密炼机橡胶混炼工艺的瞬时功率控制法论文_周立伟

密炼机橡胶混炼工艺的瞬时功率控制法论文_周立伟

双钱集团(新疆)昆仑轮胎有限公司 新疆乌鲁木齐 800032

摘要:混炼是生产橡胶过程中嚴重要的环节,目的是把生胶和其他原料混合均匀,制作成混炼胶。混炼工艺直接影响橡胶制品的性能。湿法混炼相比传统的干法混炼,克服了粉尘污染、能耗大等缺点,且制成品性能也优于干法混炼做成的橡胶制品。本次论述分析了湿法混炼的优势、技术方案以及炭黑混炼、白炭黑混炼、石墨烯混炼以及其他填充物的湿法混炼硏究进程,对充分发挥湿法混炼节能环保、白炭黑填充霣高、橡胶制品性能好的技术特点具有积极意义。有利于我国橡晈生产企业进行技术升级,提高生产效率,提升产品性能,促进全社会的节能减排。

关键词:湿法混炼;天然橡胶;白炭黑:炭黑;橡胶轮胎

前言

简单来说,湿法混炼是将炭黑、白炭黑等填充物制成水分散体,经过液态融合、凝聚、脱水、干操等步骤生产像胶的方式。早在20年前,德国就开发了这项技术。在我国,东北助剂公司是最先生产橡胶促进剂的公司,自湿法混炼技术出现后一直保持高度关注。

1 湿法混炼的优势

1.1 绿色工艺,节能环保

与传统的干法混炼相比,湿法混炼技术通过连续混炼,将整个程序简化,降低了在设备、人力和资源上的投入,大大减少了炼制成本,对水资源以及废旧物资实现了再利用,给企业的全面发展带来了巨大的经济效益与社会效益。根据我国橡协中心的相关检测报告,湿法比干法的能源消耗平均低了30%。普通像胶工厂生产一吨混炼像胶的耗电量为400kW.h,我国仅生产轮胎对橡胶的年需求量就有560万t。因此使用湿法混炼技术能够带来非常可观的节能效益。

1.2 白炭黑含量增加,制造绿色轮胎

绿色轮胎是指通过提高白炭黑的填充量,能够降低轮胎15%-20%的滚动阻力,可节省汽车耗油量的5%-7%,从而降低CO:的排放量。传统的混炼技术添加白炭黑的能力较低,湿法混炼技术能在液态条件中提高白炭黑的添加量。目前,我国的企业可以做到在100份天然橡胶中添加5060份白炭黑,远远高于传统方法的30份添加极限。

1.3 增强橄胶性能

据我国橡协中心的检测与实验发现,湿法像胶中炭黑的分散度比干法高出一到两个级别,并且湿法混炼中未经塑炼的分子量较高,炼制的橡胶有明显的性能提升:拉伸强度达到25MPa,比干法混炼的20MPa提高了20%;弹性比干法提高了15%^-20%;生热下降了20%}30%;抗撕裂及耐切割的能力具有明显提高;门尼站度降低约10个门尼值,提高了橡胶的加工性能。

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2 湿法混炼的主要技术

湿法混炼技术生产橡胶具备诸多优势,在日常的混炼生产中,为了提高生产效率,实现智能化、自动化生产,我国的橡胶生产企业还研发了以下技术:利用化学和物理的方式,将白炭黑制成亲水亲油的水分散体,在特制的混合器中与改性过的胶乳充分混合;在絮凝工段实用新型的无酸工艺,大幅减少生产中的废水排放,生产用水减少50%,并将该工段需要的占地面积大幅减少;使用热风干燥的新技术,通过挤压的方式进行脱水、干燥以及造粒,烘干时间节约了一半;生产线自动化技术,自动完成称量、压块和包装工作。湿法混炼自动化生产技术包含动态共沉、无酸絮凝、热风干噪及自动化技术,将橡胶生产从传统的农机作业转向工业化的机械自动生产模式,可以降低成本,芍约能源,减少工业三废的排放,是橡胶生产技术革命性的突破,拥有巨大的经济效益与社会效益,市场应用前景广阔。

3 湿法混炼的研究进程

3.1 炭黑混炼

炭黑是最早的橡胶混炼填充材料。到了2001年发展到连续液态混炼技术,将粒体炭黑加人到填料液中,用高压的方式射人到乳胶凝聚器中,使炭黑和乳胶进行强力融合。使用这种方法混炼的橡胶材料。特点是炭黑分散度高、抗切割性以及耐磨性较好。目前我国在炭黑混炼最新的成果是:第一点,炭黑在水介质的分散程度有很大程度的提高;第二点,连续脱水技术实现了高炭黑填充的脱水处理;第三点,一体化生产,利用炭黑生产产生的CO对混炼进行絮凝,产生的热量用于干噪脱水,达到了资源的循环利用,提高了资源的利用率,减少了排放量。

3.2 白炭黑混炼

使用白炭黑填充制作的轮胎相比炭黑填充,具有滚动阻力更小、胶料滞后损失更低、杭湿抗滑能力更强的优点。白炭黑填充补强的橡胶轮胎被称之为绿色轮胎。白炭黑通过湿法混炼在水中分散,和乳胶充分融合。和干法混炼相比,具有低污染、低能耗、效果佳的优势。湿法混炼技术解决了白炭黑和像胶间相互作用弱的技术难题,为制作绿色轮胎提供了技术保障。

目前,白炭黑的湿法混炼技术分为三种:乳液共沉法、乳液共凝法和溶胶一凝胶法。乳液共沉法工艺最简单,是目前应用最广泛的混炼技术,通过使用分散剂、偶联剂与防沉剂,让白炭黑在水介质中分布均匀,通过机械力和乳胶融合。与共沉法不同,乳液共凝法选用的白炭黑在乳液状态下直接使用,不经过干燥程序,性能上可以得到大幅提升。溶胶一凝胶法分为两个步骤:第一步把前驱体注人像胶的基体;第二步进行水解与缩合反应,生成白炭黑粒子。通过这种方法白黑炭分布均匀,性能最好,是最新的技术思路。

3.3 石墨烯混炼

通过湿法混炼把石墨烯填充到橡胶中,能改善石墨烯和橡胶的结合性,并且不需要添加有机溶剂,对环境的破坏较小,有利于绿色生产。乳液共沉法制作的复合材料导电性及导热性更好,通过机械混合法制作的材料无法形成网络结构,性能较差。经相关研究发现,通过热压硫化使石墨烯围绕橡胶粒子形成隔离网,而进行机械混合会将石墨烯网络破坏,会形成石墨烯分布均匀的橡胶材料。

3.4 其他添加物混炼

目前,我国的湿法混炼对其他填充物也有很大的突破,高岭土、稀土等填充物进行湿法混炼也有很大进展,具体的研究成果有:稀土与高岭土掺杂界面稳定,在NR基体中分布均匀;填充硫可以增加橡胶的拉伸强度;错化合物可以明显提高对高岭土的掺杂改性能效。

4 结束语

现阶段,我国的湿法混炼技术已经具有重大突破,取得了许多成就。首先,对不同的水乳液配置方式进行了研究,优化了湿法混炼的配方;其次,对后期处理工艺进行了探究;最后,多家企业设计了自动化的湿法混炼生产线,并取得了良好的效果。

参考文献:

[1]吴学斌何磊.优化混炼工艺降低混炼能耗[J].橡胶科技市场.2009(07)

[2]刘强赵建林单震等.中心分流式低温一步法混炼工艺[J].橡胶科技.2014(05)

论文作者:周立伟

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第17期

论文发表时间:2017/11/22

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