CMSBR共混工艺的研究.doc

CM/SBR共混工艺的研究 高新文，石超，张宁，辛振祥﹡ （青岛科技大学 高分子科学与工程学院，山东 青岛 266042） 摘要：共混工艺对共混胶的性能有很大的影响，本文研究了CM/SBR体系的四种不同混炼工艺。通过测定不同混炼工艺得到的混炼胶的物理性能和炭黑分散情况得出混炼工艺对混炼胶的影响，从而确定最佳的混炼工艺。 关键词：CM; SBR; 共混工艺；炭黑分散 许多橡胶制品采用氯化聚乙烯橡胶与一种或两种其它橡胶并用制备。目的是为了提高产品性能，改善生产工艺，降低生产成本。并用胶是不均一系统，由各种生胶的微体积组成。橡胶由于侧向基团不同及结构对称程度的差异，而使之带有不同极性，橡胶极性接近，则相溶性好，易于掺合[1]。极性相差较大的橡胶，如氯化聚乙烯橡胶和丁苯橡胶，通过机械力作用亦可使之掺合在一起。因橡胶聚合度大，粘度高，分子位移困难，而使之保持混合状态。但是全部并用比例范围内。性能曲线会呈现一最低点(或最高点)，这点的比例，说明两胶相混性最差。两种橡胶的分子量接近，有利于相互间混合。因此，注意橡胶的塑炼条件，合理控制各橡胶的粘度是必要的。为获得具有最优性能的并用胶料，必须选择恰当的混炼工艺，以保证各种生胶混合均匀和碳黑分散性好。此外，橡胶的结晶性、反应性、内聚能密度会影响并用效果[2]。下面通过丁苯橡胶与橡胶型氯化聚乙烯的不同共混工艺来探讨共混胶的混合情况和炭黑分散情况。 1 实验 1.1 原材料 CM135B（橡胶型氯化聚乙烯），山东青岛海晶化工集团有限公司产品；SBR1502（乳聚丁苯橡胶），广西桂林曙光研究所；MgO ，日本协和公司产品；N330，青岛德固萨化学有限公司；N660 ，青岛德固萨化学有限公司；N774，青岛德固萨化学有限公司；DOP（邻苯二甲酸二辛酯），濮阳县亿丰新型增塑剂有限公司；ZnO ，柳州富鑫化工有限公司；碳酸钙 ，淄博海诺化工厂；NA-22（1，2亚甲基硫脲），鹤壁市里程助剂有限公司；S ，天津市蓟县兴兴化工厂；其他材料均为市售工业产品。 1.2 配方 CM135B 60；SBR 40;MgO 8；ZnO 3; 硬脂酸1.5;RD 2;石蜡1.5；4010NA 1;N330 25;N660 35;碳酸钙55；DOP 15；芳烃油10；Na-22 1.4；DM 1;S 0.8。 1.3工艺路线 混炼方案一 两种橡胶先用开炼机或密炼机共混，制成并用胶再将炭黑及油类软化剂投入并用橡胶中进行混炼，制成填充炭黑的并用胶，最后经开炼机炼胶加入硫化剂及促进剂，制成混炼胶片。 混炼方案二 先将全部炭黑及油类软化剂混入SBR之中，制成炭黑的母炼胶，再将CM混入SBR的母炼胶中，制成填充炭黑的并用胶，再加入硫化剂和硫化促进剂，最后制的混炼胶片。 混炼方案三 先将全部炭黑及油类软化剂混入CM之中，制成炭黑的母炼胶，再将SBR混入CM的母炼胶中，制成填充炭黑的并用胶，再加入硫化剂和硫化促进剂，最后制的混炼胶片。 混炼方案四 在两种橡胶中先分别混炼炭黑及油类软化剂，制成两种橡胶的炭黑母炼胶，其次，再将两种炭黑母炼胶进行共混，制成填充炭黑的并用胶，之后再加入硫化剂及促进剂，制得混炼胶片。 1.4 性能测试 热空气老化性能按GB3512—200进行测试；拉伸性能的测试按GB/T528—1998进行，其它性能的测试也按相应国标进行。 2 结果与讨论 2.1炭黑分散分析 图1与2分别是方案一到二的不同混炼工艺共混胶的炭黑分散仪图像，图中的白点代表的是未分散的炭黑。 图1方案一硫化胶的炭黑分散分析结果图 图2方案二硫化胶的炭黑分散分析结果图 从图1中可以看出，采用方案一的混炼工艺时炭黑粒径较大、未分散的炭黑粒子多，炭黑分散度(ASTM)仅有85.28%。这说明方案一中先将两胶共混再加入炭黑的混炼工艺不利于炭黑的分散。炭黑要分散到橡胶中去，首先要被橡胶分子湿润，橡胶分子链越柔顺，对炭黑的湿润能力越强[3]；有双键的橡胶与炭黑有较高的结合性；炭黑易于分散在低门尼橡胶相中，SBR的门尼粘度比CM的低（CM的门尼粘度98.16，SBR的门尼粘度49.82），因此，炭黑更容易分散在SBR相中。在方案一中将两种胶同时共混，炭黑更倾向于分散到丁苯橡胶相，因此炭黑在两相中分散并不均匀。 从图2中可以看出，采用方案二时未分散的炭黑粒子多，与图1相比未分散的炭黑粒径较小，炭黑分散度(ASTM)为88.21% 。采用方案二的混炼工艺也不能使炭黑很好的分散。将炭黑先加入丁苯胶中再与氯化聚乙烯共混时由于浓度的关系炭黑从丁苯橡胶相向氯化聚乙烯相扩散，由于炭黑更易分散在丁苯橡胶相，因此炭黑在两相中分散并不均匀，丁苯胶中的炭黑多于氯化聚乙烯相。 图3与4分别是方案三和四的不同混炼工艺共混胶的炭黑分散仪图像。