海绵密封条用乙丙橡胶J-5105新牌号的开发

张 涛，刘振国，车 浩，夏丽影，王积悦，赵 晶

(1.中国石油吉林石化公司 商务管理处，吉林 吉林 132021；2.中国石油吉林石化公司 研究院，吉林 吉林 132021； 3.中国石油吉林石化公司 销售公司，吉林 吉林 132021)

1997年7月，中国石油吉林石化公司引进的2万t/a乙丙橡胶装置正式投产。装置经过多年的扩建和改造，目前已经新增了三条生产线。其中，乙丙橡胶B线装置设计能力为2.5万t/a，采用部分引进国外技术和吉林石化公司自有的溶剂以及二烯烃回收技术构成的整套工艺技术， 2008年建成投产。乙丙橡胶C线装置采用吉林石化公司自主开发的工艺技术，共C1、C2两条生产线，每条单线生产能力为2万t/a，2014年建成投产。目前吉林石化公司乙丙橡胶总生产能力已经达到了8.5万t/a[1]。

吉林石化公司乙丙橡胶装置采用己烷为溶剂，氢气为相对分子质量调节剂，在Ziegler-Natta催化剂的作用下，乙烯、丙烯和非共轭二烯烃依照配位聚合机理进行共聚合反应。聚合反应完成后，所得到的溶液经过水洗去除残留的催化剂，再经过闪蒸提浓分离出溶剂，最后聚合物经挤压干燥制成粒状或块状产品。原乙丙橡胶装置可生产24个牌号产品，1999年以来吉林石化公司又陆续开发了11个新牌号，基本上覆盖了润滑油改性及橡胶制品两大应用领域[3]，产品性能基本满足国内市场需求，但在快速硫化、超高5-亚乙基-2-降冰片烯(ENB)含量的海绵密封条制品领域的牌号开发上一直处于空白[2-3]。

吉林石化公司采用溶液法聚合装置，结合多年来十余个乙丙橡胶牌号的开发经验，进行了高ENB含量的乙丙橡胶J-5105新牌号开发。该牌号先在吉林石化公司研究院200 t/a的中试装置上试生产，产品经北京橡胶研究设计院检测合格后，于2016年2月在乙丙橡胶车间装置上完成了工业化大生产。该产品具有较高的门尼黏度、适中偏低的乙烯含量及极高ENB含量，能满足国内高档海绵密封条制品厂家的要求。J-5105的顺利投产不仅拓宽了吉林石化公司三元乙丙橡胶的销售市场，而且为扩建后的乙丙橡胶装置满负荷投产提供了保证，同时能替代国外同类进口产品，其优异的性价比能有效地为厂家降低生产成本[4]。

对于海绵橡胶制品，一般期望的性能包括较低的压缩永久变形和柔软的手感，制品弹性好；光滑的挤出表面和硫化表面结皮；低温性能优异；良好的混炼性能和挤出性能；孔泡结构稳定，发孔率高，泡孔均匀性好等。为了满足此类性质，一般用于海绵密封条的乙丙橡胶牌号应具有以下特点：(1)乙烯含量适中至偏低，一般乙烯质量分数均在48%～58%之间；(2)极高的ENB含量。早期海绵条ENB质量分数在7%左右，近年来为了更好匹配发泡速率、满足快速硫化的要求，国外同类产品的ENB质量分数已经提高至8%～10%之间；(3)中、高的门尼黏度，提供良好的加工性能及制品挺性；(4)其它指标如拉伸强度、定伸应力、钒含量、挥发分等沿用乙丙橡胶一般技术指标即可，厂家一般没有特殊要求[5-12]。

吉林石化公司乙丙橡胶产销研项目组，通过走访制品厂家搜集用户意见，剖析国外同类产品牌号指标，结合本公司装置特点，最终确定J-5105产品的技术指标，如表1所示。

表1 乙丙橡胶J-5105技术指标

1 实验部分

1.1 原料

乙丙橡胶J-5105:中国石油吉林石化公司有机合成厂；炭黑N330、N550、N774：卡波特公司；石蜡油2280：工业级，衡水圣康化工有限公司；硫黄、促进剂TT、促进剂M等助剂均为市售工业品。

1.2 仪器设备

ZG-160开炼机：东莞市正工机电设备科技有限公司；XSM-05密炼机：上海科创橡塑机械设备有限公司；AI-7000-S电子拉力机：高铁科技股份有限公司；VISCO-ELASTOGRAPH橡胶加工分析仪：德国Goettfert公司；AG-1110老化箱：日本岛津公司。

1.3 试样制备

在密炼机中进行混炼，加入氧化锌、硬脂酸、炭黑、石蜡油等；在开炼机上完成硫化体系的加入，混合均匀后打三角包3次，将混炼胶下片停放16 h后进行硫化，硫化胶停放16 h后进行物理机械性能测试。

1.4 性能测试

门尼黏度按照GB/T 1232—1998进行测试；拉伸性能按照GB/T 528—1998进行测试；撕裂强度按照GB/T 529—1998进行测试；邵氏硬度按照GB/T 531—1998进行测试；压缩永久变形按照GB/T 7759—1998进行测试。

2 结果与讨论

2.1 J-5105生胶分析检测结果

2016年2月底，吉林石化公司有机合成厂乙丙橡胶车间对J-5105进行了工业化试生产。本次工业化产品J-5105生胶，为透明颗粒压制成块状，每块约25 kg，表2为2016年2月27日、28日生产样品的测试结果。

表2 J-5105生胶分析检测结果

2.2 加工性能对比

图1 J-5105的开炼机包辊性能

图2 DSM-4703的开炼机包辊性能

2.3 物理机械性能

采用国际通用乙丙橡胶检验配方(见表3)，

对吉林石化公司J-5105和DSM公司4703进行物理机械性能评价，结果如表4所示。

表3 乙丙橡胶检测配方(ISO 4097:2007,MOD)

表4 J-5105与DSM-4703的物理机械性能

通过检测数据对比发现，本次工业化实验生产的J-5105,物理机械性能稳定，压缩永久变形优异，达到国外同类牌号4703的水平。

同时，将J-5105与吉林石化公司J-3080P、J-3092E、4045牌号产品进行物理机械性能对比实验，结果见表5。

表5 各牌号乙丙橡胶物理机械性能对比

通过检测数据对比发现，在同一配方条件下，本次工业化实验生产的J-5105物理机械性能与其它乙丙橡胶牌号未见明显差异，但压缩永久变形明显降低。

2.4 硫化特性

为更好地了解高ENB含量J-5015硫化速度情况，采用橡胶加工分析仪对J-3080、J-3092E、4045、DSM-4703、J-5105A(2月27日16：00)、J-5105B(2月29日4：39)进行了对比实验，结果见表6。

表6 硫化曲线对比测试数据

通过硫化曲线数据对比发现，在所有牌号中J-5105体现出了最快的硫化速度，其正硫化时间(t90)值明显小于4045、4703、J-3080、J-3092E牌号，这使得J-5105海绵类制品能在较短时间内建立深度的交联，从而很快获得优异的压缩永久变形等物理机械性能，也可在发泡剂分解之前即能达到一定的硫化程度，以便维持泡孔结构中的气压不破裂，从而形成更光滑的结皮和更低的海绵密度。

2.5 厂家应用实验

吉林石化公司乙丙橡胶J-5105顺利投产后，先后在河北新华欧亚汽配集团有限公司、贵州红阳密封件公司进行了海绵密封条制品试生产，取得了很好的效果。

在河北新华欧亚汽配集团有限公司，厂家分别选用了丰田发动机机盖用海绵密封条、长安商务欧诺车门窗海绵密封条两种口型，现场挤出、硫化的J-5105海绵制品表面光滑，发泡良好，呈均匀闭孔。切割后断面无异常，制品外观符合要求，弹性良好，制品尺寸稳定，与国外同类产品相比未见差异。加工过程中，电机运转正常，电压及电流稳定。物性测试结果见表7。

表7 乙丙橡胶J-5105海绵密封条物性测试结果1)

1) 硫化条件为：170 ℃×10 min。

3 结 论

(1) 吉林石化公司J-5105牌号为较低乙烯含量、中高门尼黏度、高ENB含量乙丙橡胶，具有良好的物性及加工性能。

(2) J-5105针对高档汽车海绵密封条领域，在结合前期牌号开发实际经验基础上，顺利在吉林石化公司8.5万t/a装置进行了工业化生产，并一次性开车成功，缩短了开发流程，实现了工厂效益最大化，为扩建后的乙丙橡胶装置满负荷投产提供了保证。

(3) J-5105顺利通过了河北新华欧亚汽配集团有限公司、贵州红阳密封件公司的应用实验。结果表明，生胶加工性良好，制品表面光滑，物性指标合格，与国外同类高档乙丙橡胶牌号相比未见差异，可完全替代国外进口产品。

参 考 文 献：

[1] 蔡小平，邹向阳，车浩，等.中国石油吉林石化公司乙丙橡胶生产技术及其产品应用[J].世界橡胶工业，2016，43(2)：44-47.

[2] 崔华，赵秀红，金永峰，等.乙丙橡胶湿法脱挥工艺研究[J].化工科技，2010，18(1)：56-59

[3] 袁阅春，姜波.三元乙丙橡胶生产技术探讨[J].山东化工，2014，43(8)：119-120.

[4] 王积悦，周淑花，张敏.三元乙丙橡胶新牌号J-3060P合成开发[J].弹性体，2007,17(4)：48-51.

[5] 唐斌，李晓强，王进文.乙丙橡胶应用技术[M].北京:化学工业出版社，2005:194.

[6] 张殿荣,辛振祥.现代橡胶配方设计:第二版[M].北京：化学工业出版社，2001:266-269.

[7] 杨秀霞.国内外乙丙橡胶供需现状及预测[J].橡胶科技，2014，41(3):12-16.

[8] 王鹤,丁莹,赵树高.门尼黏度及支化程度对三元乙丙橡胶性能的影响[J].弹性体，2014，24(4):33-37.

[9] 贾毅.橡胶加工实用技术[M].北京:化学工业出版社，2004:198-223.

[10] 赵旭涛，刘大华.合成橡胶工业手册:第二版[M].北京：化学工业出版社，2006：146-189.

[11] 章文.乙丙橡胶的技术进展与市场分析(上)[J].上海化工,2007,32(6)：47-49.

[12] 韩秀山．乙丙橡胶的消耗结构及发展趋势[J]．中国橡胶，2001，17(3)：22-23.