再生橡胶门尼粘度探讨.doc

_再生橡胶门尼粘度探讨一. 前言再生橡胶指将橡胶生产过程中的废料及废旧橡胶制品（主要废旧轮胎）经粉碎、加热、强机械挤压剪切处理等物理化学过程，破坏硫化胶中交联网络结构，去掉其弹性而恢复塑性和粘性，使其重新获得与生胶混合和硫化的能力，从而重新应用于橡胶制品工业中的一种橡胶原料。我国是目前世界上最大的再生橡胶生产国，由于各方面的影响因素造成再生橡胶制品贮存过程期间的门尼粘度指标不稳定，随时间变化存在门尼粘度呈现反弹问题，以致影响了再生胶在应用过程中的产品质量，因此，再生橡胶门尼粘度稳定性已成为再生橡胶企业需普遍关注的问题。二概念门尼粘度计是专门开发用来检测门尼粘度等指标的检测设备，它是由一个标准的转子（一般情况下用大转子），以一定的转速（2转/分），将橡胶试样放入一个密闭的模腔内,并保持在恒定的试验温度下,转子转动；转子对腔料产生力矩的作用,推动贴近转子的胶料层流动,模腔内其它胶料将会产生反作用力；转子转动所受到的剪切力及阻力大小与试样在硫化过程中的粘度变化有关，通过在模腔下部马达固定座上扭力传感器显示在以门尼为单位的显示窗口上。当从最初开始，门尼读数先降一段后后上升，那么从曲线上最低点起上升5个单位时的时间称门尼焦烧时间（又称胶料安全加工时间），t5越长，说明胶料安全加工时间越长，越不容易焦烧；从门尼焦烧点再上升30个单位的时间称门尼硫化时间。按照GB 1232.1-2000标准规定，门尼粘度以符号以X ML 1+4100 表示。其中X门尼粘度值； 1预热时间为1min；4转动时间为4min；100试验温度为100；M代表门（MV)；L代表使用大转子测试；S代表使用小传子测试。（门尼值大于100mooney 时选用小转子;门尼值小于100mooney时选用大转子）。门尼粘度主要是表征橡胶本身的黏度值，反应再生橡胶加工性能的好坏和分子量高低及分布范围宽窄；门尼粘度与母胶本身性质以及配合剂的含量有关，能够反应混炼胶料的流动性。门尼粘度高则胶料不易混炼均匀及加工，其分子量高、分布范围较宽；门尼粘度低则胶料易粘辊，其分子量低、分布范围窄；门尼粘度过低则硫化后制品抗拉强度等物理性能低。三影响门尼粘度稳定性因素3.1宏观因素3.1.1、胶粉及填料因素再生橡胶主要由胶粉、软化剂和配合剂等几大主要原料组成，原料中胶粉的稳定性是主要关键问题。由于胶粉来源于各种废旧轮胎及其他橡胶制品，其质量稳定性比较难以控制，所以稳定胶粉的原料来源并进行内部质量控制是保证再生橡胶门尼粘度稳定的首要因素。配合剂对粘度影响很大，其中以炭黑等填充剂尤为显著；再生橡胶精练期间配合剂分子间链被打断，与橡胶分子间重新勾连新的分子网络，产生某些物理或化学结合，使得橡胶分子链间的运动和滑动更加容易；再生橡胶制品存储、停放期间，配料中分子会缓慢重新形成配料间分子网络，导致门尼粘度发生波动。软化剂能降低胶料的粘度和弹性，降低脆性温度，因而能显著改善胶料流动性能，使胶料柔软，提升门尼粘度值。在原料检测中，需控制软化剂中水分和挥发份两个主要指标，再生橡胶存储期间，软化剂中残留的水分及低沸点挥发物会逐步挥发至空气中，造成门尼粘度值波动。3.1.2、脱硫工艺因素在原材料质量稳定的基础上，脱硫工艺的控制也是影响再生橡胶门尼粘度的稳定性因素。在螺杆挤出法脱硫或磨盘法脱硫过程中温度、剪切力和时间三要素是影响再生胶质量的决定因素，必须严格控制好三大要素。温度对橡胶的粘度影响很大，温度增高，粘度下降；不同类型橡胶在温度升高时，粘度下降的幅度并不一致，但是曲线变化的范围是基本一致的。橡胶作为非牛顿流体，其门尼粘度与剪切速率是反比例关系的，随剪切速率的提升而门尼粘度值下降。在使用磨盘法脱硫的实际应用中有较苛刻的条件控制，磨盘盘面在使用一段时间后，其纹理会受到一定磨损，生产企业需定期对磨盘盘面进行校验，保证生产过程剪切力参数的准确。还有从脱硫设备中排出的高温脱硫胶粉，一般先经过冷却停放，由于停放时橡胶大分子的粘弹性在不同时间表现不一样，由此会导致下一步精炼时条件即使控制较好，仍会出现门尼粘度的波动问题。3.1.3、贮存停放因素再生橡胶在贮存一段时间以后，门尼粘度会上升，甚至超过标准。需从橡胶的塑炼原理上解释，在再生橡胶塑炼过程橡胶的分子链之间碳-硫键、碳-碳键分子链被剪切断裂，形成活性的碳-碳或碳-硫活性自由基，在贮存过程中如果再生橡胶中缺乏自由基终止所需的阻聚剂，则会在贮存过程中发生再聚合，生成三维网状结构，导致门尼粘度上升。要解决上述问题，一方面可从再生胶的配方上改进（适当导入一些自由基捕捉剂），如酚类、醇类等带活泼氢的化合物实现；另一方面在再生橡胶精炼工序中加入少量抗氧剂，来实现门尼粘度的控制，一般采用多酚类抗氧剂（各类防老剂），即保证对门尼粘度控制又不影响再生橡胶质量。3.2 设备因素3.2.1、设备模腔温度控制门尼粘度计的加热温度由以下三部分部件共同得出，用加热盘进行加温，温度传感器进行测温（PT100热电阻）和温控表进行控温。尤其在更换密封件后，需进行测温校准，保证温度的精确度。3.2.2、模腔定期清胶虽然试样用玻璃纸与转子和上、下模腔进行隔离，但转子和上、下模腔在运转过程中仍会沾上大量余胶，转子在转动时会与漏胶进行摩擦，造成传感器测的门尼值产生误差。3.2.3、操作需规范在检测门尼粘度时，转子一定要插入模腔内到底再合模，否则将会将模腔及转子压坏，造成模腔和转子变形，影响检测结果。3.2.4、转子需预热及检查 在检测试样前，转子需放模腔中放10分钟左右，保证转子受热均匀。否则在检测试样过程中转子预热达不到要求，毕竟凉的转子在检测运行中会导致门尼粘度升高。同时转子在长期使用过程中，上面的花纹磨损后，对胶料的附着力会减弱，易发生检测时胶料打滑现象。3.2.5、试样厚度按标准 国标规定，试样的厚度是6mm,但在胶料压片过程中，胶料的厚度常会低于或者超出这个范围。当试样厚度过小时，检测时胶料就不会充满模腔，检测结果就会偏低；当试样厚度过大时，检测过程中转子底部就不会插到模腔底部；同时试样厚度过大，在预热过程中，胶料就不会得到充分预热，影响检测结果。3.3 微观因素3.3.1、化学结构一般的说，极性橡胶的分子间力比非极性的大，前者粘度比后者大，流动性差。分子间力小，玻璃化温度Tg低的橡胶，粘度就低，流动性就好。3.3.2、分子量分子量越大，粘度越高。因为分子量越大，分子链越长，分子间作用力越大，流动性就越困难。 3.3.3、支链生胶一般由直链型分子所组成，但有时也有支链，支链的存在，对橡胶的粘度有一定的影响。当支链相当短时，则粘度比同等分子量的直连分子低得多，易于流动。短支链分子对降低胶料粘度效果很大，利用这一特性，在胶料中加入少量再生胶就能获得很好的流动性，易压出，膨胀率小。这是由于再生胶大多由带不太长的支链的大分子所组成。四结语在企业生产的再生橡胶制品，都希望产品性能是稳定的，尤其是门尼粘度的稳定性问题，是一个多方面的因素条件造成的，生产厂家一般要根据两方面情况进行针对性改进。一方面质量部门需采购门尼粘度一定