開(kāi)煉機(jī)混煉程序?qū)Ρ╇?丁二烯硫化膠性能的影響*

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(中國(guó)石油蘭州化工研究中心，甘肅蘭州 730060 )

開(kāi)煉機(jī)混煉程序?qū)Ρ╇?丁二烯硫化膠性能的影響*

賈慧青，翟月勤，笪敏峰

(中國(guó)石油蘭州化工研究中心，甘肅蘭州 730060 )

丙烯腈-丁二烯硫化膠評(píng)價(jià)方法落后于國(guó)內(nèi)NBR技術(shù)發(fā)展的需求，該文評(píng)價(jià)了NBR物理和化學(xué)試驗(yàn)方法，研究了NBR硫化特性影響因素，確定了評(píng)價(jià)丁腈橡膠采用的配合劑，并通過(guò)試驗(yàn)確定了適用國(guó)內(nèi)評(píng)價(jià)NBR的開(kāi)煉機(jī)混煉標(biāo)準(zhǔn)程序。

丙烯腈-丁二烯橡膠，開(kāi)煉機(jī)，混煉，硫化特性

丁腈橡膠是由丁二烯和丙烯腈共聚制備的高分子彈性體，具有優(yōu)異的耐油性、耐熱性、氣密性等[1]，但其耐老化性、電絕緣性、抗龜裂和彈性等不理想，丁腈橡膠并用膠取長(zhǎng)補(bǔ)短，使用性能、工藝性能等綜合性能較好且成本低[2]，目前丁腈橡膠主要用于保溫發(fā)泡材料、膠管制品、密封件、膠輥及其它方面[3]。我國(guó)丙烯腈-丁二烯生產(chǎn)在過(guò)去十年間日益成熟，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大。目前國(guó)內(nèi)丁腈橡膠廠家國(guó)有企業(yè)和私有企業(yè)并存，因此對(duì)丁腈橡膠產(chǎn)品質(zhì)量的規(guī)范很重要。

《丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR)評(píng)價(jià)方法》是全面評(píng)價(jià)NBR的方法標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)石化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SH/T 1611-2004[4]根據(jù)IS0 4658∶1999[5]制定，落后于國(guó)內(nèi)NBR技術(shù)的發(fā)展和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO 4658∶1999/Amd.l∶2004(E)[6])，不能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)橡膠生產(chǎn)單位和用戶(hù)需求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原材料

NBR2907，中國(guó)石油蘭州石化公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

開(kāi)煉機(jī)：英國(guó)FARREL的VH-109型；平板硫化機(jī)：美國(guó)RCM公司″24×24″-100T；門(mén)尼粘度計(jì)：日本島津SMV 300RT型；硫化儀：阿爾法科技MDR2000；拉力機(jī)：英國(guó)INSTRON 5564型。

1.3 基本配方

SH/T 1611-2004《丙烯睛一丁二烯橡膠(NBR)評(píng)價(jià)方法》中的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)配方。

1.4 性能測(cè)試

按照GB/T 1232.1-2000測(cè)定NBR門(mén)尼粘度，測(cè)試溫度100℃；按照GB/T 4498-1995測(cè)定NBR灰分；按照GB/T 24131-2009測(cè)定NBR揮發(fā)分含量，按照GB/T 528-2009測(cè)定NBR 300%定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率。

2 結(jié)果與討論

2.1 生膠物理和化學(xué)試驗(yàn)

表1為生膠的物理和化學(xué)試驗(yàn)特性試驗(yàn)結(jié)果，從表1看出，GB/T 1232.1、GB/T 4498、GB/T 24131適用測(cè)定NBR的門(mén)尼粘度、灰分及揮發(fā)分，10次測(cè)定的極差小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限值。

表1 生膠的物理和化學(xué)試驗(yàn)特性試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Physical and chemical experiment results of raw rubber

續(xù)表1

序號(hào)生膠門(mén)尼粘度ML(1+4)100℃揮發(fā)分/%灰分/%5800 230 546800 230 547830 170 548810 240 549810 160 5610820 210 56最小值800 120 54最大值830 250 64標(biāo)準(zhǔn)偏差(s)10 040 03極差30 130 10CR0 95(10)4 500 190 13CR0 95(n)=f(n)s，f(10)=4 5

2.2 開(kāi)煉機(jī)混煉程序

在混煉過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，有些NBR膠料有脫輥現(xiàn)象，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)炭黑不能完全混入膠料中，導(dǎo)致混煉時(shí)間超過(guò)規(guī)定時(shí)間從而影響硫化膠性能。在研究ASTM D3187-2006與ISO 4658∶1999基礎(chǔ)上對(duì)ISO 4658∶1999開(kāi)煉機(jī)程序進(jìn)行修改，以增加混煉效果。修改前后的技術(shù)變化見(jiàn)表2。

表2 開(kāi)煉機(jī)混煉修改前后的程序Table 2 Mill mixing procedures before and after improvement

續(xù)表2

步驟編號(hào)修改前程序持續(xù)時(shí)間/min修改后程序持續(xù)時(shí)間/min修改目的h)炭黑完全加完后，割刀三次。2炭黑完全加完后，割刀三次。2i)將輥距固定在0 8mm，混煉膠打卷縱向薄通六次。2將輥距調(diào)至0 8mm，并使膠料打卷，縱向薄通六次。2j)調(diào)整輥距，將混煉膠壓成約6mm厚的膠片。調(diào)整輥距，將膠料按同一方向折疊過(guò)輥四次，壓成約6mm厚的膠片。1增加膠料捏合次數(shù)，膠料形成紋理效應(yīng)?？倳r(shí)間2324k)稱(chēng)量(見(jiàn)GB/T6038)，如果膠料質(zhì)量與理論值之差超過(guò)+0 5%或-1 5%，則棄去膠料，重新混煉。

修改后混煉程序有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)表2中b)步驟，將硬脂酸和氧化鋅一起添加，解決粒狀氧化鋅在滾筒上加入時(shí)的飛濺問(wèn)題；同時(shí)多混煉1min，解決硫磺與NBR相容差的問(wèn)題。

(2)表2中e)步驟，當(dāng)這部分炭黑完全加入后，將輥距由1.40mm調(diào)至1.65mm，解決炭黑在輥筒上停留時(shí)間長(zhǎng)，混煉效果差的問(wèn)題。

(3)表2中j)步驟，調(diào)整輥距，將膠料按同一方向折疊過(guò)輥四次，壓成約6mm厚的膠片，以保持同一的壓延方向。

2.3 開(kāi)煉機(jī)混煉程序?qū)BR硫化膠性能的影響

對(duì)NBR2907樣品，按修改前后開(kāi)煉機(jī)混煉程序試驗(yàn)，每個(gè)程序重復(fù)3次，每張硫化膠片制成5個(gè)啞鈴型試片，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3 看出，混煉程序修改后：300%定伸應(yīng)力中值偏高，方差相當(dāng)；拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率中值偏高，方差較小，重復(fù)性較好。

表3 開(kāi)煉機(jī)混煉程序修改前后試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Results before and after improving mill mixing procedures

續(xù)表3

項(xiàng)目序號(hào)修改后混煉程序ISO混煉程序重復(fù)1重復(fù)2重復(fù)3重復(fù)1重復(fù)2重復(fù)3扯斷伸長(zhǎng)率/%14544754554755214512464493471314445444345946348241233038244684604993795024535498474437432493522中值464474471412458451方差17 413 124 060 676 949 2

3 結(jié)論

(1)GB/T 1232.1、GB/T 4498、GB/T 24131適用測(cè)定NBR的門(mén)尼粘度、灰分及揮發(fā)分。

(2)修改后的開(kāi)煉機(jī)混煉效果有所提高，混煉程序更加科學(xué)。

(3)混煉程序修改后，300%定伸應(yīng)力中值偏高，方差相當(dāng)；拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率中值偏高，方差較小，重復(fù)性較好。

[1] 顧超英.丁腈橡膠產(chǎn)需與市場(chǎng)前景分析[J].國(guó)外塑料，2013，31(3)：43-47.

[2] 肖瑞，魏海洋，張霖，等.丁腈橡膠研究進(jìn)展[J].杭州化工，2012，43(2)：8-10.

[3] 王興剛，齊永新，彭仁蘋(píng)，等.我國(guó)丁腈橡膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[J].高分子通報(bào)，2016(4)：1-16.

[4] SH/T 1611-2004 丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR)評(píng)價(jià)方法[S].

[5] ISO 4658∶1999 Acrylonitrile-butadiene rubber(NBR)—Evaluation procedure[S].

[6] ISO 4658∶1999/Amd.l∶2004(E)Acrylonitrile-butadiene rubber (NBR) —Evaluation procedure AMENDMENT [S].

ImpactofMillMixingProceduresonthePerformanceEvaluationofNBR

JIA Hui-qing，ZHAI Yue-qing，DA Min-feng

(Lanzhou Petrochemical Research Center，Lanzhou 730060，Gansu，China )

The NBR evaluation method couldn’t meet the technology development in China. In the paper，the NBR physical and chemical experiments were examined. Impact factors on NBR cure characteristics were studied and the compounding ingredients were determined. The mill mixing procedures for NBR were achieved.

acrylonitrile-butadiene rubber，open mill，compounding，cure characteristics

TQ 333.7

國(guó)標(biāo)委2014年第二批國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目(編號(hào)20142682-T-513)