三元乙丙橡膠活性膠粉研制

吳兵楊靜，章于川（.安徽安大中鼎橡膠技術開發有限公司，安徽合肥30088；.綠色高分子材料安徽省重點實驗室，安徽合肥3060）

?

三元乙丙橡膠活性膠粉研制

吳兵1，2楊靜1，章于川2
（1.安徽安大中鼎橡膠技術開發有限公司，安徽合肥230088；2.綠色高分子材料安徽省重點實驗室，安徽合肥230601）

摘要：與再生膠的生產相比，膠粉生產流程簡化，對環境友好。通過自行設計的粉碎設備生產出三元乙丙橡膠膠粉，并在生產過程中對膠粉進行活化改性處理，得到粒徑60目以上，絨球狀，比表面積達0.41 m2/g的活性膠粉。將該膠粉摻雜到相應的混煉膠中，當摻雜比例達到30%時，制品仍能保持較好性能。

關鍵詞：廢橡膠；膠粉；活化改性

廢舊橡膠屬于熱固性聚合物材料，處理好了是可再生資源，處理不好則變為有毒、有害的垃圾［1］。我國目前廢舊橡膠的利用率與工業發達國家相比還有很大的差距。加快提高廢舊橡膠的綜合利用水平，是橡膠行業發展循環經濟所面臨的重要任務。國內目前廢舊橡膠利用還是以再生膠生產為主，但在脫硫、水洗、精煉等工序中會產生廢水、廢氣二次污染。從20世紀80年代末期起，歐美主要工業國家均停止通用型再生膠的生產，進入膠粉直接應用階段，并取得了舉世矚目的成效，膠粉產量在逐年增加，且膠粉的應用范圍比再生膠廣泛［2-4］。

膠粉是廢舊橡膠在粉碎機械的復雜的力作用下，產生了由大量硫化橡膠碎片顆粒組成的粉體，是一種由交聯結構的橡膠大分子、補強炭黑、惰性填料以及多種助劑等組成的材料，其表面呈惰性。膠粉在與膠料摻混時，存在硫化劑、促進劑和軟化劑遷移的問題。但如果在膠粉中添加飽和量的硫化促進劑和適量的活性改質劑，均勻分散在膠粉顆粒表面，再摻入膠料時，膠粉與膠料的邊緣區域均衡了分散相的反應能力，則可有效減弱硫化劑的遷移。在硫化過程中，膠料中各相區硫化劑濃度更趨于連續，分散相的交聯程度也比較高［5］。

采用自制設備生產廢舊三元乙丙橡膠膠粉，并在生產過程中用自行調配的活性改質劑對膠粉進行改性，得到性能較為優異的活性膠粉。

1實驗部分

1.1儀器設備

廢橡膠粉碎設備，自行研制；Sirion 200型掃描電鏡，美國FEI公司；ASAP2020M+C型孔隙和比表面吸附儀，美國Micromeritics公司；AL-7000S型拉力試驗機，臺灣高鐵公司；LX-A型邵爾A型硬度計，上海六菱儀器廠；401B型熱空氣老化試驗箱，無錫蠡園電子化工設備有限公司。

1.2實驗原料

廢舊三元乙丙橡膠、活性改質劑活性膠粉生產工藝，見圖1。

圖1　活性膠粉生產工藝圖

自行研制粉碎設備的整個機筒分為6個區域：進料區、剪切區、細磨區、擠壓區、高溫區和釋壓區。積木式螺桿使膠粒在機筒中受到了擠壓、剪切、研磨等強應力的作用，并經歷了升溫、冷卻、加壓、釋壓的各個過程，以致膠粒在加工過程中發生了復雜的物理、化學及機械力化學的反應。

活性改質劑是低分子量聚四氟乙烯、促進劑、防焦劑、軟化劑、有機酸等原料的混合物，其使用比例約為膠料的1.5%。

2　表征

2.1比表面積測試

對生產出的EPDM活性硫化膠粉，用孔隙和比表面吸附儀對其比表面積進行了測定，測試結果見圖2。

圖2　EPDM活性膠粉比表面測試結果

2.2表面形貌表征

對生產出的EPDM活性硫化膠粉，應用掃描電鏡對其表面形貌進行了表征，具體結果見圖3。

圖3　EPDM活性膠粉電鏡照片

3　性能測試

將生產出的EPDM活性膠粉按一定比例與E6203K（三元乙丙混煉膠的企業編號）配方的EPDM膠料混合，制備樣片，見表1。

表1　添加EPDM活性膠粉的E6203K硫化樣片測試結果

4　結論

（1）從圖2測試結果可以看出，EPDM活性硫化膠粉比表面積可達0.41 m2/g。生產過程中，膠粉表面以及其內部孔穴中低分子物質在一定溫度下形成揮發性物質。同時，生產過程中脈動壓力和熱量的增加不僅對橡膠的粉碎有幫助，而且還有利于揮發性物質的氣體飽和，這樣可以促使膠粉表面多孔形狀的形成，增大了比表面積，提高膠粉與原膠的相容性及界面結合力。

（2）圖3分別是放大1 000，10 000，20 000倍的膠粉電鏡照片，可以明顯看出，研制的活性膠粉類似膨脹的“爆米花”或似一個蓬松的“絨球”狀，其表面結構是有無數凹凸、多微裂紋的，具有較好的表面性能，在硫化過程中其可與原膠達到更好的相容性，并形成強的界面結合力。

（3）對于在膠料中摻混膠粉后制得的硫化膠來講，膠粉仍保持著其原先的粉碎形態分散在硫化膠中，因此這種硫化膠具有非均相結構。它在受到外力作用時，其表面與內部的應力是不均勻的，從而影響到硫化膠的各項性能。大量摻用膠粉則會使硫化膠的拉伸強度、扯斷伸長率、耐磨性能等降低，生產的橡膠制品易發生龜裂、切斷等質量問題。從表1中可以看出，經過表面活化改性的高目數膠粉，不僅可大大提高在膠料中的摻用量，而且硫化后橡膠的理化、力學等綜合性能均較好。測試數據顯示，添加30%80目膠粉后，硫化膠物性基本無變化；添加20%60目膠粉，因粒徑較大，硫化膠強度略有變化。

參考文獻

［1］范仁德.$廢橡膠利用產業的新進展和我國的發展方向［J］.中國橡膠，2002，18（13）：32-241.

［2］韓秀山，叢慰然，張衛華.$我國廢舊橡膠利用［J］.化工新型材料，2001，29（10）：17-19.

［3］所同川，李忠明.$廢舊橡膠回收利用新技術［J］.江蘇化工，2004，32（6）：1-6.

［4］陸永其.$國外廢橡膠資源的利用概況［J］.再生資源研究，2005（1）：16-19.

［5］蔣濤，鄒國享，程時遠.$膠粉的活化改性及其在彈性體中的應用研究進展［J］.彈性體，2003，13（2）：47-51.

中圖分類號：X783.3

文獻標志碼：A

文章編號：1674-0912（2016）05-0033-03

作者簡介：吳兵（1981-），男，安徽合肥人，工程師，研究方向：橡塑材料配方、新型功能性助劑。

收稿日期（2016－04－11）

Development of active EPDM rubber crumb

WU Bing1，2，YANG Jing1，ZHANG Yuchuan2
（1.Anhui An Da Zhong Ding Rubber Technology Development Co.，Ltd.，Hefei 230088，China；2.Anhui Province Key Laboratory of Environment-friendly Polymer Materials，Anhui University，Hefei 230601，China）

Abstract:Compared with the production of reclaimed rubber，rubber powder production process is simplified and environmentally friendly.Through self-designed equipment to produce EPDM powder，which in the production process has been activated modification，a particle size of 60 mesh or more，pompon，the specific surface area of 0.41 m2/g of the active gum powder has been obtained.The powder was doped to the appropriate mixed rubber，when the doping ratio of 30%，the product can still maintain good performance.

Keywords:scrap rubber；rubber powder；activated modification