脱硫温度对再生胶性能的影响

脱硫温度对再生胶性能的影响

目前，再生胶研究的动态可分为三个方面。一是根据再生胶的生产、使用过程和性能，开发新的再生胶，如高强度再生胶、环保再生胶和口味再生胶。其次，还有一种称为开发真空处理的方法，如高温动态法、输出法、塑化法、微波法等。三是再生设备的研制,如塑化法连续脱硫线、废橡胶低温粉碎装置、尾气回收净化装置等。这些研究和生产的再生胶的硬度大,一般为65-75邵尔A,结构为中含有网状的“小碎块”,与橡胶相容性差,影响了橡胶的加工性能和物理机械性能,这一问题一直困扰着再生胶生产行业和橡胶制品生产行业。由于专门研究再生胶机构少,所以关于低硬度、高相容性再生胶的研究项目国内外还没见相关报道。通过本项目研究,再生胶硬度可降低到40邵尔A,与天然胶的相容性较好,掺用到天然胶中应用后,胶料的硬度低、在掺用比例合适情况下还可提高胶料的拉伸强度,这大大不同与传统再生胶,提高了再生胶的使用价值,随着该项目的研究深入,有可能催生出一种再生胶的新品种。一、实验1.1、废旧汽车减震器、回采丝管顶胶废橡胶为含天然胶率50%以上废旧橡胶制品(如废旧汽车减震器、11.00规格以上的钢丝子午线轮胎胎顶胶等),天然胶为标2号,海南农垦公司产品;硫磺、促进剂、软化剂、活化剂为工业品。1.2、xk-400,平板硫化机脱硫反应釜(罐)(自制:容积2L,压力10Mpa,计算机控制转速和温度,釜内部的反应状态可视频,全程自动记录);开炼机(速比可调节),XK(S)-160,平板硫化机,QLB-500/Q,均为无锡第一橡塑机械有限公司产品;电子式拉力试验机,JDL-2500N,高铁科技股份有限公司;橡胶硬度计,邵尔氏LX-A,江都市真威试验机械有限公司;圆盘秤,ATE-8型,艺英盘秤厂;托盘天平,JPT-5-II,福州闽衡电子仪器有限公司;厚度仪,WHT-10A,江都市真威试验机械有限公司。1.3、基础配方与再生胶用量对比再生胶试验配方见表1;再生胶基础配方见表2;天然胶基础配方见表3;再生胶用量对比试验配方见表4。2、天然胶与再生胶变量是指两者的并用为变量,其并用比为,天然胶/再生胶为80/20、60/40、50/501.4、工艺与样品制备1.4.1反应辕罐脱硫工艺流程:废旧硫化胶———粉碎———筛选约26目———配料(按再生胶配方进行)———脱硫———捏炼、精炼———下片———停放粉碎、精炼与常规工艺基本相同。脱硫是将按配配制好的胶粉混合,加入反应釜(罐)中,进行高温动态脱硫。在同一配方下,反应釜(罐)温度分别设定为190℃、210℃、240℃、260℃,在没达到设定温度前每5分钟自动记录外温、内温和压力,达到设定温度后每2分钟记录温度和压力,达到设定温度后保压35分钟开始放汽、卸料。脱硫后的胶粉停放六小时再捏炼、精炼制成再生胶。1.4.2实验胶料加料顺序(1)天然胶基础配方胶料加料顺序:天然胶(塑炼后)———包辊———氧化锌、硬脂酸、防老剂PBN、促进剂DM———割刀———包辊加硫磺———薄通、打卷、打三角包———下片(总时间10分钟左右)(2)再生胶基础配方胶料加料顺序:(NR)再生胶———包辊———氧化锌、促进剂M———割刀———包辊加硫磺———薄通、打卷、打三角包———下片(总时间10分钟左右)(3)以天然胶基础配方为母体的、再生胶用量对比实验胶料的加料顺序为:天然胶(塑炼后)———包辊———再生胶共混———割刀、混合均匀并包辊———氧化锌、硬脂酸、防老剂PBN、促进剂DM———割刀———包辊加硫磺———薄通、打卷、打三角包———下片(总时间12分钟左右)1.4.3实验胶基础配方胶料硫化条件将胶料在预热好的平板硫化机上硫化,硫化压力为15Map,硫化温度和时间视不同试样确定。(1)天然胶基础配方胶料硫化工艺硫化条件为140℃×10min,20min,40min。(2)再生胶基础配方胶料硫化条件为142℃×5min,10min,15min。(3)再生胶对比实验胶料硫化工艺硫化条件为140℃×10min,20min,40min。(4)性能测试:按国家标准进行。二、结果与讨论2.1、硬度和粘胶电泳脱硫温度对再生硬度影响如图2-1所示。由图2-1可知,随着脱硫温度升高,再生胶的硬度下降。在190℃再生胶的硬度最高、达77邵尔A;210℃时硬度比较适中,为67邵尔A;240℃时再生胶的硬度下降较大,为50邵尔A。260℃再生胶的硬度最小,为40邵尔A,再生胶的粘性也有很大的变化。随着温度升高再生胶的粘性也增大。190℃、210℃时,脱硫后的胶粉粘性较小,可以顺利出料、捏炼和精炼;240℃、260℃时,再生胶的粘性很大,捏炼、精炼时要用刮胶刀。2.2、脱硫化温度和拉伸强度脱硫温度对再生胶拉伸强度的影响如图2-2所示,由图看出,随着脱硫化温度升高,拉伸强度逐渐下降,在190℃再生胶的拉伸强度最大,达15.1MPa,260℃时再生胶的拉伸强度最小,仅为5.8MPa。此时再生胶的拉伸强度比普通再生胶的性能还要差。2.3脱硫化温度对拉断伸长率的影响脱硫温度对再生胶拉断伸长率的影响如图2-3所示,由图看出,随着脱硫化温度升高,拉断伸长率逐渐下降,在190℃再生胶的拉断伸长率最大,达475%,260℃时再生胶的拉断伸长率最小,仅为233%。此时再生胶的拉断伸长率比普通再生胶的性能还要差。2.4变再生胶后的拉伸强度用天然胶基础配方,分别对硬度40邵尔A的再生胶,按天然胶/再生胶分别为80/20,60/40,50/50比例,及不加再生胶的纯天然胶胶料进行了对比实验,结果如表2-9。从表2-9看出,随再生胶用量增加胶料的硬度也增加,但天然胶/再生胶为80/20时,硬度增加不大,与天然胶基本相当。随再生胶用量增加胶料的拉断伸长率下降。拉伸强度随再生胶用量增加开始时上升,然后下降;天然胶/再生胶为80/20时拉伸强度为25.4MPa,比不加再生胶时上升了1.1MPa;比例为60/40时为24.1MPa,比不加再生胶时的拉伸强度基本相当;比例为5050时为23.8MPa,比不加再生胶时降低了0.5MPa。以上的试验结果大大不同于传统的再生胶。传统再生胶掺用到天然胶中后,胶料的拉伸强度等综合性能都比纯天然胶差。这可能是该再生胶的结构发生变化所致。也就是说,传统再生胶结构存在大量的小“破碎状”的、含有交联结构的或含有炭黑结合胶结构的“硫化胶粒”或“炭黑凝胶粒”,该结构与天然胶相容性差或不相容,呈相分离结构,所以胶料性能比天然胶差;而本项目的再生胶,由于采用了特殊配方和工艺,使结构发生了变化,“破碎状”的“胶粒”变小或消失,与天然胶相容性变好或消失的“炭黑凝胶粒”中的炭黑在天然胶中起到补强作用,使强度提高所致吧。由于该再生胶硬度比传统再生胶硬度低、与天然胶的相容性好,故暂时将该再生胶称为“低硬度、高相容性再生胶”。从实验结果可以看出,该再生胶的出现,大大提高了再生胶的使用价值,变再生胶掺用后物理机械性能降低为提高。随着该课题研究深入,有可能催生出一种再生胶新品种。三、制作满足硬度、高透气性、拉断伸长率的再生胶(1)在一定配方和工艺条件下,随脱硫温度升高,再生胶硬度下降、拉伸强度下降、拉断伸长率降低。(2)在一定配方和工艺条件下,随脱硫温度升高,再生胶粘着性增加,当脱硫温度为240-260℃左右时,再生胶脱硫时排料困难,炼胶粘辊。(3)采用专门配方和工艺,可以制作出硬度为40-45邵尔A的再生胶,即低硬度、高相容性再生胶。(4)天然胶与低硬度、高相容性再生胶并用时,随该再生胶用量增加胶料的硬度增加、拉断伸长率下降,这与传统再生胶基本一致。但是拉伸强度随再生胶用量增加开始时上升,然后下降