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常压连续法与高压动态法生产更生橡胶的商量

时间:2018-07-18 来源:中国轮胎循环哄骗网 点击:

常压连续法与高压动态法生产更生橡胶的商量
朱信明1    吴   浩2
(1徐州工业事业技术学院,221140,江苏徐州;2徐州汉邦橡胶有限公司,221140,江苏徐州)
摘 要:相同橡胶粉及助剂,采用连续法和动态法缔造更生橡胶,测试更生橡胶的交联密度、橡胶烃含量、亡故效用并明晰;收成评释:两种更生橡胶的交联密度比硫化胶的低一个数目级,连续法更生橡胶交联密度比动态法稍小,橡胶烃含量稍高,连续法更生橡胶的工艺效用和物理机械效用优于动态法更生橡胶。本文还对两种步调的环保题目作了浅析,并提出了统治污染“一峻厉、二去除、三低温、四负压、五焚烧”的首倡。
关健词:更生橡胶、交联密度、橡胶烃含量、亡故效用、污染统治
 
近年来,有关常压连续法(以下简称“连续法”)与高压动态法(以下简称“动态法”)生产更生橡胶的议论在行业内无间没有中止过,连续法认为:该法具有连续生产、自动化程度高、节省人力,成本低,无压力容器、寂静可靠,无废水、废渣、废气,绿色环保,创世棋牌效用好等特征,可以替代动态法;动态法认为:该法具有创世棋牌德料卓越、工艺简单、投资少、能耗低、脱硫充足、装置效用平定、橡胶粉粒度适用宽和对废橡胶种类适应性强[1],生产境况畅速环保请求等特征,各种方面优于连续法。由此不难看出,两种步调都是强调的各苟且宜,没有指出错误。实习生产中如何呢?调研发觉,目前行业中连续法约占10%,动态法约占80%以上,很众企业虽然也上马了连续法生产线,但基本上都处于暂息状况。究其原因,主若是连续法创世棋牌效用较低、平定性差,环保方面虽有厘革,但生产境况仍有异味,这也是行业协会虽然无间发起“以机代罐”,但没有向国家主管部门报告和下文箝制动态法的主要原因。本文作者对应以上题目进行了关连商量。
1  施行
1.1  原材料
废橡胶为11.00规格以上的钢丝子午线轮胎胎面橡胶粉,软化剂为石油沥青、松香、活化剂480、硫磺、促使剂、硬脂酸为工业品。
1.2  主要发觉和仪器
脱硫反响罐,容积2L,压力10Mpa,教唆机掌握转速和温度,罐内部反响状况可视频,全程自动记录,发觉与装置自制;常压连续塑化机为山东金山塑化机有限公司创世棋牌;开炼机(速比可调理)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创世棋牌;电子拉力测试机JDL-2500N,门尼粘度测试机,均为高铁科技股份有限公司创世棋牌;橡胶硬度计,邵尔氏LX-A,厚度仪WHT-10A为江都市真威测试机械有限公司创世棋牌;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;橡胶烃含量测定(热解法)装置,自制;交联密度测定(平衡溶胀法)装置,自制。
1.3  配方
连续法更生橡胶配方:22目橡胶粉,100;活化剂480,1-1.5;软化剂,18-22。
动态法更生橡胶配方:22目橡胶粉,100;活化剂480,0.2-1;软化剂,16-23;松香,1-3;水,20-30。
1.4  更生橡胶制备工艺
连续法工艺:通过螺旋将橡胶粉连续送入塑化机,在搅拌段将加热熔融的按配方比例的软化剂和活化剂平均喷入橡胶粉中,并在搅拌段完成橡胶粉与助剂的平均混合,参加塑化段更生,更生前提为温度(螺旋温度)230-245℃,时间40-60min;出料段用水冷却降温,出料温度40-50℃;参加精炼工段,得到更生橡胶创世棋牌。
动态法工艺:将橡胶粉、活化剂、松香和自来水出席脱硫罐中,加热使物料升温到220-245℃,压力为2.5-3.8 MPa,保压0-20分钟;排气卸压、出料、精炼得到更生橡胶。
1.5 明晰测试
(1)更生橡胶亡故效用测试:按《GB/T 13460-2008 更生橡胶》尺度对更生橡胶的化学含量、门尼黏度、拉伸效用等测试。
(2)更生橡胶交联密度测定:用自制的交联密度测试装置,按平衡溶胀法测得胎面硫化胶和两种更生橡胶的交联密度教唆参数,由(1)式求得2
                                             (1)
式中:γ- 交联密度( mol/ cm 3 ) ;
V s - 溶剂的摩尔体积( cm3 / mol);
Vr- 溶胀试样中硫化胶的体积分数,可按(2)式教唆;
λ- 纠合物和溶剂的相互感化参数3,对天然橡胶-苯模样, λ为0.421;
                            (2)
式中:Wd - 溶胀试样干燥后的质料(g);
Ws - 试样溶胀后的质料(g);
W0 - 试样起始质料(g);
b- 配方中扩充物的质料分数;
ρr - 橡胶密度(g/cm3);
ρs - 溶剂密度( g/cm3 )
(3)更生橡胶烃含量测定:按《HG/T 3837-2008 橡胶总烃含量的测定,热解法》化工行业尺度(HG),用自制的装置测定,收成由(3)式求得。
                                                   (3)
式中:m0-试样的质料(g);
m1-石英舟加抽提后试样的质料(g);
m2-在氮气中加热后石英舟和内容物的质料(g);
2  收成与议论
2.1更生橡胶亡故效用测试收成与明晰
测试收成睹表1。由表1看出动态法和连续法生产的更生橡胶亡故效用都达到《GB/T 13460-2008 更生橡胶》尺度中TA1的效用指标,也就是说两种步调都能生产出高强力更生橡胶。从具体数据看出连续法更生橡胶各项效用稍优于动态法更生橡胶,其中加热减量低于动态法8倍,这是因为连续法所用的软化剂、活化剂都进行了高温熔融统治,低分子物质大量削弱,并且配方中没有水,所以加热减量较低,这对削弱橡胶制品的微孔,引申橡胶制品的效用分外有利。在连续法更生橡胶门尼黏度(58)比动态法更生橡胶门尼粘度(61)低3个门尼值状况下,拉伸强度和拉断延长率分别提高6.5%和8.3%,由此看出连续法更生橡胶的工艺效用和物理机械效用都优于动态法更生橡胶,据相识目前行业中有10众条连续法更生橡胶生产线运转浅白,效用平定。
表1          更生橡胶的亡故效用比较
项目 动态法更生橡胶 连续法更生橡胶 尺度值(TA1)
加热减量,% 0.8 0.1 ≤1.0
灰分,% 7.3 4.2 ≤10
丙酮抽出物,% 8.9 7.8 ≤18
密度,(g/cm3 1.17 1.16 ≤1.18
门尼黏度,[ML(1+4)100℃] 61 58 ≤95
拉伸强度,MPa 14.3 15.3 ≥14
拉断延长率,% 440 480 ≥420
 
2.2更生橡胶交联密度测试收成与明晰
分别对连续法和动态法更生橡胶及胎面硫化胶,按交联密度平衡溶胀法测试,按公式(2)、公式(1)教唆,收成睹表2。由表2看出:胎面硫化胶交联密度为2.78×10-4 mol/cm3,连续法和动态法更生橡胶分别为6.31×10-5和5.58×10-5 mol/cm3,由此看出更生橡胶的交联密度比硫化胶的低一个数目级,解析都达到了较好的更生。而连续法的交联密度比动态法的稍小一些,这也解析其门尼黏度也稍小一些的原因所在,表现出连续法的工艺加工效用较好。
表2         硫化胶、更生橡胶交联密度对比
胶种 胎面硫化胶 动态法更生橡胶 连续法更生橡胶
交联密度mol/cm3 2.78×10-4 6.31×10-5 5.58×10-5
 
2.3更生橡胶烃含量测试收成与明晰
分别对连续法和动态法更生橡胶及胎面硫化胶,按《HG/T 3837-2008》测试其橡胶烃含量,收成睹表3。由表3看出:胎面硫化胶橡胶烃含量(58.4%)比连续法更生橡胶(53.3%)和动态法更生橡胶(51.7%)都高。这是胎面硫化胶中没有软化剂等辅料,而两种更生橡胶出席了较众的软化剂等辅料所致。而连续法更生橡胶比动态法的橡胶烃含量稍高些,这可能是动态法更生时橡胶烃破坏较大所致。连续法更生橡胶橡胶烃含量稍高,其物理机械效用比动态法稍好些。
表3        硫化胶、更生橡胶橡胶烃含量对比
胶种 胎面硫化胶 连续法更生橡胶 动态法更生橡胶
橡胶烃含量,% 58.4 53.3 51.7
 
2.4连续法与动态法污染统治浅析及首倡
更生橡胶的二次污染,对境况构成了较大的破坏,这是行业界的一大顽疾,自更生橡胶变成财产以来人们对更生橡胶的污染统治就没有中止过,先后淘汰了酸法、碱法、酸碱法、油法、水油法等污染风险的工艺。动态法是国外20世纪70年代、国内20世纪80年代末90年代初应用的一种更生新工艺,减轻了更生橡胶的二次污染,国内无间沿用至今;连续法是中国2007-2008年创造的一种更生新工艺,经过10余年的陆续厘革立异,发觉已经成熟平定;两种步调较好地统治了废水、废渣、噪音的污染,但废气题目还没有基本统治。国外的统治步调是摒弃更生橡胶而转为橡胶粉,我国国情是必须用大量的更生橡胶替代橡胶资源的不足,而不能轻易放弃更生橡胶财产,于是环保题目成为重中之重的大题目。是否能根治更生橡胶的污染题目呢?本文认为是能做到的。目前在行业内已有胜利的企业先例。首倡其统治次第大致有以下几点,简称:一峻厉、二去除、三低温、四负压、五焚烧。
一峻厉:即峻厉掌握原材料,不用有污染的软化剂和活化剂等材料。
二去除:即去除橡胶粉中的细橡胶粉,特为连续法使用的橡胶粉应该过筛,将40-60目以下的细橡胶粉筛除,防止细橡胶粉过早明晰产生有害气体。
三低温:即“低温更生”、“低温出料”和“低温精炼”;是指连续法更生温度不宜过高,一般掌握物料温度为155-170℃,更生程度可通过延长时间步调统治;连续法和动态法的出料温度和精炼温度尽量低,一般出料温度40-50℃,精炼温度70℃以下;
四负压:即“负压熔融”“负压更生”和“负压出料”。是指连续法和动态法在加热熔融软化剂和活化剂时应在密封容器中进行,用真空泵抽出热熔产生的有害气体,即容器内为负压状况;连续法更生进程中,抽出塑化机内部的有害气体,即机体内为负压状况;动态法出料前应充足冷却并抽出罐内的有害气体,即出料前罐内为负压状况。
五焚烧:即对原料统治、更生进程、精炼进程抽出辘集的有害废气高温焚烧,使其变成无害的水和二氧化碳。
3  结论
在相同橡胶粉和助剂材料下,连续法更生橡胶门尼黏度(58)比动态法低3个门尼值,拉伸强度和拉断延长率分别提高6.5%和8.3%,连续法更生橡胶的工艺效用和物理机械效用优于动态法更生橡胶。
连续法和动态法更生橡胶的交联密度比硫化胶的低一个数目级,都达到了较好的更生。而连续法的交联密度比动态法的稍小一些,表现出连续法的工艺加工效用较好。
胎面硫化胶橡胶烃含量比更生橡胶的高,连续法更生橡胶橡胶烃含量比动态法更生橡胶橡胶烃含量稍高,其物理机械效用比动态法的稍高些。。
采用合理的污染统治次第,动态法和连续法的环保题目能得到统治。
参考文献
[1]朱信明、辛振祥等,更生橡胶-原理·技术·应用[ M ],北京:化学工业出版社,2016。
[2]Flory P J, Rehner J J. Statistical Mechanics of Cross-linked Polymer Networks (Ⅱ): Swelling, J. Chem. Phys,1943, 11: 521〜526.
[3] LRG 特雷劳尔, 王梦蛟译, 橡胶弹性物理学 [M],北京: 化学工业出版社, 1982。
第一作者:
朱信明,男,徐州工业事业技术学院教授。

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