效果。但与自然条件下的稳定性数据相比,3组试样门尼粘度反弹速率均增大,同时稳定剂效果有变差的趋势。根据加工使用经验,若再生胶产品门尼粘度达到80左右,视不同的制品配方及加工工艺,在使用时有些可能会存在一些加工性问题。此时,再生胶产品从生产下线到客户使用的时间会明显变短,需在2周内使用掉;若存储时间太长需要在再生胶中添加门尼粘度稳定剂抑制其门尼难度反弹。

40℃存放条件下,对三组试样定期进行门尼粘度检测,实验数据记录件表4


由表4可以看出,40℃下再生胶存放30天后,1#试样门尼粘度反弹至93,反弹总值为40,反弹速率为1.33/天;2#3#试样门尼粘度值亦接近90,反弹速率超过1/天,比1#试样较慢,稳定剂对门尼粘度反弹亦具有一定的效果。与前两个条件下的数据对比,40℃下各试样门尼粘度反弹速率明显变大,同时门尼粘度稳定剂的效果亦明显变差。3组试样的门尼粘度均较高,这样的产品在加工使用过程中试样会出现难以加工甚至无法使用的现象,严重影响其加工性能。

5、结论

1)再生橡胶存放温度越高,门尼粘度反弹越严重。

2)添加门尼粘度稳定剂可以有效的抑制其存储期间的门尼粘度反弹,稳定剂效果随再生胶存放温度的升高逐渐减弱。

3)w88优德官网自主研发的门尼粘度稳定剂对再生胶存储期间门尼粘度反弹具有较好的抑制作用。

参考文献

[1]董诚春.门尼粘度稳定剂在连续脱硫机中的应用[J].中国橡胶,2013204243.

[2] 董诚春.解决再生胶储存期间门尼粘度升高的途径[J]. 橡塑资源利用,2012021213.


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