三元乙丙橡膠活性膠粉研制

吳兵楊靜，章于川（.安徽安大中鼎橡膠技術(shù)開發(fā)有限公司，安徽合肥30088；.綠色高分子材料安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽合肥3060）

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三元乙丙橡膠活性膠粉研制

吳兵1，2楊靜1，章于川2
（1.安徽安大中鼎橡膠技術(shù)開發(fā)有限公司，安徽合肥230088；2.綠色高分子材料安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽合肥230601）

摘要：與再生膠的生產(chǎn)相比，膠粉生產(chǎn)流程簡化，對(duì)環(huán)境友好。通過自行設(shè)計(jì)的粉碎設(shè)備生產(chǎn)出三元乙丙橡膠膠粉，并在生產(chǎn)過程中對(duì)膠粉進(jìn)行活化改性處理，得到粒徑60目以上，絨球狀，比表面積達(dá)0.41 m2/g的活性膠粉。將該膠粉摻雜到相應(yīng)的混煉膠中，當(dāng)摻雜比例達(dá)到30%時(shí)，制品仍能保持較好性能。

關(guān)鍵詞：廢橡膠；膠粉；活化改性

廢舊橡膠屬于熱固性聚合物材料，處理好了是可再生資源，處理不好則變?yōu)橛卸?、有害的垃圾?］。我國目前廢舊橡膠的利用率與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還有很大的差距。加快提高廢舊橡膠的綜合利用水平，是橡膠行業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)所面臨的重要任務(wù)。國內(nèi)目前廢舊橡膠利用還是以再生膠生產(chǎn)為主，但在脫硫、水洗、精煉等工序中會(huì)產(chǎn)生廢水、廢氣二次污染。從20世紀(jì)80年代末期起，歐美主要工業(yè)國家均停止通用型再生膠的生產(chǎn)，進(jìn)入膠粉直接應(yīng)用階段，并取得了舉世矚目的成效，膠粉產(chǎn)量在逐年增加，且膠粉的應(yīng)用范圍比再生膠廣泛［2-4］。

膠粉是廢舊橡膠在粉碎機(jī)械的復(fù)雜的力作用下，產(chǎn)生了由大量硫化橡膠碎片顆粒組成的粉體，是一種由交聯(lián)結(jié)構(gòu)的橡膠大分子、補(bǔ)強(qiáng)炭黑、惰性填料以及多種助劑等組成的材料，其表面呈惰性。膠粉在與膠料摻混時(shí)，存在硫化劑、促進(jìn)劑和軟化劑遷移的問題。但如果在膠粉中添加飽和量的硫化促進(jìn)劑和適量的活性改質(zhì)劑，均勻分散在膠粉顆粒表面，再摻入膠料時(shí)，膠粉與膠料的邊緣區(qū)域均衡了分散相的反應(yīng)能力，則可有效減弱硫化劑的遷移。在硫化過程中，膠料中各相區(qū)硫化劑濃度更趨于連續(xù)，分散相的交聯(lián)程度也比較高［5］。

采用自制設(shè)備生產(chǎn)廢舊三元乙丙橡膠膠粉，并在生產(chǎn)過程中用自行調(diào)配的活性改質(zhì)劑對(duì)膠粉進(jìn)行改性，得到性能較為優(yōu)異的活性膠粉。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器設(shè)備

廢橡膠粉碎設(shè)備，自行研制；Sirion 200型掃描電鏡，美國FEI公司；ASAP2020M+C型孔隙和比表面吸附儀，美國Micromeritics公司；AL-7000S型拉力試驗(yàn)機(jī)，臺(tái)灣高鐵公司；LX-A型邵爾A型硬度計(jì)，上海六菱儀器廠；401B型熱空氣老化試驗(yàn)箱，無錫蠡園電子化工設(shè)備有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)原料

廢舊三元乙丙橡膠、活性改質(zhì)劑活性膠粉生產(chǎn)工藝，見圖1。

圖1　活性膠粉生產(chǎn)工藝圖

自行研制粉碎設(shè)備的整個(gè)機(jī)筒分為6個(gè)區(qū)域：進(jìn)料區(qū)、剪切區(qū)、細(xì)磨區(qū)、擠壓區(qū)、高溫區(qū)和釋壓區(qū)。積木式螺桿使膠粒在機(jī)筒中受到了擠壓、剪切、研磨等強(qiáng)應(yīng)力的作用，并經(jīng)歷了升溫、冷卻、加壓、釋壓的各個(gè)過程，以致膠粒在加工過程中發(fā)生了復(fù)雜的物理、化學(xué)及機(jī)械力化學(xué)的反應(yīng)。

活性改質(zhì)劑是低分子量聚四氟乙烯、促進(jìn)劑、防焦劑、軟化劑、有機(jī)酸等原料的混合物，其使用比例約為膠料的1.5%。

2　表征

2.1比表面積測試

對(duì)生產(chǎn)出的EPDM活性硫化膠粉，用孔隙和比表面吸附儀對(duì)其比表面積進(jìn)行了測定，測試結(jié)果見圖2。

圖2　EPDM活性膠粉比表面測試結(jié)果

2.2表面形貌表征

對(duì)生產(chǎn)出的EPDM活性硫化膠粉，應(yīng)用掃描電鏡對(duì)其表面形貌進(jìn)行了表征，具體結(jié)果見圖3。

圖3　EPDM活性膠粉電鏡照片

3　性能測試

將生產(chǎn)出的EPDM活性膠粉按一定比例與E6203K（三元乙丙混煉膠的企業(yè)編號(hào)）配方的EPDM膠料混合，制備樣片，見表1。

表1　添加EPDM活性膠粉的E6203K硫化樣片測試結(jié)果

4　結(jié)論

（1）從圖2測試結(jié)果可以看出，EPDM活性硫化膠粉比表面積可達(dá)0.41 m2/g。生產(chǎn)過程中，膠粉表面以及其內(nèi)部孔穴中低分子物質(zhì)在一定溫度下形成揮發(fā)性物質(zhì)。同時(shí)，生產(chǎn)過程中脈動(dòng)壓力和熱量的增加不僅對(duì)橡膠的粉碎有幫助，而且還有利于揮發(fā)性物質(zhì)的氣體飽和，這樣可以促使膠粉表面多孔形狀的形成，增大了比表面積，提高膠粉與原膠的相容性及界面結(jié)合力。

（2）圖3分別是放大1 000，10 000，20 000倍的膠粉電鏡照片，可以明顯看出，研制的活性膠粉類似膨脹的“爆米花”或似一個(gè)蓬松的“絨球”狀，其表面結(jié)構(gòu)是有無數(shù)凹凸、多微裂紋的，具有較好的表面性能，在硫化過程中其可與原膠達(dá)到更好的相容性，并形成強(qiáng)的界面結(jié)合力。

（3）對(duì)于在膠料中摻混膠粉后制得的硫化膠來講，膠粉仍保持著其原先的粉碎形態(tài)分散在硫化膠中，因此這種硫化膠具有非均相結(jié)構(gòu)。它在受到外力作用時(shí)，其表面與內(nèi)部的應(yīng)力是不均勻的，從而影響到硫化膠的各項(xiàng)性能。大量摻用膠粉則會(huì)使硫化膠的拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長率、耐磨性能等降低，生產(chǎn)的橡膠制品易發(fā)生龜裂、切斷等質(zhì)量問題。從表1中可以看出，經(jīng)過表面活化改性的高目數(shù)膠粉，不僅可大大提高在膠料中的摻用量，而且硫化后橡膠的理化、力學(xué)等綜合性能均較好。測試數(shù)據(jù)顯示，添加30%80目膠粉后，硫化膠物性基本無變化；添加20%60目膠粉，因粒徑較大，硫化膠強(qiáng)度略有變化。

參考文獻(xiàn)

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［5］蔣濤，鄒國享，程時(shí)遠(yuǎn).$膠粉的活化改性及其在彈性體中的應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.彈性體，2003，13（2）：47-51.

中圖分類號(hào)：X783.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-0912（2016）05-0033-03

作者簡介：吳兵（1981-），男，安徽合肥人，工程師，研究方向：橡塑材料配方、新型功能性助劑。

收稿日期（2016－04－11）

Development of active EPDM rubber crumb

WU Bing1，2，YANG Jing1，ZHANG Yuchuan2
（1.Anhui An Da Zhong Ding Rubber Technology Development Co.，Ltd.，Hefei 230088，China；2.Anhui Province Key Laboratory of Environment-friendly Polymer Materials，Anhui University，Hefei 230601，China）

Abstract:Compared with the production of reclaimed rubber，rubber powder production process is simplified and environmentally friendly.Through self-designed equipment to produce EPDM powder，which in the production process has been activated modification，a particle size of 60 mesh or more，pompon，the specific surface area of 0.41 m2/g of the active gum powder has been obtained.The powder was doped to the appropriate mixed rubber，when the doping ratio of 30%，the product can still maintain good performance.

Keywords:scrap rubber；rubber powder；activated modification