預分散和預混合橡膠助劑的概況

1、<p>　　預分散和預混合橡膠助劑的概況</p><p>　　摘 要：簡述預分散和預混合橡膠助劑產(chǎn)品開發(fā)的目的，介紹硫黃、氧化鋅、促進劑、防老劑等預分散和預混合橡膠助劑產(chǎn)品以及芳綸漿粕、橡膠/納米黏土復合材料、白炭黑/炭黑母膠等預分散橡膠助劑母膠產(chǎn)品的發(fā)展概況。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：橡膠助劑 預分散 預混合 母粒 母膠 </p><p>　　一、

2、預分散和預混合橡膠助劑產(chǎn)品的開發(fā)目的 </p><p>　　橡膠加工工藝通常包括塑煉、配合劑稱量、密煉機混煉或者開煉機混煉、開煉機或者擠出機出片、返煉、骨架材料貼合成型、半成品成型、擠出、壓延、注射、模壓、硫化、制品修飾、包裝等過程，橡膠制品和配方設(shè)計不同，橡膠的加工工藝過程有所差異。就輪胎生產(chǎn)來說，通常采用在密煉機中進行1～3段混煉和在開煉機上添加硫黃和促進劑的快速生產(chǎn)工藝，對配合劑的稱量、混入速度、分散速度和

3、分散均勻性提出了很高的要求。為滿足越來越苛刻的橡膠制品生產(chǎn)工藝要求，對橡膠助劑進行預分散或預混合處理，對于提高其混入速度、分散速度、分散均勻性，提高減小稱量誤差，方便計量，減少污染性，凈化生產(chǎn)環(huán)境，提高生產(chǎn)效率等具有很重要的意義。 </p><p>　　二、預分散和預混合橡膠助劑產(chǎn)品的發(fā)展概況 </p><p>　　1.預分散橡膠助劑母粒 </p><p>　　橡膠

4、助劑母粒是一種非常有前途的橡膠原材料，這種技術(shù)是把高用量的助劑（尤其是難以分散的無機物）與低用量的生膠以及少量的軟化油和分散劑等通過特定的混合、分散及造粒工藝，將助劑預先分散在橡膠中形成橡膠助劑母粒產(chǎn)品。這種橡膠助劑母粒用于橡膠制品生產(chǎn)，不僅降低了粉塵污染、提高了計量準確性和方便性，更重要的是保證了助劑的混入速度、分散速度和分散均勻性，另一方面也能有效降低混煉能耗，節(jié)能減排效果顯著。 </p><p>　　硫黃是

5、應(yīng)用最廣泛的橡膠硫化劑，多數(shù)情況下硫黃是在混煉的最后工序添加。普通的硫黃粉末屬于易燃易爆危險化學品，其運輸和應(yīng)用有很多不便，而且很難滿足橡膠混煉過程中的分散速度和分散均勻性要求；不溶性硫黃粉末雖然不屬于易燃易爆危險化學品，而且由于其在橡膠中的溶解度提高而減少了噴霜現(xiàn)象，但不溶性硫黃粉末畢竟屬于無機粉體材料，與親油性的橡膠基體相容性較差，導致混煉過程中粉料混入速度、分散速度及分散均勻性不理想，所以硫黃母粒是目前橡膠助劑母粒中最有應(yīng)用潛力的

6、品種。 </p><p>　　氧化鋅作為硫化活性劑在橡膠工業(yè)中應(yīng)用廣泛，其中納米氧化鋅由于用量小而得到關(guān)注。氧化鋅作為一種超細無機極性粉體，比硫黃更難以快速和均勻分散在親油性的橡膠基體中，而且其用量通常為3～5份，所以預分散氧化鋅母粒也是橡膠工業(yè)有潛力的原材料之一。 </p><p>　　促進劑大多為小分子的有機物，相對于硫黃和氧化鋅來說，與基質(zhì)橡膠的相容性更好，但由于其用量小并且其在橡膠

7、中的分散均勻性對制品性能影響很大，而且多數(shù)情況下促進劑是在混煉后期在開煉機上與硫黃一起加入，所以制備預分散促進劑母粒也很有意義，尤其是輪胎工業(yè)常用促進劑NS，CZ和DM等的母粒產(chǎn)品的應(yīng)用前景很廣闊。相對于硫化體系中的硫黃、氧化鋅、促進劑等而言，防老劑母粒的應(yīng)用顯得不那么迫切，這是因為目前的主流品種防老劑4010，4010NA和4020等產(chǎn)品比較容易混入并均勻分散在基質(zhì)橡膠中，而且防老劑可以在混煉前期加入，從而保證了足夠的分散時間。當然對

8、于高質(zhì)量的橡膠制品，預分散防老劑母粒還是很有必要選用的。目前各助劑生產(chǎn)廠家為了減少粉塵污染并提高計量效率和準確性，采取了粉體造粒成棒狀小顆粒技術(shù)，這種劑型的產(chǎn)品勢必會受到橡膠制品企業(yè)的歡迎。 </p><p>　　2.預混合橡膠助劑產(chǎn)品 </p><p>　　所謂的預混合橡膠助劑，就是將橡膠助劑與其他助劑預先進行處理來提高助劑在基質(zhì)橡膠中的混入速度、分散速度和分散均勻性以及稱量方便性和效率

9、。美國富萊克斯公司的充油型不溶性硫黃產(chǎn)品就是在其高質(zhì)量不溶性硫黃中加入約20%的軟化油和分散助劑等得到的預混合硫黃產(chǎn)品。與原來的不溶性硫黃產(chǎn)品相比，預混合不溶性硫黃產(chǎn)品改善了與基質(zhì)橡膠之間的相容性，減少了粉塵污染，大大降低了運輸和儲存過程中的燃燒危險性。盡管與硫黃母粒產(chǎn)品相比，預混合不溶性硫黃產(chǎn)品在分散速度和分散均勻性方面還有不足之處，但仍不失為一種性價比較高的新型助劑產(chǎn)品。 </p><p>　　芳綸漿粕是近年

10、來發(fā)展起來的對位芳綸纖維表面原纖化的一種短纖維產(chǎn)品，芳綸漿粕具有非常獨特的微/納米短纖維微觀結(jié)構(gòu)：其主干纖維表面松散附著大量超細纖維，這些超細纖維是由主干纖維表面劈裂而原纖化形成的，呈扁平帶狀，纖維軸向尾端成針尖狀，其直徑大多在0.1～1μm之間，長度大多在200μm以下，形狀因數(shù)大多在50～50之間；主干纖維直徑在10μm左右，長度在1～3mm之間，主干纖維本身粗細很不均勻， </p><p>　　表面較粗糙，

11、端面呈樹杈結(jié)構(gòu)，容易劈裂而進一步原纖化。芳綸漿粕纖維具有表面粗糙、軸向尾端呈針尖或樹杈狀、表面含有極性基團、形狀因數(shù)大、拉伸模量高且韌性好、耐高溫等結(jié)構(gòu)特點，決定了其與橡膠基質(zhì)之間可能會形成良好的界面結(jié)合作用。從芳綸漿粕纖維的表面結(jié)構(gòu)特點可以看出，對芳綸漿粕纖維表面進行預處理非常必要。黑龍江弘宇短纖維新材料公司生產(chǎn)的HAP型預分散芳綸漿粕復合物產(chǎn)品就是一種預混合芳綸漿粕，通過粉體隔離和潤滑隔離技術(shù)提高了超細漿粕纖維在基質(zhì)橡膠中的分散速度

12、及分散均勻性。 </p><p>　　3.預分散橡膠助劑母膠 </p><p>　　橡膠助劑母膠制備技術(shù)由來已久，同預分散助劑母粒相比，橡膠助劑母膠中橡膠含量比較高，一般超過20%以上（助劑母粒的橡膠含量通常在15%以下）。母膠制備技術(shù)更適合于特別難以均勻分散和精細分散在基質(zhì)橡膠中的橡膠助劑，比如芳綸漿粕超細短纖維、黏土、纖維素短纖維等橡膠助劑，這些產(chǎn)品目前都有產(chǎn)業(yè)化的預分散母膠商品供應(yīng)。

13、杜邦公司采用乳液凝結(jié)技術(shù)制備出芳綸漿粕纖維均勻分散在橡膠基體中的工程彈性體（EngineeredElastomer）芳綸漿粕母膠產(chǎn)品；萊茵化學公司采用軟化油和分散助劑預先處理芳綸漿粕纖維表面，再 采 用 特 殊 的 混 合 分 散 工 藝 制 備 出RhenogranP91系列芳綸漿粕母膠產(chǎn)品；黑龍江弘宇短纖維新材料公司采用粉體隔離和潤滑隔離技術(shù)對芳綸漿粕纖維表面進行預處理后，再與不同品種的生膠復合形成MAP系列芳綸漿粕預分散母膠產(chǎn)品；

14、美國孟山都公司早在20世紀80年代就推出了預分散的Santoweb系列纖維素短纖維母膠產(chǎn)品。上述預分散短纖維母膠產(chǎn)品應(yīng)用于汽車傳動帶壓縮層膠料中，可有效提高汽車傳動帶的動態(tài)疲勞壽命。 </p><p>　　北京化工大學先進彈性體材料中心提出了一種有效的、易于工業(yè)化的黏土/橡膠納米復合材料制備方法――黏土晶層水分散體/橡膠乳液共混共凝納米復合方法，成功實現(xiàn)了橡膠基體中納米黏土相的形成與控制，獲得了5項發(fā)明專利，并建

15、立了世界第1條黏土/橡膠納米復合材料生產(chǎn)線，目前與吉林四平劉房子煤礦公司合作建立了萬噸級黏土納米/橡膠納米復合母膠生產(chǎn)線。該材料可應(yīng)用于輪胎內(nèi)襯層膠、內(nèi)胎膠和工程機械輪胎胎面膠以及高耐磨抗撕裂輸送帶覆蓋膠等。美國卡博特公司基于乳液與炭黑或者白炭黑高速混合共凝聚技術(shù)生產(chǎn)了炭黑母膠或者白炭黑/炭黑母膠系列產(chǎn)品，該系列產(chǎn)品應(yīng)用于輪胎胎面膠中，在有效提高炭黑或者白炭黑在基質(zhì)橡膠中分散速度和分散均勻性的同時，對于改善輪胎胎面濕滑性能、滾動阻力、耐

16、磨性能的“魔三角”平衡關(guān)系很有意義，同時也降低了混煉能耗。 </p><p><b>　　三、結(jié)語 </b></p><p>　　綜上所述，預分散和預混合橡膠助劑產(chǎn)品是一類應(yīng)用前景非常廣闊的新型橡膠原材料產(chǎn)品，對于提高橡膠制品性能和質(zhì)量穩(wěn)定性、節(jié)能減排和減少環(huán)境污染等都有非常重要的意義。預分散助劑母粒產(chǎn)品不僅改善了助劑在基質(zhì)橡膠中的混入速度、分散速度和分散均勻性，而且