趙志正 (中橡集團(tuán) 西北橡膠塑料研究設(shè)計(jì)院，陜西 咸陽712023) 編譯

用合成橡膠生產(chǎn)中的廢料制造膠粉

趙志正 (中橡集團(tuán) 西北橡膠塑料研究設(shè)計(jì)院，陜西 咸陽712023) 編譯

介紹了處理合成橡膠生產(chǎn)廢料的加工工藝及所制得的聚合物產(chǎn)品“Поликрош СК”(合成橡膠膠粉-ПК)，其中包括 ПК-БСК(SBR)、ПК-СКИ(IR)、ПК-БНК(NBR)和 ПК-ΠБ(BR)。這幾種產(chǎn)品可以用于生產(chǎn)橡膠模型制品、工業(yè)膠板和減震墊片等制品的并用膠料中。硫化膠的力學(xué)性能能滿足制品的要求。由于ПК在并用膠料中的含量可達(dá)到30質(zhì)量份生膠70質(zhì)量份。這樣，就降低了橡膠制品的生產(chǎn)成本。

合成橡膠;廢料;膠粉ПК;并用膠料

在合成橡膠生產(chǎn)過程中會(huì)生成聚合物廢料。均攤在每噸商品橡膠上的聚合物廢料就有5～15 kg。由于廢料含水率過高，成份不純，同時(shí)又因內(nèi)含的大量揮發(fā)性物質(zhì)能散發(fā)出刺鼻的異味，要想把這類廢料在基礎(chǔ)膠料中加以利用是非常困難的。此外利用丁苯橡膠和丁腈橡膠的生產(chǎn)廢料也很困難，因?yàn)槠渲泻斜仨氝M(jìn)行再處理的大量的凝膠生成物。

現(xiàn)在還在把聚合物廢料扔進(jìn)廢料場(chǎng)，就是說，送去掩埋，從而污染了環(huán)境。這種廢料能耐腐蝕性介質(zhì)的作用，不會(huì)腐爛，不會(huì)被分解。在合成橡膠工業(yè)開業(yè)后的這些年代里廢料場(chǎng)上累積的聚合物廢料有好幾百萬噸，而這個(gè)數(shù)字仍在與日俱增。

在已有的處理合成橡膠生產(chǎn)廢料的方法中，最受關(guān)注的是把它作為含膠組合材料及混煉膠的聚合物基料加以使用。但是，丁苯橡膠、丁腈橡膠以及丁二烯-甲基丙烯酸酯橡膠生產(chǎn)中廢料的結(jié)構(gòu)化率為70% ～90%，因此按照通常的工藝就很難對(duì)其進(jìn)行加工［1～3］。

于是在實(shí)驗(yàn)室及在實(shí)際生產(chǎn)條件下進(jìn)行研究，在聚合物廢料加工過程中所使用的專用添加劑和加工條件對(duì)不合格丁腈橡膠的工藝性能和硫化會(huì)產(chǎn)生什么影響。曾對(duì)該聚合物在實(shí)驗(yàn)室開煉機(jī)加工過程中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行過研究，關(guān)于丁腈橡膠БНК廢料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換可根據(jù)凝膠含量的變化來判斷，將定量的生膠試樣(0.2 g)置于甲乙酮中，待其溶解48 h后測(cè)定凝膠含量的變化。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)得到的關(guān)系曲線(圖1)進(jìn)行的分析表明，延長塑煉的時(shí)間會(huì)使凝膠含量(與原來相比)減少10%。在加工過程中丁腈橡膠廢料的剛性的松散狀膠粒轉(zhuǎn)變?yōu)檐涃|(zhì)的，實(shí)際上它是一種均質(zhì)的聚合物薄膜。

圖1 丁腈橡膠生產(chǎn)廢料中凝膠的含量與塑煉持續(xù)時(shí)間的關(guān)系曲線

接著，將經(jīng)塑煉后不合格的生膠在多種添加劑［礦質(zhì)橡膠、鄰苯二甲酸二丁酯、試驗(yàn)用添加劑ОМК(表面上吸附有植物制取物的有機(jī)礦物絡(luò)合物硅藻土)］的參與下塑解5 min。

從圖1和圖2所列的數(shù)據(jù)可以看出，延長橡膠廢料的處理時(shí)間及增加塑解劑的用量會(huì)減少凝膠的含量。在初次加工6～24 h后對(duì)廢料再次進(jìn)行塑煉和塑解加工可保證獲得均質(zhì)的材料。凝膠含量減少的原因是空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生了機(jī)械化學(xué)解聚，同時(shí)，還由于使用多種低分子添加劑進(jìn)行了塑解，分子間的相互作用減小的緣故。

塑煉與塑解工藝同時(shí)進(jìn)行，就可使丁腈橡膠制造廢料中的凝膠含量降至與原始生膠中的凝膠含量相近的水平(商品丁腈橡膠中的凝膠含量達(dá)74.0%)。

圖2 丁腈橡膠制造廢料中的凝膠含量與塑解劑含量的相互關(guān)系

獲得的研究成果為“Совтех”股份有限公司以合成橡膠生產(chǎn)廢料為原料制造聚合物膠粉的工藝奠定了基礎(chǔ)。該公司試制了幾種新型聚合物產(chǎn)品 Поликрош СК(合成橡膠膠粉 ПК СК)：ПК БСК-丁苯橡膠膠粉;ПК СКИ-異戊橡膠膠粉;ПК БНК-丁腈橡膠膠粉;ПК ПБ-丁二烯橡膠膠粉。以“Поликрош СК”為品牌研制生產(chǎn)的以聚合物復(fù)合材料為基礎(chǔ)的膠料及硫化膠的性能見表1所示。

在制備具體膠料及復(fù)合材料時(shí)曾進(jìn)行了試生產(chǎn)。生產(chǎn)中采用了彈性體產(chǎn)品“Поликрош СК”的加工工藝。為了提高含有“Поликрош СК”的膠料的均質(zhì)性，建議先在密煉機(jī)中塑煉6～8 min，制成塑化的母煉膠膠料，隨后將該膠料停放6 h以上。

表1 以“Поликрош СК”聚合物復(fù)合材料為基礎(chǔ)的膠料的性能及硫化膠的力學(xué)性能

以“Поликрош СК”產(chǎn)品為基礎(chǔ)，在實(shí)際生產(chǎn)條件下制備了這類將膠粉與商品橡膠并用的有具體用途的橡膠產(chǎn)品。在配方中采用商品橡膠與“Поликрош СК”的最佳比例為 70 ∶30 質(zhì)量份。例如，用于制備模型制品的橡膠其基礎(chǔ)膠料中含有丁腈橡膠 СКН-40(70質(zhì)量份)及ПК-БНК(30質(zhì)量份)。在工業(yè)膠板的配方中含有 СКН-40+甲基丁苯橡膠(СКС-30 АРКМ-15(70 質(zhì)量份)，ПК-БНК + ПК-БСК(30 質(zhì)量份)。減震墊片橡膠中的基礎(chǔ)膠料是 СКС-30 АРКМ-15+СКИ-3(70質(zhì)量份)，以及 ПК БСК+ПК СКИ(30質(zhì)量份)。試制橡膠的力學(xué)性能見表2所示。從橡膠的性能來看已達(dá)到了上述橡膠制品性能的標(biāo)準(zhǔn)定額。

表2 以“Поликрош СК”與相應(yīng)的商品橡膠并用膠為基礎(chǔ)的硫化膠的力學(xué)性能

綜上所述，所開發(fā)的加工工藝可以使結(jié)構(gòu)化的聚合物廢料中的凝膠含量下降到商品橡膠中凝膠含量的水平?？梢灾频觅|(zhì)量良好的含有“Поликрош СК”的聚合物材料。在膠料配合中30%的商品橡膠可由ПК所取代。這就降低了橡膠工業(yè)制品的生產(chǎn)成本。

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［3］ Забористов B.H. 合成橡膠工業(yè)廢料的再利用［M］. М.： ЦНИИзнефтехим，1984.73c.

［4］ Попова Л.B.等，КиР，［J］.2007，(5)： 28 ～30.

［責(zé)任編輯：楊耀祖］

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2009-06-19