1 實驗
1·1 原材料
PVCSG-3,北方氯堿集團;NBR-26,蘭州化學工業(yè)公司;硬脂酸,南京油脂化工廠;陶土,徐州礦務局陶土廠;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,促進劑CZ、促進劑TT、氧化鋅、氧化鎂、松香等為市售工業(yè)品。
1·2 主要實驗設備
開煉機XK-450,無錫第1橡塑機械設備廠;硫化儀GK-222型,北京橡膠工業(yè)研究設計院;平板硫化機QLB-50型500×550,無錫第1橡塑機械設備廠;沖片機,江都實驗機械廠;擺錘式拉力機WQB-2500B型,江都市實驗設備廠。
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后加入促進劑,薄通3~4次后下片。
2 混煉工藝的改進
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℃進行,NBR和PVC才能達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。當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)生導電作用[4]。填料的結(jié)構(gòu)性越高、用量越大時,其導電能力越強。常用的導電填料為乙炔炭黑,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,但物理機械性能較差,成本很高。如采用細粒子、高結(jié)構(gòu)的爐法炭黑ISAF和乙炔炭黑并用,可彌補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械性能。為防止炭黑的高結(jié)構(gòu)性被破壞,影響導電通路的形成,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,在另一臺開煉機上進行二段混煉,有利于高結(jié)構(gòu)炭黑的進一步分散。然后加入硫黃和超速促進劑。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臺開煉機分別進行。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→加硫黃和促進劑→下片→停放
2·2 實驗工藝條件的確定
根據(jù)反復實驗,現(xiàn)選取幾個關(guān)鍵可行的工藝參數(shù)進行混煉和性能測試[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。所以只有改進混煉工藝才能確保PVC用量高達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;促進劑CZ,1·0;促進劑
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)改進的二段混煉方法使產(chǎn)品物理機械性能提高,抗靜電性能也能滿足產(chǎn)品的使用性能。
4)改進的二段混煉方法可使產(chǎn)品成本大幅下降。
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