開煉機混煉程序對丙烯腈-丁二烯硫化膠性能的影響*

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(中國石油蘭州化工研究中心，甘肅蘭州 730060 )

開煉機混煉程序對丙烯腈-丁二烯硫化膠性能的影響*

賈慧青，翟月勤，笪敏峰

(中國石油蘭州化工研究中心，甘肅蘭州 730060 )

丙烯腈-丁二烯硫化膠評價方法落后于國內NBR技術發展的需求，該文評價了NBR物理和化學試驗方法，研究了NBR硫化特性影響因素，確定了評價丁腈橡膠采用的配合劑，并通過試驗確定了適用國內評價NBR的開煉機混煉標準程序。

丙烯腈-丁二烯橡膠，開煉機，混煉，硫化特性

丁腈橡膠是由丁二烯和丙烯腈共聚制備的高分子彈性體，具有優異的耐油性、耐熱性、氣密性等[1]，但其耐老化性、電絕緣性、抗龜裂和彈性等不理想，丁腈橡膠并用膠取長補短，使用性能、工藝性能等綜合性能較好且成本低[2]，目前丁腈橡膠主要用于保溫發泡材料、膠管制品、密封件、膠輥及其它方面[3]。我國丙烯腈-丁二烯生產在過去十年間日益成熟，生產規模不斷擴大。目前國內丁腈橡膠廠家國有企業和私有企業并存，因此對丁腈橡膠產品質量的規范很重要。

《丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR)評價方法》是全面評價NBR的方法標準，我國石化行業標準SH/T 1611-2004[4]根據IS0 4658∶1999[5]制定，落后于國內NBR技術的發展和國際標準(ISO 4658∶1999/Amd.l∶2004(E)[6])，不能滿足國內橡膠生產單位和用戶需求。

1 實驗部分

1.1 原材料

NBR2907，中國石油蘭州石化公司。

1.2 主要儀器設備

開煉機：英國FARREL的VH-109型；平板硫化機：美國RCM公司″24×24″-100T；門尼粘度計：日本島津SMV 300RT型；硫化儀：阿爾法科技MDR2000；拉力機：英國INSTRON 5564型。

1.3 基本配方

SH/T 1611-2004《丙烯睛一丁二烯橡膠(NBR)評價方法》中的標準試驗配方。

1.4 性能測試

按照GB/T 1232.1-2000測定NBR門尼粘度，測試溫度100℃；按照GB/T 4498-1995測定NBR灰分；按照GB/T 24131-2009測定NBR揮發分含量，按照GB/T 528-2009測定NBR 300%定伸應力、拉伸強度、扯斷伸長率。

2 結果與討論

2.1 生膠物理和化學試驗

表1為生膠的物理和化學試驗特性試驗結果，從表1看出，GB/T 1232.1、GB/T 4498、GB/T 24131適用測定NBR的門尼粘度、灰分及揮發分，10次測定的極差小于標準規定的極限值。

表1 生膠的物理和化學試驗特性試驗結果Table 1 Physical and chemical experiment results of raw rubber

續表1

序號生膠門尼粘度ML(1+4)100℃揮發分/%灰分/%5800 230 546800 230 547830 170 548810 240 549810 160 5610820 210 56最小值800 120 54最大值830 250 64標準偏差(s)10 040 03極差30 130 10CR0 95(10)4 500 190 13CR0 95(n)=f(n)s，f(10)=4 5

2.2 開煉機混煉程序

在混煉過程中發現，有些NBR膠料有脫輥現象，在規定的時間內炭黑不能完全混入膠料中，導致混煉時間超過規定時間從而影響硫化膠性能。在研究ASTM D3187-2006與ISO 4658∶1999基礎上對ISO 4658∶1999開煉機程序進行修改，以增加混煉效果。修改前后的技術變化見表2。

表2 開煉機混煉修改前后的程序Table 2 Mill mixing procedures before and after improvement

續表2

步驟編號修改前程序持續時間/min修改后程序持續時間/min修改目的h)炭黑完全加完后，割刀三次。2炭黑完全加完后，割刀三次。2i)將輥距固定在0 8mm，混煉膠打卷縱向薄通六次。2將輥距調至0 8mm，并使膠料打卷，縱向薄通六次。2j)調整輥距，將混煉膠壓成約6mm厚的膠片。調整輥距，將膠料按同一方向折疊過輥四次，壓成約6mm厚的膠片。1增加膠料捏合次數，膠料形成紋理效應。總時間2324k)稱量(見GB/T6038)，如果膠料質量與理論值之差超過+0 5%或-1 5%，則棄去膠料，重新混煉。

修改后混煉程序有如下優點：

(1)表2中b)步驟，將硬脂酸和氧化鋅一起添加，解決粒狀氧化鋅在滾筒上加入時的飛濺問題；同時多混煉1min，解決硫磺與NBR相容差的問題。

(2)表2中e)步驟，當這部分炭黑完全加入后，將輥距由1.40mm調至1.65mm，解決炭黑在輥筒上停留時間長，混煉效果差的問題。

(3)表2中j)步驟，調整輥距，將膠料按同一方向折疊過輥四次，壓成約6mm厚的膠片，以保持同一的壓延方向。

2.3 開煉機混煉程序對NBR硫化膠性能的影響

對NBR2907樣品，按修改前后開煉機混煉程序試驗，每個程序重復3次，每張硫化膠片制成5個啞鈴型試片，試驗結果見表3。

從表3 看出，混煉程序修改后：300%定伸應力中值偏高，方差相當；拉伸強度、扯斷伸長率中值偏高，方差較小，重復性較好。

表3 開煉機混煉程序修改前后試驗結果Table 3 Results before and after improving mill mixing procedures

續表3

項目序號修改后混煉程序ISO混煉程序重復1重復2重復3重復1重復2重復3扯斷伸長率/%14544754554755214512464493471314445444345946348241233038244684604993795024535498474437432493522中值464474471412458451方差17 413 124 060 676 949 2

3 結論

(1)GB/T 1232.1、GB/T 4498、GB/T 24131適用測定NBR的門尼粘度、灰分及揮發分。

(2)修改后的開煉機混煉效果有所提高，混煉程序更加科學。

(3)混煉程序修改后，300%定伸應力中值偏高，方差相當；拉伸強度、扯斷伸長率中值偏高，方差較小，重復性較好。

[1] 顧超英.丁腈橡膠產需與市場前景分析[J].國外塑料，2013，31(3)：43-47.

[2] 肖瑞，魏海洋，張霖，等.丁腈橡膠研究進展[J].杭州化工，2012，43(2)：8-10.

[3] 王興剛，齊永新，彭仁蘋，等.我國丁腈橡膠產業發展現狀及未來發展趨勢[J].高分子通報，2016(4)：1-16.

[4] SH/T 1611-2004 丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR)評價方法[S].

[5] ISO 4658∶1999 Acrylonitrile-butadiene rubber(NBR)—Evaluation procedure[S].

[6] ISO 4658∶1999/Amd.l∶2004(E)Acrylonitrile-butadiene rubber (NBR) —Evaluation procedure AMENDMENT [S].

ImpactofMillMixingProceduresonthePerformanceEvaluationofNBR

JIA Hui-qing，ZHAI Yue-qing，DA Min-feng

(Lanzhou Petrochemical Research Center，Lanzhou 730060，Gansu，China )

The NBR evaluation method couldn’t meet the technology development in China. In the paper，the NBR physical and chemical experiments were examined. Impact factors on NBR cure characteristics were studied and the compounding ingredients were determined. The mill mixing procedures for NBR were achieved.

acrylonitrile-butadiene rubber，open mill，compounding，cure characteristics

TQ 333.7

國標委2014年第二批國家標準制修訂項目(編號20142682-T-513)