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双螺旋常压连续塑化机的生产工艺探讨

时间:2018-06-27 来源:太阳城娱乐: 点击:

双螺旋常压连续塑化机的生产工艺探讨
魏军吉    李   呈

 

随着“绿色环保再生”的科学理念在轮胎循环利用行业的全面推进,常压连续脱硫塑化机在废橡胶综合利用行业逐渐得到应用和认可。但其使用效果众说纷纭,生产的再生胶质量也参差不齐。山东东岳东新材料科技有限公司自2012年引进泰安金山双螺旋塑化机来,经过几年的实际使用、摸索和总结,设备运行逐步平稳,产品质量也较使用前期有了显著提高。现结合企业实践,就双螺旋常压连续塑化机在使用及工艺控制方面需注意的相关问题与同行交流。
一、塑化原理
硫化橡胶的塑化(脱硫)是指胶粉通过加热、氧化和软化再生剂的作用,在一定时间内使硫化胶中以硫键为主的交联网状结构断裂、发生降解,从而使硫化橡胶由弹性体转变为塑性体的化学反应过程,即为塑化(脱硫)。
按照此概念分析,无论使用什么设备,其橡胶塑化原理都是相同的。只是随塑化(脱硫)要素(温度、时间、软化再生剂)的不同,在实际生产过程中进行相应的调整和控制,找到适合的塑化反应温度、反应时间及软化剂用量。
二、影响常压连续塑化效果的主要因素
1.塑化温度的设定对再生橡胶物性指标的影响
A:门尼黏度。再生橡胶的门尼黏度随塑化温度的提高而下降,温度越高,橡胶的断链、降解效果越明显,门尼黏度随之下降。
B:拉伸强度。再生橡胶的拉伸强度随塑化温度的提高呈下降趋势,温度越高,主链断裂明显,再生橡胶的分子链更容易产生滑移,能量损失增大,拉伸强度降低。
C:再生橡胶的硬度随塑化温度的升高而下降,在软化剂用量相同的情况下,温度越低,再生橡胶的交联密度越高、硬度越大。
通过几年的摸索、验证得出:常压连续塑化机的设定温度与胶粉的实际受热温度(反应温度)相差在60℃-100℃之间(不同厂家塑化机测温点不同温度差别也不同);
为防止胶粉在脱硫过程中因早期焦化而造成物性下降,在加入软化剂以前,温度设定不要太高,接近软化剂温度即可,便于均匀预混,一般设定在100℃-160℃之间。而在正塑化阶段,温度设定既要保证胶粉的反应温度,还要考虑到软化剂的传热速度,根据胶粉粒度的大小不同,一般温度设定在220℃-280℃之间为宜。控制胶粉的实际反应温度不超过200℃,以免温度过高造成橡胶分子的C-C键受到破坏,造成各项物理性能指标的损失。
2.软化剂在塑化中的作用及对物性指标的影响
软化剂在橡胶再生过程中渗透到橡胶分子中,由于受热膨胀,增大了分子间的距离,加速橡胶的氧化并作为自由基的接受体,防止凝胶的生成,从而提高再生橡胶的可塑度,并且在再生过程中起到传递热量,使胶粉均匀受热的作用。脱硫过程中,为保证胶粉受热均匀,加快传热速度,在软化剂用量上要比脱硫罐的用量适当增加,软化剂的增加,再生胶交联密度下降,有利于再生过程中交联键的断裂,可使得再生过程的热传播更加均匀,特别是软化剂的膨润效果加强,脱硫效果增加。
如果软化剂用量不足,将使部分胶粉得不到充分膨胀,造成脱硫胶粉存在夹生现象,门尼黏度高且反弹明显,后续造成胶料流动性差,操作困难。胶粉粒径也决定着软化剂用量的多少,塑化机一般要求在20-28目之间为宜。细度越大,胶粉的受热面积相对较大,软化剂用量相对减少。胶粉含胶率的多少,也决定着软化剂的用量,含胶率越高软化剂油量相对减少。鉴于各种橡胶与软化剂的相容性不同,相应软化剂用量不同,天然橡胶含量多,软化剂用量相对降低,合成橡胶与油类物质的相容性差,相应软化剂用量要适当增加,根据选择软化剂种类、极性的不同和各厂家工艺条件的不同,塑化机软化剂用量一般控制在16-25%为宜。极性较强、化学性活泼且含有双键的环状化合物的软化剂,渗透性强,由于极性的作用使再生橡胶分子具有较高的相互作用力,易得到物理机械性较高再生橡胶。
3.塑化时间、胶粉冷却对再生橡胶物性指标的影响
由于塑化机脱硫时间较脱硫罐有了明显的降低,螺杆的转速决定了胶料脱硫时间的长短。长时间的大量实验证明:一般塑化机脱硫时间在30-60分钟之间,转速的设定要根据设备的性能、软化剂用量及软化剂的渗透力、后续捏炼设备的加工能力等相应地进行调整。较为理想的脱硫时间在45分钟左右。
由于橡胶本身具有热积累的特性,脱硫后冷却效果差的塑化胶粉大面积与空气接触,化学反应加快,造成部分游离硫重新聚合,胶粉回到了脱硫前状态,影响了脱硫的彻底性,造成部分胶粉出现“夹生”现象,各项物理性能下降,门尼反弹加剧。因此,要保证脱硫后胶粉的冷却,一般脱硫后胶粉温度在35-45度左右,停放24小时后循环使用,压胶后的质量已稳定并稍有提高。
作者简介:
魏军吉,男,山东东岳东新材料科技有限公司总经理;李呈,男,山东东岳东新材料科技有限公司生产部经理。

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