CN109400998A - 一种合成橡胶湿法混炼工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种合成橡胶湿法混炼工艺，包括如下步骤：步骤S1、制液：将合成橡胶放入容器中，在600r/min搅拌速度下将白炭黑乳液滴加到合成橡胶中，滴加完毕后，1000r/min搅拌30min，使乳液混合均匀，降低搅拌速度至800r/min，搅拌下向乳液中依次加入氨基磺酸、促进剂NS、硬脂酸、防老剂，加完后，继续搅拌45‑48min，得到胶乳混合液；步骤S2、凝聚；步骤S3、收集物；步骤S4、搅拌：对所述橡胶混合物在橡胶湿法混合器内进行搅拌；步骤S5、干燥：对搅拌后的混合物进行絮凝、洗胶和脱溶剂获得合成橡胶。本发明通过表面改性和机械分散两种方式结合，增强橡胶与填料分子之间的界面相容性，使得混合乳液更加稳定和均匀，提高合成橡胶的综合性能。

Description

一种合成橡胶湿法混炼工艺

技术领域

本发明属于橡胶混炼技术领域，具体地，涉及一种合成橡胶湿法混炼工艺。

背景技术

长期以来，橡胶工业使用的原材料一直是一种块状橡胶，这种块状橡胶不仅给搬运和配料带来不便，还需要切成小块称量，同时在混炼时也要消耗很大动力才能将其碾碎、混合，因此需要重型的炼胶设备，不仅消耗动力大，而且炭黑不易分散，炼胶次数多，周期长。此外，橡胶树所生产的是液态的胶乳，将胶乳凝固、干燥制备成块状的橡胶，不仅工序繁杂、周期长，而且还需消耗大量的人力、物力，浪费很多能源。

针对块状橡胶混炼时的种种缺点，湿法混炼技术应运而生。湿法混炼技术是指将经过预先加工的炭黑、白炭黑等填料制成水分散体，在液态下与橡胶胶乳充分混合，再经凝聚、脱溶剂、干燥等过程生产橡胶混炼胶的方法。与传统的将干胶与炭黑、白炭黑等配合剂在密炼机中进行多段干法混炼完全不同。湿法混炼技术的最大的优点就是填料分散性好，硫化胶的物理机械性能好，能有效避免粉体填料的飞扬污染，利于环保，与其它配合材料的混合效果好，加工非常方便，能显著降低橡胶的混炼能耗和成本，并有利于连续混炼工艺的实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合成橡胶湿法混炼工艺，本方法工艺连续易控、高效节能、污染小、填料在橡胶溶液中更加稳定均匀，产品质量均一稳定。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种合成橡胶湿法混炼工艺，包括如下步骤：

步骤S1、制液：

将合成橡胶放入容器中，在600r/min搅拌速度下将白炭黑乳液滴加到合成橡胶中，滴加完毕后，1000r/min搅拌30min，使乳液混合均匀，降低搅拌速度至800r/min，搅拌下向乳液中依次加入氨基磺酸、促进剂NS、硬脂酸、防老剂，加完后，继续搅拌45-48min，得到胶乳混合液；

步骤S2、凝聚：

胶乳混合液在混合室的内壁凝聚；

步骤S3、收集：

凝聚后的液体沿混合室内壁流出，收集得到橡胶混合物；

步骤S4、搅拌：

对所述橡胶混合物在橡胶湿法混合器内进行搅拌，搅拌工艺参数，搅拌速度300-500r/min，搅拌时间3-8min；

步骤S5、干燥：

对搅拌后的混合物进行絮凝、洗胶和脱溶剂获得合成橡胶；

具体步骤为：将凝固之后的胶乳混合体放入洗胶机中进行脱溶剂，同时用自来水对其进行冲洗、将经洗胶机脱溶剂之后的胶片放入75℃的烘箱中干燥7-8h，再将烘箱温度调至150℃将胶片再烘110-115s，取出，将烘干之后的胶片放到开炼机上进行补充混炼，在开炼机辊筒间隙最小状态下，将胶片在开炼机上过辊十次即可下片，得终炼胶、将制得的混炼胶在150℃、10MPa压力下在平板硫化机上硫化15min，制得合成橡胶。

进一步地，所述湿法混炼合成橡胶由如下重量份的原料制得：合成橡胶35-40份、白炭黑乳液20-26份、氧化锌1-2份、氨基磺酸0.8-1.5份、促进剂NS 0.5-1份、硬脂酸0.8-1.5份、防老剂0.5-1份。

进一步地，所述防老剂为防老剂H、防老剂CPPD和防老剂264中的一种或两种。

进一步地，所述白炭黑乳液由如下方法制备：

(1)称取5g白炭黑加入240mL己烷中，超声分散30min，得到白炭黑-己烷悬浮液；

(2)在烧瓶内加入175mL己烷、0.9mL三乙胺、0.6mLKH570，搅拌混合均匀，加入150mL白炭黑-己烷悬浮液，60℃搅拌反应12h；

(3)反应结束后，于8000r/min的条件下离心5min，倒掉上层清液，底部固体用无水乙醇离心清洗3次，以除去未反应的KH570和三乙胺，得到KH570白炭黑，往KH570白炭黑中加入去离子水，超声分散后，冷冻干燥，得KH570白炭黑粉末；

(4)将3gKH570白炭黑粉末、0.5g山梨醇酐单月桂酸酯加入45mL异丙醇中，并在超声仪中超声分散55-60min，分散完成后加入17mL异戊二烯和4mL过氧化氢叔丁基，于32℃下乳化60min，加热至35℃，反应12h，得到白炭黑乳液。

本发明的有益效果：

(1)本发明从工艺技术的更新上促进合成橡胶和下游制品加工的紧密结合，有利于橡胶行业整体科技和效益水平的显著提高；

(2)本发明对白炭黑进行改性，通过利用KH570硅烷偶联剂在己烷溶剂中对白炭黑进行改性，在白炭黑粒子表面接枝双键功能基团，之后，采用乳液聚合方法在纳米二氧化硅表面接枝聚异戊二烯，通过接枝改性，纳米二氧化硅的聚集得到了明显改善；由于异戊二烯接枝白炭黑表面具有与橡胶基体相似的结构，与橡胶基体有良好的相容性，牢固的链接白炭黑与橡胶基体，使橡胶的力学性能提高，克服了单一高剪切机械混合方法中间产物难以贮存的弊病，满足了工业大规模生产对各步序必须的停留时间要求,填补由合成橡胶工厂中间产品橡胶溶液直接制得白炭黑混炼胶的技术空缺,可适应各类橡胶母炼胶生产的需求；

(3)本方法工艺连续易控、高效节能、污染小、填料在橡胶溶液中更加稳定均匀，产品质量均一稳定，与现有湿法混炼技术相比，由于橡胶和填料分子间相容性得到本质改善，且橡胶和填料分子在橡胶湿法混合器中进行充分混合，提高填料在橡胶基体中的分散并同时实现在线混合，提高了物料的混合程度和均匀性，通过表面改性和机械分散两种方式结合，使得混合乳液更加稳定和均匀，特别能满足大规模生产中各步序必须的停留时间要求。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明橡胶湿法混合器的结构示意图；

图2为本发明橡胶湿法混合器的支撑装置的结构示意图；

图3为本发明橡胶湿法混合器的混料装置的结构示意图；

图4为本发明橡胶湿法混合器的搅拌装置的结构示意图；

图5为图4的局部结构示意图；

图6为图4的局部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种合成橡胶湿法混炼工艺，所述湿法混炼合成橡胶由如下重量份的原料制得：合成橡胶35-40份、白炭黑乳液20-26份、氧化锌1-2份、氨基磺酸0.8-1.5份、促进剂NS 0.5-1份、硬脂酸0.8-1.5份、防老剂0.5-1份；

所述合成橡胶为液体橡胶；

所述防老剂为防老剂H、防老剂CPPD和防老剂264中的一种或两种；

所述白炭黑乳液由如下方法制备：

(1)称取5g白炭黑加入240mL己烷中，超声分散30min，得到白炭黑-己烷悬浮液；

(2)在烧瓶内加入175mL己烷、0.9mL三乙胺、0.6mLKH570(硅烷偶联剂)，搅拌混合均匀，加入150mL白炭黑-己烷悬浮液，60℃搅拌反应12h；

(3)反应结束后，于8000r/min的条件下离心5min，倒掉上层清液，底部固体用无水乙醇离心清洗3次，以除去未反应的KH570和三乙胺，得到KH570白炭黑，往KH570白炭黑中加入去离子水，超声分散后，冷冻干燥，得KH570白炭黑粉末；

(4)将3gKH570白炭黑粉末、0.5g山梨醇酐单月桂酸酯(司盘20)加入45mL异丙醇中，并在超声仪中超声分散55-60min，分散完成后加入17mL异戊二烯和4mL过氧化氢叔丁基，于32℃下乳化60min，加热至35℃，反应12h，得到白炭黑乳液；

通过利用KH570硅烷偶联剂在己烷溶剂中对白炭黑进行改性，在白炭黑粒子表面接枝双键功能基团，之后，采用乳液聚合方法在纳米二氧化硅表面接枝聚异戊二烯，通过接枝改性，纳米二氧化硅的聚集得到了明显改善；由于异戊二烯接枝白炭黑表面具有与橡胶基体相似的结构，与橡胶基体有良好的相容性，牢固的链接白炭黑与橡胶基体，使橡胶的力学性能提高；

所述合成橡胶湿法混炼工艺，包括如下步骤：

步骤S1、制液：

将合成橡胶放入容器中，在600r/min搅拌速度下将白炭黑乳液滴加到合成橡胶中，滴加完毕后，1000r/min搅拌30min，使乳液混合均匀，降低搅拌速度至800r/min，搅拌下向乳液中依次加入氨基磺酸、促进剂NS、硬脂酸、防老剂，加完后，继续搅拌45-48min，得到胶乳混合液；

步骤S2、凝聚：

雾化后的胶乳混合液在混合室的内壁凝聚；

胶乳混合液与混合室的内壁接触后凝聚，形成液滴，液滴在重力作用下沿内壁流出，在流动过程中，由于存在壁面剪切力，因此在流动过程中物料液滴进行进一步混合，再次提高混合效果；

步骤S3、收集：

凝聚后的液体沿混合室内壁流出，收集得到橡胶混合物；

步骤S4、搅拌：

对所述橡胶混合物在橡胶湿法混合器内进行搅拌，搅拌工艺参数，搅拌速度300-500r/min，搅拌时间3-8min；

步骤S5、干燥：

对搅拌后的混合物进行絮凝、洗胶和脱溶剂获得合成橡胶；

步骤S5的具体步骤为：将凝固之后的胶乳混合体放入洗胶机中进行脱溶剂，同时用自来水对其进行冲洗、将经洗胶机脱溶剂之后的胶片放入75℃的烘箱中干燥7-8h，再将烘箱温度调至150℃将胶片再烘110-115s，取出，将烘干之后的胶片放到开炼机上进行补充混炼，在开炼机辊筒间隙最小状态下，将胶片在开炼机上过辊十次即可下片，得终炼胶、将制得的混炼胶在150℃、10MPa压力下在平板硫化机上硫化15min，制得合成橡胶。

步骤S4中所述的橡胶湿法混合器，如图1所示，包括支撑装置1和安装于支撑装置1上的混料装置2和搅拌装置3；

如图2所示，支撑装置1包括支撑底板11，支撑底板11的表面中心位置固定有若干根弹簧12，较优的，弹簧12为4-12根；支撑底板11的表面垂直固定有两根第一安装筒13，两根第一安装筒13分别位于弹簧12的两侧，其中一根第一安装筒13内通过轴承安装有螺杆14，螺杆14的表面固定有蜗轮1401；另一根第一安装筒13内固定有限位杆15；支撑底板11的侧表面固定有第一安装板16，第一安装板16位于螺杆14一侧，第一安装板16上贯穿安装有蜗杆1601，蜗杆1601连接有第一电机，蜗杆1601与蜗轮1401啮合；支撑底板11的表面固定有第二安装板17，第二安装板17位于支撑底板11的后侧边缘位置，第二安装板17的表面固定有横梁18，横梁18平行于支撑底板11，横梁18的表面开有第一安装孔1801，第一安装孔1801的中心与支撑底板11的中心位于同一竖直线上；

如图3所示，混料装置2包括混料桶21，混料桶21内用于橡胶原料的湿法混炼，混料桶21的底表面固定于弹簧12的上端，弹簧12一端固定于支撑底板11的表面，另一端固定于混料桶21的第表面，较优的，弹簧12均布于混料桶21与支撑底板11之间；混料桶21的周侧固定有两块连接板22，两块连接板22对称设置，连接板22平行于支撑底板11设置，一块连接板22的表面开有螺纹通孔2201，螺纹通孔2201与螺杆14配合，另一块连接板22的表面开有圆形通孔2202，圆形通孔2202与限位杆15配合；

如图4所示，搅拌装置3包括齿圈31、第一齿轮32、三个第二齿轮33和四根搅拌桨34；如图5所示，齿圈31的表面固定有四根L形连接杆3101，四根L形连接杆3101沿圆周方向均布于齿圈31的表面，L形杆3101一端固定于齿圈31的表面，另一端固定于第一固定环3102的周侧，第一固定环3102的中心与齿圈31的中心位于同一竖直线上，第一固定环3102的表面固定有第二安装筒3103，第二安装筒3103与第一安装孔1801配合，第二安装筒3103通过第一安装孔1801固定于横梁18上，第二安装筒3103内通过轴承安装有一根搅拌桨34，如图6所示，搅拌桨34的表面固定有若干组搅拌叶，较优的，为3-10组，每组搅拌叶包括第一搅拌叶3401和第二搅拌叶3402，第一搅拌叶3401和第二搅拌叶3402所成的角度为180°，如此设置，能够使得搅拌桨在旋转的过程中，对物料搅拌更加充分彻底；搅拌桨34靠近横梁18的一端连接有第二电机，搅拌桨34的表面固定有第一齿轮32和连接架35，第一齿轮32与齿圈31位于同一水平面上，连接架35位于第一齿轮32和第一固定环3102之间，连接架35包括第二固定环和固定于第二固定环周侧的三根卡爪，三根卡爪的另一端均活动安装有第二齿轮33，第二齿轮33与第一齿轮32和齿圈31啮合，第二齿轮33的下表面固定有搅拌桨34；

所述混合器的工作原理及方式：将橡胶湿法混炼的原料加入混料桶21内，根据原料的量的多少，调节搅拌桶21的高度，使得搅拌桨34的搅拌叶部分与原料充分接触，通过控制蜗杆1601连接的第一电机，第一电机驱动蜗杆1601旋转，通过蜗杆1601与蜗轮1401的啮合传动，蜗轮1401旋转，进而带动螺杆14旋转，螺杆14旋转的过程中，通过连接板22与螺杆14的配合作用，能够达到调节搅拌桶21的高度，调节搅拌桶21的高度，可以实现对不同量的原料的充分混料；启动第二电机，第二电机驱动位于中间位置的搅拌桨34旋转，带动固定于其上的第一齿轮32旋转，第一齿轮32旋转，通过第一齿轮32和第二齿轮33的啮合传动以及第二齿轮33和齿圈31的啮合，使得第二齿轮33绕第一齿轮32旋转的同时保持自转，从而，另外三根搅拌桨34在绕第一齿轮32旋转的同时做自转运动，四根搅拌桨34对搅拌桶21内的原料进行充分搅拌，达到橡胶湿法混料的目的；其中，弹簧12的设置一方面能够分散搅拌桶21的重力，起到稳固支撑的效果，另一方面能够便于调节搅拌桶21的高度；本发明的橡胶湿法混合器结构简单、易于操作，通过一个电机驱动四根搅拌轴的规律旋转运动，充分提高填料在橡胶基体中的分散并同时实现在线混合，能够实现不同种类橡胶和不同填料的混合，提高了物料的混合程度和均匀性；同时，还可根据搅拌桶内原料的量的多少，对搅拌桶的高度进行调节，使得搅拌桨处于合适的搅拌位置进行工作，进一步物料混合的均匀性。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种合成橡胶湿法混炼工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、制液：

将合成橡胶放入容器中，在600r/min搅拌速度下将白炭黑乳液滴加到合成橡胶中，滴加完毕后，1000r/min搅拌30min，使乳液混合均匀，降低搅拌速度至800r/min，搅拌下向乳液中依次加入氨基磺酸、促进剂NS、硬脂酸、防老剂，加完后，继续搅拌45-48min，得到胶乳混合液；

步骤S2、凝聚：

胶乳混合液在混合室的内壁凝聚；

步骤S3、收集：

凝聚后的液体沿混合室内壁流出，收集得到橡胶混合物；

步骤S4、搅拌：

对所述橡胶混合物在橡胶湿法混合器内进行搅拌，搅拌工艺参数，搅拌速度300-500r/min，搅拌时间3-8min；

步骤S5、干燥：

对搅拌后的混合物进行絮凝、洗胶和脱溶剂获得湿法混炼合成橡胶；

具体步骤为：将凝固之后的胶乳混合体放入洗胶机中进行脱溶剂，同时用自来水对其进行冲洗、将经洗胶机脱溶剂之后的胶片放入75℃的烘箱中干燥7-8h，再将烘箱温度调至150℃将胶片再烘110-115s，取出，将烘干之后的胶片放到开炼机上进行补充混炼，在开炼机辊筒间隙最小状态下，将胶片在开炼机上过辊十次即可下片，得终炼胶、将制得的混炼胶在150℃、10MPa压力下在平板硫化机上硫化15min，制得合成橡胶。

2.根据权利要求1所述的一种合成橡胶湿法混炼工艺，其特征在于，所述湿法混炼合成橡胶由如下重量份的原料制得：合成橡胶35-40份、白炭黑乳液20-26份、氧化锌1-2份、氨基磺酸0.8-1.5份、促进剂NS 0.5-1份、硬脂酸0.8-1.5份、防老剂0.5-1份。

3.根据权利要求1所述的一种合成橡胶湿法混炼工艺，其特征在于，所述防老剂为防老剂H、防老剂CPPD和防老剂264中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的一种合成橡胶湿法混炼工艺，其特征在于，所述白炭黑乳液由如下方法制备：

(1)称取5g白炭黑加入240mL己烷中，超声分散30min，得到白炭黑-己烷悬浮液；

(2)在烧瓶内加入175mL己烷、0.9mL三乙胺、0.6mLKH570，搅拌混合均匀，加入150mL白炭黑-己烷悬浮液，60℃搅拌反应12h；

(3)反应结束后，于8000r/min的条件下离心5min，倒掉上层清液，底部固体用无水乙醇离心清洗3次，以除去未反应的KH570和三乙胺，得到KH570白炭黑，往KH570白炭黑中加入去离子水，超声分散后，冷冻干燥，得KH570白炭黑粉末；

(4)将3gKH570白炭黑粉末、0.5g山梨醇酐单月桂酸酯加入45mL异丙醇中，并在超声仪中超声分散55-60min，分散完成后加入17mL异戊二烯和4mL过氧化氢叔丁基，于32℃下乳化60min，加热至35℃，反应12h，得到白炭黑乳液。