三元乙丙橡胶活性胶粉研制

吴兵杨静，章于川（.安徽安大中鼎橡胶技术开发有限公司，安徽合肥30088；.绿色高分子材料安徽省重点实验室，安徽合肥3060）



三元乙丙橡胶活性胶粉研制

吴兵1，2杨静1，章于川2
（1.安徽安大中鼎橡胶技术开发有限公司，安徽合肥230088；2.绿色高分子材料安徽省重点实验室，安徽合肥230601）

摘要：与再生胶的生产相比，胶粉生产流程简化，对环境友好。通过自行设计的粉碎设备生产出三元乙丙橡胶胶粉，并在生产过程中对胶粉进行活化改性处理，得到粒径60目以上，绒球状，比表面积达0.41 m2/g的活性胶粉。将该胶粉掺杂到相应的混炼胶中，当掺杂比例达到30%时，制品仍能保持较好性能。

关键词：废橡胶；胶粉；活化改性

废旧橡胶属于热固性聚合物材料，处理好了是可再生资源，处理不好则变为有毒、有害的垃圾［1］。我国目前废旧橡胶的利用率与工业发达国家相比还有很大的差距。加快提高废旧橡胶的综合利用水平，是橡胶行业发展循环经济所面临的重要任务。国内目前废旧橡胶利用还是以再生胶生产为主，但在脱硫、水洗、精炼等工序中会产生废水、废气二次污染。从20世纪80年代末期起，欧美主要工业国家均停止通用型再生胶的生产，进入胶粉直接应用阶段，并取得了举世瞩目的成效，胶粉产量在逐年增加，且胶粉的应用范围比再生胶广泛［2-4］。

胶粉是废旧橡胶在粉碎机械的复杂的力作用下，产生了由大量硫化橡胶碎片颗粒组成的粉体，是一种由交联结构的橡胶大分子、补强炭黑、惰性填料以及多种助剂等组成的材料，其表面呈惰性。胶粉在与胶料掺混时，存在硫化剂、促进剂和软化剂迁移的问题。但如果在胶粉中添加饱和量的硫化促进剂和适量的活性改质剂，均匀分散在胶粉颗粒表面，再掺入胶料时，胶粉与胶料的边缘区域均衡了分散相的反应能力，则可有效减弱硫化剂的迁移。在硫化过程中，胶料中各相区硫化剂浓度更趋于连续，分散相的交联程度也比较高［5］。

采用自制设备生产废旧三元乙丙橡胶胶粉，并在生产过程中用自行调配的活性改质剂对胶粉进行改性，得到性能较为优异的活性胶粉。

1实验部分

1.1仪器设备

废橡胶粉碎设备，自行研制；Sirion 200型扫描电镜，美国FEI公司；ASAP2020M+C型孔隙和比表面吸附仪，美国Micromeritics公司；AL-7000S型拉力试验机，台湾高铁公司；LX-A型邵尔A型硬度计，上海六菱仪器厂；401B型热空气老化试验箱，无锡蠡园电子化工设备有限公司。

1.2实验原料

废旧三元乙丙橡胶、活性改质剂活性胶粉生产工艺，见图1。

图1　活性胶粉生产工艺图

自行研制粉碎设备的整个机筒分为6个区域：进料区、剪切区、细磨区、挤压区、高温区和释压区。积木式螺杆使胶粒在机筒中受到了挤压、剪切、研磨等强应力的作用，并经历了升温、冷却、加压、释压的各个过程，以致胶粒在加工过程中发生了复杂的物理、化学及机械力化学的反应。

活性改质剂是低分子量聚四氟乙烯、促进剂、防焦剂、软化剂、有机酸等原料的混合物，其使用比例约为胶料的1.5%。

2　表征

2.1比表面积测试

对生产出的EPDM活性硫化胶粉，用孔隙和比表面吸附仪对其比表面积进行了测定，测试结果见图2。

图2　EPDM活性胶粉比表面测试结果

2.2表面形貌表征

对生产出的EPDM活性硫化胶粉，应用扫描电镜对其表面形貌进行了表征，具体结果见图3。

图3　EPDM活性胶粉电镜照片

3　性能测试

将生产出的EPDM活性胶粉按一定比例与E6203K（三元乙丙混炼胶的企业编号）配方的EPDM胶料混合，制备样片，见表1。

表1　添加EPDM活性胶粉的E6203K硫化样片测试结果

4　结论

（1）从图2测试结果可以看出，EPDM活性硫化胶粉比表面积可达0.41 m2/g。生产过程中，胶粉表面以及其内部孔穴中低分子物质在一定温度下形成挥发性物质。同时，生产过程中脉动压力和热量的增加不仅对橡胶的粉碎有帮助，而且还有利于挥发性物质的气体饱和，这样可以促使胶粉表面多孔形状的形成，增大了比表面积，提高胶粉与原胶的相容性及界面结合力。

（2）图3分别是放大1 000，10 000，20 000倍的胶粉电镜照片，可以明显看出，研制的活性胶粉类似膨胀的“爆米花”或似一个蓬松的“绒球”状，其表面结构是有无数凹凸、多微裂纹的，具有较好的表面性能，在硫化过程中其可与原胶达到更好的相容性，并形成强的界面结合力。

（3）对于在胶料中掺混胶粉后制得的硫化胶来讲，胶粉仍保持着其原先的粉碎形态分散在硫化胶中，因此这种硫化胶具有非均相结构。它在受到外力作用时，其表面与内部的应力是不均匀的，从而影响到硫化胶的各项性能。大量掺用胶粉则会使硫化胶的拉伸强度、扯断伸长率、耐磨性能等降低，生产的橡胶制品易发生龟裂、切断等质量问题。从表1中可以看出，经过表面活化改性的高目数胶粉，不仅可大大提高在胶料中的掺用量，而且硫化后橡胶的理化、力学等综合性能均较好。测试数据显示，添加30%80目胶粉后，硫化胶物性基本无变化；添加20%60目胶粉，因粒径较大，硫化胶强度略有变化。

参考文献

［1］范仁德.$废橡胶利用产业的新进展和我国的发展方向［J］.中国橡胶，2002，18（13）：32-241.

［2］韩秀山，丛慰然，张卫华.$我国废旧橡胶利用［J］.化工新型材料，2001，29（10）：17-19.

［3］所同川，李忠明.$废旧橡胶回收利用新技术［J］.江苏化工，2004，32（6）：1-6.

［4］陆永其.$国外废橡胶资源的利用概况［J］.再生资源研究，2005（1）：16-19.

［5］蒋涛，邹国享，程时远.$胶粉的活化改性及其在弹性体中的应用研究进展［J］.弹性体，2003，13（2）：47-51.

中图分类号：X783.3

文献标志码：A

文章编号：1674-0912（2016）05-0033-03

作者简介：吴兵（1981-），男，安徽合肥人，工程师，研究方向：橡塑材料配方、新型功能性助剂。

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