一种适用橡胶生产的浆料和胶液共混方法与流程-尊龙凯时官方app下载

文档序号:36397277发布日期:2023-12-15 20:21阅读:8来源:国知局


1.本发明涉及新材料技术领域,具体涉及一种适用橡胶生产的浆料和胶液共混方法



背景技术:

2.混炼是指为了提高橡胶制品的物理机械性能,改善加工成型工艺,降低生产成本,在生胶或塑料胶中加入各种配合剂,如填充剂

补强剂

促进剂

硫化剂

防老剂

防焦剂等,这些配合剂有固体

液体等材料,将所加入的各种配合剂分散均匀,确保胶料的性质一致

因而混炼本质为配合剂或填料在生胶中均匀分散的过程,在分散后,粒状配合剂呈分散相,而生胶则呈现连续相

3.混炼是在橡胶胶料加工过程中最重要的步骤,填料和各种助剂与胶料之间不但发生物理变化,而且伴随着一些化学反应

目前通常用炼胶机将生胶或塑炼生胶与配合剂炼成混料胶,包括干法混炼和湿法混炼,其中,干法混炼是将填料与固体橡胶或颗粒料的分批混炼或连续混炼来实现

近年来,液相混炼成为研究热点,是一种把聚合物胶乳和填料浆混合并通过化学凝聚的方法制备母炼胶的方法

该方法的化学剂吸附在填料表面妨碍聚合物与填料的相互作用;而且填料结合胶硬度很高,难于进行切割和进一步混炼加工

将乳液中的乳胶粒子在隔离剂和凝聚剂的共同作用下直接成粉,能够一定程度上改善母炼胶的加工性能

4.cn104893024b
公开了一种天然乳胶与沉淀二氧化硅共混的方法,包括在常温常压条件下,在搅拌的同时向天然乳胶水溶液中依次加入有机酸,进行搅拌,然后加入乳化剂,继续进行搅拌,所有搅拌过程中维持溶液
ph
值为
5.5-7.0
;然后加入二氧化硅浆液混合并搅拌,在搅拌过程中通过加入碱金属的氢氧化物溶液维持体系
ph

9-10。
该方法将液体二氧化硅与天然乳胶混合,使二氧化硅在橡胶中分散性和均匀性得到提高,做出的轮胎滚动阻力小,并且在混炼过程中消耗更少的能源

5.cn104629123b
公开了一种炭黑液相混炼粉末橡胶的方法,包括高速搅拌器中制备膏状炭黑浆液,控制搅拌转速
10000-30000r/min
;将炭黑浆液分2次加入橡胶胶乳中,首次滴加
1/5-1/2
炭黑浆液,控制温度
40-50℃
,搅拌转速
200-10000r/min
,滴加完持续搅拌
10-30min
,再次加入剩余的炭黑浆液,控制反应温度
70-80℃
,搅拌
10-30min
;将所得的淤浆经洗涤

脱水得到粉末橡胶产品

其利用炭黑的吸附作用并辅以高强度机械剪切使胶乳凝聚成粉,制备过程中不加入凝聚剂,隔离剂等助剂

6.上述方法中均采用首先将填料或增强材料制备成浆液,随后与胶液混合的工艺路线,但是在制备过程中都有一定问题,如需要加入有机酸,或分批加入等方式,造成橡胶性能下降,或者工艺繁琐,增加了制造成本



技术实现要素:

7.为了解决上述技术问题,本发明提供了一种适用橡胶生产的浆料和胶液共混方


通过将填料制成浆料,随后采用机械剪切搅拌结合气体喷吹分散的方式,实现了浆料和胶液的快速

充分分散,提高了橡胶的性能

8.本发明完整的技术方案包括:
9.一种适用橡胶生产的浆料和胶液共混方法,包括如下步骤:
10.(1)
浆液制备
11.将白炭黑

硅烷偶联剂

氧化锌

硬脂酸和防老剂等配料的一种或多种混合物加入有机溶剂进行搅拌得到浆液;
12.(2)
胶液准备
13.制备单一组分的橡胶胶液或多组分的橡胶胶液;
14.(3)
浆液和胶液混合
15.在混合装置中加入橡胶胶液,随后启动装置并加入所述的白炭黑浆液,进行剪切搅拌分散

16.进一步的,步骤
(1)
中,浆液中白炭黑份数
10-150


硅烷偶联剂
0-30


氧化锌
0-5


硬脂酸
0-4


防老剂
0-8


17.进一步的,步骤
(1)
中,有机溶剂为烷烃类

18.进一步的,步骤
(1)
中,配方组分与溶剂比例为
1:10

1:3
,在
20
±
10℃
进行搅拌1~
10h
,得到浆液

19.进一步的,所述橡胶胶液可以是天然橡胶

丁苯橡胶

顺丁橡胶

异戊橡胶

氯丁橡胶

丁腈橡胶,或以上的混合物

20.进一步的,所述混合物包括多种胶液进行共混的过程

21.进一步的,所述步骤
(3)
采用变速变向搅拌

22.进一步的,利用所述方法得到的浆料和胶液混合液

23.进一步的,利用所述混合液进行橡胶制备的方法,其特征在于,对混合液进行凝聚并脱溶剂,经过滤

干燥经过挤出压片得到最终的橡胶

24.本发明相对于现有技术的优点在于:本发明采用分散性评估的的白炭黑,采用浆液和胶液共混且剪切搅拌,提高了分散性,并采用变速变向搅拌,在形成稳定流场后,进行变频反向搅拌,使搅拌转速出现加速度,形成较大搅拌力,打破已经稳定的胶液流场,使浆液中的白炭黑以及细料进一步被分散,实现均匀分布

并且控制分散过程温度,提高了橡胶性能

附图说明
25.图1为本发明所用凝聚釜图

具体实施方式
26.下面将结合本技术实施方式,对本技术的技术方案进行清楚

完整的描述,显然,所描述的实施方式仅仅是作为例示,并非用于限制本技术

27.一种适用橡胶生产的浆料和胶液共混方法
,
包括如下步骤:
28.(1)
浆液制备
29.选择配料,配料包括白炭黑

偶联剂

软化油

氧化锌

硬脂酸

防老剂

硫磺等


中质量份数为白炭黑份数
10-150


硅烷偶联剂
0-30


氧化锌
0-5


硬脂酸
0-4


防老剂
0-8


将白炭黑

硅烷偶联剂

氧化锌

硬脂酸和防老剂等配料的一种或多种混合物加入有机溶剂,配料可添加有机溶剂为烷烃类,配方组分与溶剂比例为
1:10

1:3
,在
20
±
10℃
进行搅拌1~
10h
,得到浆液

30.其中白炭黑浆液制备前还包括:
31.1)
白炭黑分散性定量评估
32.针对不同批次的白炭黑,以实际生产为目的进行白炭黑分散性评估,采用如下方法,
33.选择橡胶胶液

白炭黑

硅烷偶联剂

软化剂和细料,采用搅拌机进行混炼

本实施例共有5组不同批次白炭黑,以及一组参照组白炭黑,参照组白炭黑可以选择实际生产中采用的性能合格的现有白炭黑

34.1.1
首先依次加入胶液

白炭黑

硅烷偶联剂和细料,升温加入软化油,硅烷化等反应后得到测试橡胶

对每一组经过不同批次的白炭黑以及参照组白炭黑,一共得到6组测试橡胶

35.1.2
针对每一组测试橡胶,选择
10
个不同部位处的橡胶制成试样,并测试其流动性,
36.并计算得到第i组橡胶的流动值fi

[0037][0038]fj
为第j个试样的流动值

[0039]
1.3
对每组橡胶的流动值进行处理得到分散度:
[0040][0041]di
为第i组橡胶的分散度,
fc为参照组橡胶的流动值

分散度越大则代表白炭黑分散性越好

选择分散性不低于
0.98
时的白炭黑进行橡胶制备

[0042]
(2)
胶液准备
[0043]
采用的胶液可以是天然橡胶

丁苯橡胶

顺丁橡胶

异戊橡胶

氯丁橡胶

丁腈橡胶等,或以上橡胶的混合物,如果是混合胶液,还有多种胶液进行共混的过程

[0044]
多种胶液进行共混的过程,胶液共混设备基本结构和原理与
cn110126114b
类似,同时在筒体底部增设多个进气口,进气口连接喷吹管道,管道连接高压气源,在共混时,喷吹管道从筒体底部由进气口喷入氮气,气体在胶液中形成气泡并上升,同时被搅拌轴打碎,使胶液呈类似流化床的“沸腾”形态,促进胶液进行充分混合,消除了剪切搅拌的死角,搅拌轴的转速为
500

1000r/min
,在气体压力选择方面,需要综合考虑橡胶胶液的比重

粘度以及剪切速度,经过实际验证,选择喷吹压力为
1.5-3.0mpa
,流量为
30-150l/min。
共混完成得到共混胶液

[0045]
共混过程中可以采用温度控制,控制吹入氮气的温度在-20℃

0℃
,控制共混时胶液温度不高于
30℃。
该方式提高了胶液质量和橡胶性能

[0046]
(3)
在混合装置中加入橡胶胶液,随后启动装置并加入所述的浆液

胶液和软化油,进行剪切搅拌分散

其中胶液和填料浆液的一种优选组分是:胶液
100
份,白炭黑
84
份,硅烷偶联剂
6.9
份,软化油2份,氧化锌
3.5
份,硬脂酸2份以及防老剂
2.5


[0047]
所述剪切搅拌装置可以采用
cn110126114b
中公开的设备,在搅拌过程中,两个搅拌电机均采用变频电机,采用变速变向搅拌,现有技术中的浆料和胶液共混,通均采用固定转速的剪切搅拌方式,该方式在共混时,液体会形成较稳定的流场,导致出现部分的搅拌共混死角,部分团聚的白炭黑在这种稳定状态下比较不容易被打散,导致分散效果不好

为了改善上述问题,本发明采用多级变频搅拌的方式,搅拌时,在形成稳定流场后,进行变频反向搅拌,使搅拌转速出现加速度,形成较大搅拌力,打破已经稳定的胶液流场,使浆液中的白炭黑以及细料进一步被分散,实现均匀分布

经过验证,在共混过程中,转速范围为
500

1500rpm,
期间进行
25
次的变速变向搅拌,每次变速的转速差为
400rpm,
变速过程在
10s
内完成,形成的转速加速度大于
40r/m.s。
在上述过程中控制胶液和浆液混合温度,以避免过高温度降低最终橡胶的性能

[0048]
胶液和浆液共混完成后需要去除有机溶剂,在凝聚釜中,在
30mpa
的压力下直接喷入
95℃
的水中进行凝聚,凝聚釜如图1所示

将凝聚并脱溶剂的胶粒经过滤

干燥得到母胶

脱除溶剂的胶料经过挤出压片机,得到最终的橡胶产品

[0049]
以上申请的仅为本技术的一些实施方式

对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本技术创造构思的前提下,还可以做出若干变型和改进,这些都属于本技术的保护范围

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