1 實驗
1·1 原材料
PVCSG-3,北方氯堿集團(tuán);NBR-26,蘭州化學(xué)工業(yè)公司;硬脂酸,南京油脂化工廠;陶土,徐州礦務(wù)局陶土廠;乙炔炭黑,FEF,ISAF,上海炭黑淮北分廠;DOP,徐州溶劑廠;防老劑MB,六和化工助劑廠;硬脂酸鉛,蚌埠制革廠;三鹽基鉛,蚌埠新興化工廠;硫黃,促進(jìn)劑CZ、促進(jìn)劑TT、氧化鋅、氧化鎂、松香等為市售工業(yè)品。
1·2 主要實驗設(shè)備
開煉機(jī)XK-450,無錫第1橡塑機(jī)械設(shè)備廠;硫化儀GK-222型,北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計院;平板硫化機(jī)QLB-50型500×550,無錫第1橡塑機(jī)械設(shè)備廠;沖片機(jī),江都實驗機(jī)械廠;擺錘式拉力機(jī)WQB-2500B型,江都市實驗設(shè)備廠。
1·3 常規(guī)混煉工藝
將NBR與氧化鋅、SA、防老劑、部分DOP于室溫下在開煉機(jī)上塑煉混勻,制得NBR母膠待用[2]。在PVC中加入余下的DOP,待PVC膨潤后加入穩(wěn)定劑,攪拌均勻,將輥溫升至155℃~160℃,先進(jìn)行PVC的塑化,待PVC全部塑化透明后,加入NBR母膠,薄通3~4次,加入導(dǎo)電炭黑、高結(jié)構(gòu)炭黑等填料,混煉均勻后加入硫黃,1~2min后加入促進(jìn)劑,薄通3~4次后下片。
2 混煉工藝的改進(jìn)
2·1 工藝的確定
由于NBR和PVC高溫共混時塑性相差很大,所以NBR共混前必須進(jìn)行分段塑煉。PVC,DOP及穩(wěn)定劑只有捏合停后,才能分散均勻,DOP才能滲入到PVC的結(jié)構(gòu)縫隙中去,以防止共混時物料在輥筒上打滑。共混必須在高溫175℃±5℃進(jìn)行,NBR和PVC才能達(dá)到分子水平的均勻分布.抗靜電性是紡織膠輥重要的性能指標(biāo)。當(dāng)炭黑粒子在橡膠中分布形成連續(xù)的長鏈狀和網(wǎng)狀通路時則產(chǎn)生導(dǎo)電作用[4]。填料的結(jié)構(gòu)性越高、用量越大時,其導(dǎo)電能力越強(qiáng)。常用的導(dǎo)電填料為乙炔炭黑,乙炔炭黑粒徑中等,結(jié)構(gòu)性在橡膠用炭黑中高,灰分和揮發(fā)分都很低,故抗靜電性甚佳,但物理機(jī)械性能較差,成本很高。如采用細(xì)粒子、高結(jié)構(gòu)的爐法炭黑ISAF和乙炔炭黑并用,可彌補(bǔ)乙炔炭黑間存在的空隙,防止斷路,從而提高抗靜電性,同時還能提高制品的物理機(jī)械性能。為防止炭黑的高結(jié)構(gòu)性被破壞,影響導(dǎo)電通路的形成,混煉時,既要使炭黑分散均勻,又要防止炭黑的結(jié)構(gòu)被破壞。所以一段混煉時間不能過長,輥矩不能過小,輥溫不能過低,在另一臺開煉機(jī)上進(jìn)行二段混煉,有利于高結(jié)構(gòu)炭黑的進(jìn)一步分散。然后加入硫黃和超速促進(jìn)劑。通過驗發(fā)現(xiàn)溫度好控制在80℃~90℃,既可防止焦燒,又可防止共混物料溫度急速下降而導(dǎo)致在輥筒剪切力的作用下物理交聯(lián)點和炭黑的結(jié)構(gòu)被破壞,故工藝方法確定為兩段混煉。需2臺開煉機(jī)分別進(jìn)行。根據(jù)上述分析,工藝流程確定如下:一段混煉:配料→NBR分段塑煉+PVC與配合劑捏合停放→高溫共混→停放。二段混煉:低溫混煉→加硫黃和促進(jìn)劑→下片→停放
2·2 實驗工藝條件的確定
根據(jù)反復(fù)實驗,現(xiàn)選取幾個關(guān)鍵可行的工藝參數(shù)進(jìn)行混煉和性能測試[5],4組不同的工藝參數(shù)如下:
1#:共混輥溫155℃,二段混煉輥溫50℃,輥
矩8mm,一段混煉時間15min。
2#:共混輥溫165℃,二段混煉輥溫80℃,輥
矩8mm,一段混煉時間20min。
3#:共混輥溫175℃,二段混煉輥溫80℃,輥
距5mm,一段混煉時間20min。
4#:共混輥溫175℃,二段混煉輥溫90℃,輥
距5mm,一段混煉時間25min。
2·3 不同的混煉方法對性能的影響
采用不同的工藝方法和條件,所得試樣的外觀質(zhì)量和各項性能如表1所示:從表1可以看出,隨工藝方法和工藝條件的改變和調(diào)整,拉伸強(qiáng)度、耐磨性、硬度均提高,抗靜電性也有提高。主要原因是共混溫度逐步提高PVC塑化時間變短,物料的流動性好,與NBR共混均勻所需時間,加入炭黑的吃粉時間越來越短。共混過程中要防止輥溫過低,否則膠片易出現(xiàn)波浪痕。輥距為8mm、共混溫度低時,加入NBR母煉膠易裹入空氣,膠片有氣泡,光度差。輥距為5mm,共混溫度175℃時膠片光滑,無氣泡,物料的分散程度提高,內(nèi)聚力、交聯(lián)密度也變得均勻,制品內(nèi)部無應(yīng)力存在。膠料同時又沒有過煉,高結(jié)構(gòu)炭黑的結(jié)構(gòu)沒有被破壞。所以只有改進(jìn)混煉工藝才能確保PVC用量高達(dá)40份的膠輥抗靜電性
良好,綜合性能?；烊氪罅縋VC也使得產(chǎn)品成本大幅度下降(NBR為14 000元/t,PVC為4500元/t)。
表1 不同混煉方法對性能的影響
性 能1#2#3#4#
ρr,Ω·cm
邵爾A硬度,度
拉伸強(qiáng)度,MPa
拉斷伸長率,%
拉斷變形,%
磨耗量,cm3/(1.61km)
料片外觀
3·29×103
60
11.81
500
10
0.04472包輥性好無氣泡,有波浪痕
1·73×104
76
16.15
485
13
0.03793包輥性好有氣泡,光度差
9·33×103
79
16·20
480
13·6
0.03349包輥性好有少量氣泡,光度一般
3·84×103
82
16·24
380
16
0·03237包輥性好無氣泡,光滑平整
配方[6,7,8]:NBR/PVC,60/40;硫黃,2·5;促進(jìn)劑CZ,1·0;促進(jìn)劑
TT,0·3;ZnO,5;MgO,15;硬脂酸,1·0;炭黑ACET/ISAF,
20/40;陶土,5;松香,1·5;DOP,15;防老劑MB,1·0;硬
脂酸鉛,2·5;三鹽基鉛,1·0
3 結(jié)論
1)NBR與PVC共混以2段混煉法為佳。
2)關(guān)鍵工藝條件:共混輥溫175℃,二段混煉輥溫80℃~90℃,輥矩5mm,一段混煉時間25min。
3)改進(jìn)的二段混煉方法使產(chǎn)品物理機(jī)械性能提高,抗靜電性能也能滿足產(chǎn)品的使用性能。
4)改進(jìn)的二段混煉方法可使產(chǎn)品成本大幅下降。
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