用合成橡胶生产中的废料制造胶粉

2010-10-17赵志正中橡集团西北橡胶塑料研究设计院陕西咸阳712023编译

世界橡胶工业 2010年11期

赵志正 (中橡集团西北橡胶塑料研究设计院，陕西咸阳712023) 编译

用合成橡胶生产中的废料制造胶粉

赵志正 (中橡集团西北橡胶塑料研究设计院，陕西咸阳712023) 编译

介绍了处理合成橡胶生产废料的加工工艺及所制得的聚合物产品“Поликрош СК”(合成橡胶胶粉-ПК)，其中包括 ПК-БСК(SBR)、ПК-СКИ(IR)、ПК-БНК(NBR)和 ПК-ΠБ(BR)。这几种产品可以用于生产橡胶模型制品、工业胶板和减震垫片等制品的并用胶料中。硫化胶的力学性能能满足制品的要求。由于ПК在并用胶料中的含量可达到30质量份生胶70质量份。这样，就降低了橡胶制品的生产成本。

合成橡胶;废料;胶粉ПК;并用胶料

在合成橡胶生产过程中会生成聚合物废料。均摊在每吨商品橡胶上的聚合物废料就有5～15 kg。由于废料含水率过高，成份不纯，同时又因内含的大量挥发性物质能散发出刺鼻的异味，要想把这类废料在基础胶料中加以利用是非常困难的。此外利用丁苯橡胶和丁腈橡胶的生产废料也很困难，因为其中含有必须进行再处理的大量的凝胶生成物。

现在还在把聚合物废料扔进废料场，就是说，送去掩埋，从而污染了环境。这种废料能耐腐蚀性介质的作用，不会腐烂，不会被分解。在合成橡胶工业开业后的这些年代里废料场上累积的聚合物废料有好几百万吨，而这个数字仍在与日俱增。

在已有的处理合成橡胶生产废料的方法中，最受关注的是把它作为含胶组合材料及混炼胶的聚合物基料加以使用。但是，丁苯橡胶、丁腈橡胶以及丁二烯-甲基丙烯酸酯橡胶生产中废料的结构化率为70% ～90%，因此按照通常的工艺就很难对其进行加工［1～3］。

于是在实验室及在实际生产条件下进行研究，在聚合物废料加工过程中所使用的专用添加剂和加工条件对不合格丁腈橡胶的工艺性能和硫化会产生什么影响。曾对该聚合物在实验室开炼机加工过程中的内部结构变化进行过研究，关于丁腈橡胶БНК废料内部结构的转换可根据凝胶含量的变化来判断，将定量的生胶试样(0.2 g)置于甲乙酮中，待其溶解48 h后测定凝胶含量的变化。

对于实验得到的关系曲线(图1)进行的分析表明，延长塑炼的时间会使凝胶含量(与原来相比)减少10%。在加工过程中丁腈橡胶废料的刚性的松散状胶粒转变为软质的，实际上它是一种均质的聚合物薄膜。

图1 丁腈橡胶生产废料中凝胶的含量与塑炼持续时间的关系曲线

接着，将经塑炼后不合格的生胶在多种添加剂［矿质橡胶、邻苯二甲酸二丁酯、试验用添加剂ОМК(表面上吸附有植物制取物的有机矿物络合物硅藻土)］的参与下塑解5 min。

从图1和图2所列的数据可以看出，延长橡胶废料的处理时间及增加塑解剂的用量会减少凝胶的含量。在初次加工6～24 h后对废料再次进行塑炼和塑解加工可保证获得均质的材料。凝胶含量减少的原因是空间网络结构发生了机械化学解聚，同时，还由于使用多种低分子添加剂进行了塑解，分子间的相互作用减小的缘故。

塑炼与塑解工艺同时进行，就可使丁腈橡胶制造废料中的凝胶含量降至与原始生胶中的凝胶含量相近的水平(商品丁腈橡胶中的凝胶含量达74.0%)。

图2 丁腈橡胶制造废料中的凝胶含量与塑解剂含量的相互关系

获得的研究成果为“Совтех”股份有限公司以合成橡胶生产废料为原料制造聚合物胶粉的工艺奠定了基础。该公司试制了几种新型聚合物产品 Поликрош СК(合成橡胶胶粉 ПК СК)：ПК БСК-丁苯橡胶胶粉;ПК СКИ-异戊橡胶胶粉;ПК БНК-丁腈橡胶胶粉;ПК ПБ-丁二烯橡胶胶粉。以“Поликрош СК”为品牌研制生产的以聚合物复合材料为基础的胶料及硫化胶的性能见表1所示。

在制备具体胶料及复合材料时曾进行了试生产。生产中采用了弹性体产品“Поликрош СК”的加工工艺。为了提高含有“Поликрош СК”的胶料的均质性，建议先在密炼机中塑炼6～8 min，制成塑化的母炼胶胶料，随后将该胶料停放6 h以上。

表1 以“Поликрош СК”聚合物复合材料为基础的胶料的性能及硫化胶的力学性能

以“Поликрош СК”产品为基础，在实际生产条件下制备了这类将胶粉与商品橡胶并用的有具体用途的橡胶产品。在配方中采用商品橡胶与“Поликрош СК”的最佳比例为 70 ∶30 质量份。例如，用于制备模型制品的橡胶其基础胶料中含有丁腈橡胶 СКН-40(70质量份)及ПК-БНК(30质量份)。在工业胶板的配方中含有 СКН-40+甲基丁苯橡胶(СКС-30 АРКМ-15(70 质量份)，ПК-БНК + ПК-БСК(30 质量份)。减震垫片橡胶中的基础胶料是 СКС-30 АРКМ-15+СКИ-3(70质量份)，以及 ПК БСК+ПК СКИ(30质量份)。试制橡胶的力学性能见表2所示。从橡胶的性能来看已达到了上述橡胶制品性能的标准定额。