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GMT技术:活化剂在乙丙橡胶再生中的研究

 

    乙丙橡胶广泛应用于耐热输送带、电线电缆、防腐衬里、密封垫圈、门窗密封条、桥梁减震器和建筑防水卷材等。其大量使用带来大量残次品和废旧橡胶制品的堆积,如何实现乙丙橡胶的循环使用,是科研工作者面临的巨大挑战。再生胶的研制是实现废旧橡胶再利用的方法之一。在橡胶的再生过程中,橡胶再生活化剂的使用可大幅缩短再生时间、改善再生工艺性能、减少再生软化剂的用量、提高再生橡胶的质量。本文主要探讨活化剂对乙丙橡胶再生性能的影响。

 一 实验部分

1.原材料


    废旧乙丙橡胶:收集企业残次品;活化剂:莱芜市红象科贸有限公司;其他配合剂均为一般工业品。


2.实验设备

    XSM-1/20-80密炼机上海科创橡塑机械设备有限公司;XK-160开放式炼胶机无锡市第一橡塑机械有限公司;GT-7080S2门尼黏度仪台湾高铁科技有限公司;GT-M2000A无转子硫化仪台湾高铁科技有限公司;QLB-50D∕Q双层电热平板硫化机无锡市第一橡塑机械有限公司;A1-7000-GD高低温拉力试验机台湾高铁科技有限公司。


3.再生胶的制备及检验

    除去乙丙废旧橡胶的表面杂质,裁切成小片。将其在XK-160开放机(辊距为1.0mm,辊温为45℃-65℃)进行上破碎,制得较粗的胶粒。将胶粉和再生配合剂置于高速搅拌机中混合均匀后,分别在开炼机和密炼机中进行橡胶再生。

    将研制好的再生胶根据国家标准再生橡胶的检验配方进行配合,在开炼机上(混炼条件辊距是1.0mm,辊温是45℃-65℃),依次加入乙丙橡胶再生胶和各种配合剂,混合均匀后薄通下片。常温停放(8h以上)后硫化(硫化条件为170℃×15MPa)。

    按照GB/T1232.1-2000测试再生胶的门尼黏度,按照GB/T528-2009测试再生胶的拉伸性能,按照GB/T533-2008测试再生胶的密度。

二 结论与讨论

1.活化剂对开炼机再生乙丙橡胶性能的影响

    开炼机利用两个辊筒不同线速度的相对回转,使胶料在辊隙中由于梯度和辊筒温度的作用受到强烈的剪切和撕裂,使橡胶分子链发生机械断链或氧化断链。本文首先探讨了利用开炼机的机械剪切力、活化剂对乙丙橡胶再生胶性能的影响。先将废旧乙丙橡胶胶粉和再生配合剂混合均匀后,置于高温开炼机上进行再生。再生条件为辊温70℃,辊距1mm,薄通60次。

    由图1可以看出,随着活化剂420/480用量的增加,利用开炼机再生的乙丙橡胶门尼黏度逐渐降低,拉伸强度和拉断伸长率总体趋势是上升的,密度总体下降。这可能是因为废旧乙丙橡胶和活化剂在高温开炼机剪切的作用下,均产生自由基。活化剂产生的自由基和橡胶大分子的自由基相结合,阻止了橡胶分子链断链后再聚合,起到了加快降解作用。


 

2.活化剂对密炼机再生乙丙橡胶性能影响


    密炼机再生工艺是我国近年研发的新兴再生工艺。在密炼机中,将再生胶及其再生配合剂加入到密炼室后,密炼室中的两个转子以不同转速,相向转动。胶料在密炼室内的高温、高压下的剪切、撕拉、搅拌、折卷和摩擦等捏炼作用下,胶料中的C-C键或C-S键产生机械断链和氧化断链。密炼机再生工艺因其再生时间短,耗能低,污染小,正逐步取代传统的高温动态再生工艺。本文设置密炼机的再生温度为190℃,再生时间为30min。


    由图2可以看出,采用密炼机再生乙丙橡胶,随着活化剂用量的增加,再生胶的门尼黏度逐渐降低,拉伸强度和拉断永久变形逐渐增加,密度在活化剂4201.5份时出现波动,总体趋势下降。废旧乙丙橡胶在密炼机中再生时,再生温度达到190℃,分子运动加快,再生活化剂活化速度提高,产生橡胶大分子和活化剂的自由基速度提高,活化剂自由基稳定,橡胶大分子自由基的速度提高,再生效率提高,再生胶性能提高。


 三 结  论

    1.随着活化剂420/480用量增加,利用开炼机再生的乙丙橡胶门尼黏度逐渐降低,拉伸强度和拉断伸长率总体趋势是上升的,密度总体下降。在活化剂480用量2.5份时,再生胶的门尼黏度、拉伸强度、拉断伸长率和密度分别为85、8.67MPa、177%和1.22g/cm3

    2.采用密炼机再生乙丙橡胶,随着活化剂用量的增加,再生胶的门尼黏度逐渐降低,拉伸强度和拉断永久变形逐渐增加,密度在活化剂4201.5份时出现波动,总体趋势下降。在活化剂480用量2.5份时,再生胶的门尼黏度、拉伸强度、拉断伸长率和密度分别为72、9.27MPa、231%和1.22g/cm3

 

 

 

 

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