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交联溴化丁基橡胶的再生研究

作者 :刘 旭更新时间:2012-10-26

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摘  要:采用天然再生剂大蒜汁并结合开炼、密炼等再生方法对废溴化丁基橡胶的再生情况进行探讨。结果表明:开炼温度、开炼时间、密炼温度、密炼时间及再生剂用量对再生效果均有影响,且在这些因素中,再生剂为主导因素。在开炼温度为55℃、开炼时间为10min、加入再生剂用量为6%时再生效果最佳;密炼温度为125℃、密炼时间10min、再生剂用为6%时取得最佳再生效果。  本文来自职称论文发表的竭力网络搜索和整理得来的。


   关键词:天然植物再生剂;大蒜汁;交联溴化丁基橡胶;开炼;密炼


   中图分类号:TQ333            文献标识码:A





   溴化丁基橡胶由于透气率低、热稳定性好、减震性、耐候性、耐腐蚀性好等许多优点而被广泛应用于轮胎、医药包装、建筑等行业,因此产生的废胶量也很大。而国内丁基橡胶很多都依赖于进口,价格比较昂贵,所以废丁基橡胶的再生尤为迫切。


   溴化丁基橡胶的再生方法主要有化学再生法、物理再生法及生物再生法。化学再生法既消耗了能源,其溶剂对环境的污染也很大。物理再生方法虽然再生过程不会产生废水废气,但再生过程能耗较大,且再生胶的力学性能较差。利用生物技术使交联溴化丁基橡胶再生比较困难,目前这类报导和应用都比较少。


   笔者之所以采用天然大蒜汁作再生剂并结合物理再生方法探讨溴化丁基橡胶的再生情况是因为:大蒜汁作为一种天然再生剂,不仅方便易得价格便宜,而且再生过程不会对环境产生污染。若能采用天然大蒜汁作为再生剂对交联溴化丁基橡胶进行再生,使交联胶的拉伸强度下降40%,将对废溴化丁基橡胶的回收利用产生一定的指导意义,所以本课题具有较高的应用价值。


1  实验


1.1  实验仪器及材料


   (1)实验仪器。上海双翼橡胶机械有限公司X(S)K-160型开放式炼塑机;常州溯源橡胶科技有限公司SU-70型密炼机;宜兴市轻工机械厂QLB-D型液压平板硫化机;上海化工机械四厂CP-25型冲片机;深圳市瑞格尔仪器有限公司RGD-5电子拉力实验机。


   (2)实验材料。应城恒天药业包装有限公司交联溴化丁基橡胶;自制大蒜汁(大蒜去皮,称取适量的去皮大蒜,量取等质量的水与之混合,置于榨汁机中搅拌,过滤大蒜浆液得到大蒜汁)。


1.2  再生硫化胶的制备


   将溴化丁基橡胶(BIIR)硫化胶机械粉碎,得到胶粉。①加入与再生剂混匀后的复原胶到双辊开炼机上开炼再生得到再生胶,出片。②加入与再生剂混匀后的复原胶在密炼机上密炼再生得到再生胶,出片。所得再生胶均于160℃、5min条件下在QLB-D型液压平板硫化机上硫化得到硫化胶。


1.3  性能测试


   所得硫化胶的拉伸强度和断裂伸长率采用RGD-5电子拉力实验机进行测定。


2  结果与讨论


   (1)不同条件下开炼再生所得再生胶的力学性能如表1、2、3。由表1可知,开炼温度在55℃时再生效果最好,温度低于55℃时开炼提供的能量不足以打断溴化丁基橡胶分子链之间的交联键,因此在低于55℃条件下开炼的再生橡胶的拉伸强度会高于55℃条件下再生胶的拉伸强度。而温度在高于55℃后,过高的温度加上开炼机的强烈剪切作用所提供的能量使得原本没有交联的键之间产生交联,再生效果反而下降;表2可以看出开炼时间为10min左右时再生效果最好,未经开炼的废溴化丁基橡胶的拉伸强度和断裂伸长率都比较大,经一段时间开炼后部分交联键被打断,拉伸强度下降。同时,随着溴化丁基分子链之间的交联键被破坏,橡胶的塑性也有一定程度的增加,超过10min后,过长时间的开炼机的剪切作用加上高温提供的能量足以使部分被打断的交联键又结合在一起;从表3可知在再生剂用量为6%时效果最好,大蒜汁作为一种植物橡胶再生剂是利用化学取代反应裂解硫化胶中硫交联键同时还可以限制氧化作用对橡胶分子主链的损害,究其主要成分,植物橡胶再生剂大蒜汁中的蒜素是一种二烯丙基二硫代磺酸盐,该植物橡胶再生剂的再生机理如下:①硫化胶在机械力作用下解聚,生成4种聚合物游离基;②二烯丙基二硫化物分解生成RS·;③RS·与聚合物游离基结合。此时大蒜汁再生剂用量为6%是其分解出的RS·与橡胶解聚出的游离基结合最大化,即橡胶分子的交联键断裂最大化,但是当大蒜汁用量超过6%时,随着再生剂大蒜汁用量的增大,再生剂在再生过程中产生了更多的游离基,对聚合物端自由基形成了更多的封端,使得RS·与聚合物游离基结合受阻,对聚合物中交联键的破坏作用减少,因此再生胶的拉伸强度增加。综合以上分析可知在开炼温度为55℃,开炼时间为10min,加入再生剂用量为6%时再生效果最佳。


   (2)不同条件下密炼再生所得再生胶的力学性能如表4、5。由表4知密炼温度125℃时效果最好,在温度低于125℃时,随着密炼温度的增加,橡胶分子之间的交联键逐渐断裂,但超过临界温度125℃时,随着密炼温度的增加,过多的能量提供给橡胶分子,使得分子之间游离的氧、硫等原子与两橡胶分子链上的碳紧密结合在一起并形成交联键。而随着交联键的形成,再生胶的拉伸强度下降。表5则看出密炼10min时效果最好,随着密炼时间的增加,再生胶的拉伸强度呈现先下降后上升的趋势,即再生效果先上升后下降。10min前,随着密炼时间的增加,高温和密炼机的机械作用提供的能量使得再生胶拉伸强度下降,如密炼时间过长,大蒜汁中的二烯丙基二硫代磺酸盐分解生成的RS·与溴化丁基橡胶中的固化剂ZnO结合,氧原子连接在两条分子链形成交联键,从而使得再生胶的拉伸强度增加,再生效果会有所下降。综合以上分析可知在密炼温度125℃,密炼时间10min,加入再生剂用量6%时密炼效果最佳。


3  结论


   (1)以大蒜汁作为天然植物再生剂可以使废旧溴化丁基橡胶交联键断裂,限制了氧化作用对橡胶高分子链的损害。


   (2)再生剂大蒜汁用量为4%时,经开炼后拉伸强度值比大蒜汁用量为2%时密炼的拉伸强度值小,说明大蒜汁作为再生剂在废溴化丁基橡胶的再生过程中为主导因素。加之大蒜汁来源丰富、价格低廉、再生过程不产生污染、能耗较小,因此废溴化丁基橡胶的再生研究可以在大蒜汁这类天然再生剂上下功夫。


参考文献


1  赵小平,史铁钧,王申生.丁基橡胶与卤化丁基橡胶的结构、性能及发展状况[J].安徽化工,2008(4)


2  胡涛,李爱平,徐海青等.废旧橡胶的再生与利用[J].橡胶科技市场,2007(11)


3  马瑞刚.废橡胶再生技术进展和橡胶的环保再生[J].橡胶科技市场,2007(15)


4  庄学修.橡胶再生剂A及其应用[J].轮胎工业,2003(7)

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