孫魯光 丁利虎 陳新中

山東耐斯特炭黑有限公司 山東東營 257506

濕法混煉是現(xiàn)階段橡膠生產(chǎn)環(huán)節(jié)中不可缺少的重要生產(chǎn)方法，炭黑、白炭黑濕法混煉中的重要材料，結合液態(tài)融合、脫水等工藝實現(xiàn)綜合性能更佳的橡膠制品的生產(chǎn)。濕法混煉技術在國外得到了有效運用，隨著生產(chǎn)要求地不斷提升，我國相關行業(yè)也對該技術的研究與運用加大了力度，在理論及實踐運用上都證明了濕法混煉技術的優(yōu)勢價值。在新的社會發(fā)展階段，加強對濕法混煉技術的研究與運用，將有效促進我國相關行業(yè)及產(chǎn)品生產(chǎn)水平的提升。

1 濕法混煉技術及其優(yōu)勢分析

1.1 濕法混煉技術概述

混煉環(huán)節(jié)作為橡膠生產(chǎn)加工過程中的重要環(huán)節(jié)之一，良好的混煉法能夠提高各種材料及配合劑混合的均勻性，是保障橡膠產(chǎn)品生產(chǎn)過程中原料良好性能的重要因素?；鞜挿椒凹夹g工藝的選擇使用，在很大程度上影響著橡膠制品生產(chǎn)的最終性能，同時還影響著混煉工序所消耗的能源量，優(yōu)秀的混煉技術應該在保障橡膠制品質量與性能的同時，更大限度地降低能源消耗量。傳統(tǒng)干法混煉技術不論是在性能保障方面，還是在能源節(jié)約方面都具有較大缺陷，無法適應新的社會環(huán)境下橡膠產(chǎn)品生產(chǎn)的多樣化需求[1]。因此，加強對濕法混煉技術的分析與運用，是創(chuàng)新、優(yōu)化傳統(tǒng)混煉工藝的重要舉措，對于提高生產(chǎn)環(huán)保性、優(yōu)化性能至關重要。濕法混煉技術的運用過程中，需要將白炭黑、炭黑等原料加工成為液態(tài)形式，再與膠乳等原料充分融合，在此基礎上結合相應技術完成橡膠混煉膠地生產(chǎn)。在實際運用過程中，要想保障濕法混煉技術的補強效果與分散效果，首先需要確保白炭黑具有親水性與親橡膠性，同時需要確保沉降性低；其次，需要合理運用到生物酶制劑，以完成對蛋白質地分解；最后需要確保白炭黑加入之后具有較強的穩(wěn)定性。最為關鍵的是還可以在白炭黑分體中融入到膠乳中，確保整個體系達到機械化和化學穩(wěn)定效果。而乳膠體系無法立即產(chǎn)生絮凝，則需要保留足夠的攪拌混合時間，促使膠乳顆粒與白炭黑粒在機械輔助下，發(fā)揮出充分的攪拌作用，使其分散均勻和混合。另外，在共沉過程中為了更好的確保填充比例的準確性，而避免因融入白炭黑所導致共沉膠產(chǎn)品填充量發(fā)生波動問題，穩(wěn)定性受到一定的影響。

1.2 濕法混煉工藝技術的優(yōu)點分析

首先，濕法混煉工藝技術具有節(jié)能環(huán)保的突出優(yōu)勢。相較于干性混煉，濕法混煉做到了混煉的不間斷性，同時對混煉的各個環(huán)節(jié)進行了優(yōu)化，從而從設備、能源、人力等多個方面實現(xiàn)了成本控制的目的，既節(jié)約了企業(yè)成本，又實現(xiàn)了對水資源及其他可再利用資源的節(jié)約與循環(huán)運用，在經(jīng)濟與社會等各方面體現(xiàn)出更優(yōu)秀的綜合效益。結合相關協(xié)會的報告可知，濕法混煉技術相較于干法混煉技術，能源消耗量節(jié)約了百分之三十之多，這進一步佐證了濕法混煉技術在節(jié)能環(huán)保上的突出優(yōu)點。

其次，濕法混煉技術對白炭黑的大量運用，提高了橡膠制品的綠色環(huán)保價值。濕法混煉工藝技術地運用，提高了白炭黑的含量，一方面能夠在一定程度上降低輪胎在滾動過程中的阻力，另一方面還能夠實現(xiàn)汽車耗油量地節(jié)省，進而有效控制二氧化碳的排放量。這不僅實現(xiàn)了綠色輪胎的進一步發(fā)展，還進一步實現(xiàn)了混煉工藝綠色環(huán)保性及汽車尾氣環(huán)境污染問題緩解的雙重目的[2]。在白炭黑含量的增加方面，干法混煉技術的添加量要遠遠低于濕法混煉工藝的添加量，這是濕法混煉工藝技術的又一優(yōu)點所在。

最后，濕法混煉技術的運用還能夠有效優(yōu)化橡膠制品的綜合性能。根據(jù)我國相關機構的檢測，可以看出運用濕法混煉技術生產(chǎn)的橡膠制品中所含的炭黑的分散性要比傳統(tǒng)的干法混煉技術所生產(chǎn)的橡膠制品的分散性高至少一個等級，同時，濕法混煉技術所生產(chǎn)的橡膠制品中沒有經(jīng)過塑煉的分子含量更高，所生產(chǎn)的橡膠制品的綜合性能得到了明顯優(yōu)化，特別是在拉伸強度、彈性、生熱、抗撕裂等性能方面的優(yōu)勢非常突出。

2 濕法混煉工藝技術國內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡述

曾有學者指出，在大約二十年之前，德國某公司研發(fā)出了粉末橡膠的濕法混煉工藝技術。2001年初卡博特公司也相繼提出了連續(xù)液相混煉工藝生產(chǎn)天然橡膠和炭黑填料母煉膠技術，具體流程是將炭黑填料水漿在高壓形成射流之下融入到膠乳混合的凝聚反應設備當中，主要是通過彈性體和炭黑填料水漿進行完美的融合，在出料端之前促使炭黑粒填料和彈性體聲線有效的凝聚、脫水，直到完全干燥后而得出CEC的材料，這種制作方法可以有效的促進炭黑分散等級水平的顯著提升。從那之后，美國、法國、日本等其他國家也提出了一系列關于炭黑、白炭黑濕法混煉橡膠等多項專利技術，然而在產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中都沒有進行廣泛的應用。

近年來，隨著我國提出節(jié)能減排理念后，也對綠色輪胎事業(yè)的發(fā)展引起了高度重視，并將橡膠、白炭黑、炭黑濕法混煉共沉膠新材料的技術作為研究重點，并于2011年專門成立了關于輪胎工程技術研究中心組織，對這項技術進行重點研究。當前，株洲安寶麒鋒新材料公司在關于“濕法混煉工藝技術”方面已經(jīng)率先獲得了國家發(fā)明專利，產(chǎn)品在廣州華南輪胎公司、青島賽輪公司進行了輪胎試制，同時聯(lián)合北京萬向新元科技開發(fā)公司和云南西雙版納曼莊橡膠有限公司構建成了國內(nèi)首條濕法混煉橡膠產(chǎn)業(yè)化裝置，該裝置取得成功不僅是濕法混煉工藝技術的重大突破和成功，也對我國天然橡膠自動化技術水平的顯著提升具有促進作用。2014年八月份我國科技部在濕法混煉橡膠新技術國家科技支撐計劃方面已經(jīng)進行了立項，也明確了項目發(fā)展目標，將橡膠和天然橡膠進行合成構建起示范性生產(chǎn)線，無論是項目推廣方面、還是具體的實施都將提升我國輪胎工業(yè)發(fā)展水平。

3 濕法混煉技術的研究進程分析

3.1 白炭黑的混煉研究進程

相較于炭黑，運用白炭黑對輪胎等橡膠制品進行填充，能夠更有效地降低輪胎在滾動過程中的阻力，能夠將膠料滯后所帶來的損失進一步降低，如果運用于輪胎生產(chǎn)過程中，還能夠有效提高輪胎的防滑性能。由上文可知，白炭黑在橡膠制品中的大量添加，能夠提高橡膠制品的綠色環(huán)保性，在濕法混煉技術的影響下，白炭黑能夠在液體中有效分散，從而更充分地與乳膠等原料進行混合，實現(xiàn)了降低能源消耗與環(huán)境污染與提升橡膠產(chǎn)品性能的整合，可見，濕法混煉技術的運用很好地改善了傳統(tǒng)混煉技術中所存在的橡膠與白炭黑之間無法有效產(chǎn)生作用的問題，提高了橡膠產(chǎn)品生產(chǎn)的技術水平[3]?？偟膩碚f，現(xiàn)階段白炭黑的濕法混煉技術主要有3種，一是乳液共沉法，二是乳液共凝法，三是溶膠-凝膠法。其中乳液共沉法在使用上的難度最低，因此也是現(xiàn)階段使用最為廣泛的一種技術手段，該方法是在運用分散劑、防沉劑、偶聯(lián)劑的基礎上，促使白炭黑在液體中充分實現(xiàn)均勻分布，更有效地實現(xiàn)與乳膠的混合。乳液共凝法則是對乳液形式下的白炭黑的直接運用，不采取干燥等任何其他措施，能夠更有效地保障性能水平地優(yōu)化。溶膠-凝膠法的運用過程中，首先需要在橡膠基體中注入前驅體，在此基礎上完成水解反應與縮合反應，由此產(chǎn)生白炭黑粒子，從而提高白炭黑分布的均勻度，這種方法是最能保障性能的方法。

3.2 炭黑的混煉研究進程

炭黑作為一種在橡膠混煉生產(chǎn)工序中最早使用的原料，關于它的混煉研究已經(jīng)得到了有效發(fā)展，就現(xiàn)階段而言，針對炭黑的混煉研究已經(jīng)完成了連續(xù)液態(tài)混煉技術地研究運用，實現(xiàn)了將粒體炭黑融入填料液，通過采用高壓注入的方式將粒體炭黑注入乳膠凝聚器中，提高炭黑和乳膠的混合度，采用這種方法進行混煉，能夠提高炭黑的分散度、耐磨性能以及抗切割能力。我國在炭黑混煉的研究上的進程主要有三點：第一點是炭黑在液體中的分散效果得到了進一步地優(yōu)化；第二點是連續(xù)脫水技術的結合使用完成了高炭黑的脫水處理；第三點在于實現(xiàn)了一體化生產(chǎn)，通過運用炭黑生產(chǎn)過程中存在的二氧化碳促使混煉完成絮凝[4]，將此過程中產(chǎn)生的熱量用于干燥脫水，實現(xiàn)了資源的再利用，對于節(jié)能減排目標地實現(xiàn)具有重要意義。

3.3 石墨烯的混煉研究進程

濕法混煉技術能夠將石墨烯注入到橡膠里，通過運用濕法混煉技術，能夠提高石墨烯與橡膠的融合效果，同時做到了不借助其他物質、不額外添加其他有機溶劑，實現(xiàn)了工藝簡化與成本節(jié)約。此外，在濕法混煉技術的支持下，石墨烯的運用對環(huán)境的污染與破壞性得到緩解，是保障生產(chǎn)過程的環(huán)保價值的重要方式。在石墨烯的混煉過程中，結合乳液共沉法還能夠實現(xiàn)對材料導熱性與導電能力地提升[5]。如果結合機械混合法，材料可能存在整體性能較差的問題。從目前我國相關研究成果來看，在結合熱壓硫化方法的過程中，橡膠粒子會環(huán)繞石墨烯形成一個隔離網(wǎng)機構，如果采用機械混合方法，石墨烯要想實現(xiàn)分布均勻，則必然會導致石墨烯網(wǎng)絡的破壞[6]。

4 結語

就現(xiàn)階段而言，我國濕法混煉技術在橡膠生產(chǎn)過程中得到了相對普遍的運用，在保障橡膠產(chǎn)品性能、綠色環(huán)保、節(jié)能減排等各方面都取得了較大成就，為橡膠生產(chǎn)等行業(yè)地發(fā)展提供了較大促進作用。這一方面說明了我國相關行業(yè)地發(fā)展形勢的良好，另一方面也證明了濕法混煉技術在橡膠生產(chǎn)工序中的運用優(yōu)勢。但要實現(xiàn)進一步地發(fā)展，還應重視對白炭黑運用中的磨耗性差等問題的解決。最為關鍵的是通過對濕法混煉技術工藝的進一步研究，直接從過去的落后農(nóng)機模式朝著工業(yè)自動化技術發(fā)展，不僅投入生產(chǎn)費用低，還具有顯著的節(jié)能減排效果，社會經(jīng)濟效益也會實現(xiàn)提升，其發(fā)展前景十分廣闊。