橡膠與鋼絲的粘合性能

    為應(yīng)對歐盟的REACH 法規(guī)和2012 年11 月1日正式生效的歐盟輪胎標(biāo)簽法， 和我國環(huán)境現(xiàn)狀的嚴(yán)峻形勢，2012 年4 月，國務(wù)院通過的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012 年－2020 年）》要求：“輪胎要發(fā)展低滾動(dòng)阻力節(jié)油綠色輪胎”。發(fā)展綠色輪胎，在原材料方面，要使用無毒無害的綠色原材料，做到原材料綠色化，符合歐盟輪胎標(biāo)簽法要求；生產(chǎn)過程綠色化，實(shí)現(xiàn)低能耗、低粉塵、低煙氣生產(chǎn)；產(chǎn)品綠色化，滿足節(jié)油、安全、耐磨和可翻新等要求。因此，發(fā)展符合上述要求、采用清潔生產(chǎn)工藝研制綠色環(huán)保型子午胎鋼絲簾線粘合劑非常必要。

 

    間苯二酚是組成間－甲、間－甲－白和間－甲－白－鈷體系的粘合劑的最基礎(chǔ)、最常用的粘合劑。但混煉過程中，間苯二酚易升華，產(chǎn)生大量刺激性煙霧，不僅嚴(yán)重影響操作人員的身體健康， 還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且容易導(dǎo)致其含量下降，影響粘合效果。因此用其它原料（辛基酚、甲酚、苯乙烯等）替代間苯二酚， 采用綠色環(huán)保工藝生產(chǎn)低游離間苯二酚含量的改性間苯二酚粘合劑成為發(fā)展方向。

 

    本文敘述了采用清潔生產(chǎn)工藝研制綠色環(huán)保型子午胎鋼絲簾線粘合劑的合成過程， 通過與國外同類型產(chǎn)品進(jìn)行多項(xiàng)理化性能的比較， 證明其性能完全達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的水平， 為下一步產(chǎn)品工業(yè)化、推向市場提供了依據(jù)。

 

    一、工藝過程

 

    1。改性間苯二酚粘合劑所用原料要求

 

    合成改性間苯二酚粘合劑所用原料要求見表1。

 

    2。改性間苯二酚粘合劑合成工藝敘述

 

    （1）投料

 

    在用氮?dú)庵脫Q后的合成釜中按規(guī)定量分別投入辛基苯酚、甲酚、多聚甲醛、間苯二酚、回收甲苯及少量新甲苯，開啟攪拌。

 

    （2）第一反應(yīng)

 

    合成釜升溫到規(guī)定溫度后， 將夾套蒸汽改為循環(huán)冷卻水，15 分鐘后將規(guī)定的催化劑1 加入合成釜。釜溫靠反應(yīng)熱升溫至恒定，保溫反應(yīng)2 小時(shí)。

 

    （3）第二反應(yīng)

 

    將反應(yīng)釜溫度降至規(guī)定值，將規(guī)定量的催化劑2和間苯二酚加入合成釜，釜溫靠反應(yīng)熱升溫至恒定，保溫反應(yīng)1。5 小時(shí)。之后升溫進(jìn)行回流脫水，直至釜溫達(dá)到130℃。脫出水經(jīng)冷凝器進(jìn)入水接收槽。

 

    （3）脫溶劑

 

    將脫水完畢的物料移送至脫溶劑釜，進(jìn)行常壓、減壓脫甲苯操作，蒸出甲苯經(jīng)一級(jí)循環(huán)水冷凝器、二級(jí)冷凍水冷凝器后進(jìn)入甲苯回收槽。回收甲苯用于反應(yīng)套用。常壓蒸餾的不凝氣和極少量甲苯通過兩級(jí)吸收后達(dá)標(biāo)排放。

 

    減壓蒸餾的不凝氣和極少量甲苯通過真空緩沖器后也可達(dá)標(biāo)排放。

 

    （4）造粒、包裝

 

    脫完甲苯物料經(jīng)檢測軟化點(diǎn)合格后， 經(jīng)過濾器進(jìn)入造粒機(jī)造粒，得到成品進(jìn)行包裝。

 

    （5）催化劑配制

 

    使用反應(yīng)脫出水配制催化劑1 和催化劑2，剩余廢水經(jīng)廢水處理系統(tǒng)后達(dá)標(biāo)排放。

 

    本工藝噸產(chǎn)品有約10kg 廢渣產(chǎn)生， 產(chǎn)生約180kg 廢水。不用水洗工藝可除去近一半鹽，使產(chǎn)品灰分達(dá)到要求，避免了大量含鹽廢水產(chǎn)生。廢氣經(jīng)兩級(jí)吸收后可達(dá)標(biāo)排放，二級(jí)吸收液和廢渣焚燒處理。此工藝合成路線“三廢”量小，符合綠色環(huán)保工藝的要求。

 

    3。改性間苯二酚粘合劑合成工藝流程

 

    二、產(chǎn)品性能對比

 

    按上述的工藝路線和工藝條件， 筆者進(jìn)行了多批次、數(shù)百公斤級(jí)中試，結(jié)果試驗(yàn)重復(fù)性良好，得到了比較理想的產(chǎn)品。并在同等條件下和市場上銷售的日本進(jìn)口產(chǎn)品進(jìn)行了理化性能和使用性能對比分析檢測，得到了令人比較滿意的結(jié)果。

 

    1。常規(guī)分析項(xiàng)目對比

 

    用公司中試的三個(gè)批次的產(chǎn)品和日本進(jìn)口的三個(gè)批次產(chǎn)品，對其軟化點(diǎn)、水分、灰分分別進(jìn)行了分析，常規(guī)分析項(xiàng)目對比結(jié)果見表2。

 

    從表2 數(shù)據(jù)可知， 中試產(chǎn)品常規(guī)分析項(xiàng)目完全符合日本品標(biāo)準(zhǔn)要求， 且具體數(shù)值和日本品基本相當(dāng)。

 

    2。分子量分布對比

 

    對6 個(gè)批次樣品進(jìn)行了GPC （凝膠滲透色譜分析法）分子量分布分析，分子量分布曲線見圖2，具體分子量數(shù)值見表3。

 

    從表3 數(shù)據(jù)可知，6 個(gè)批次樣品的分子量分布曲線重疊良好，且具體數(shù)值和日本品基本相當(dāng)。

 

    3。紅外光譜對比

 

    對6 個(gè)批次樣品進(jìn)行了IR（紅外光譜分析法）分析，紅外譜圖見圖3。

 

 

    從圖3 可知，6 個(gè)批次樣品的紅外光譜譜圖重疊良好。

 

    4。硫化試驗(yàn)曲線對比

 

    對6 個(gè)批次樣品進(jìn)行了硫化試驗(yàn)， 試驗(yàn)曲線見圖4。

 

 

    從圖4 可知，6 個(gè)批次樣品的硫化試驗(yàn)曲線圖重疊非常好。

 

    5。門尼粘度、焦燒·硫變試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比

 

    （1）試驗(yàn)原材料

 

    天然膠SMR－CV（60），印度尼西亞產(chǎn)品；高耐磨炭黑，氧化鋅，大連氧化鋅廠；硬脂酸，嘉里油脂化學(xué)工業(yè)有限公司； 不溶性硫磺， 上海京海化工有限公司；防老劑RD 科邁化工股份有限公司產(chǎn)品。

 

    （2）主要儀器與設(shè)備

 

    XSM－1／10－120 橡膠試驗(yàn)密煉機(jī)，上海科創(chuàng)橡塑機(jī)械設(shè)備有限公司產(chǎn)品；XLB－D400×400×2， 青島雙星橡塑機(jī)械有限公司產(chǎn)品；GT－7080－S2 門尼粘度儀，高鐵檢測儀器有限公司；CTMD－3000A 無轉(zhuǎn)子硫化儀， 高鐵檢測儀器有限公司；GT－AI－3000 伺服非金屬拉力試驗(yàn)機(jī)， 動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀DMA1， 梅特勒·托利多產(chǎn)品檢測設(shè)備產(chǎn)品。

 

    對以下6 個(gè)樣品分別進(jìn)行了門尼粘度、焦燒·硫變試驗(yàn)、拉伸應(yīng)力應(yīng)變、粘彈性等試驗(yàn)，配方一致，加硫橡膠物性評(píng)價(jià)條件和未加硫橡膠物性評(píng)價(jià)條件均一致，試驗(yàn)條件見表4。

按國家標(biāo)準(zhǔn)，對日本進(jìn)口產(chǎn)品、科邁公司中試產(chǎn)品的物理性能進(jìn)行測試，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

 

    由表5 數(shù)據(jù)可知，在測試數(shù)據(jù)誤差范圍內(nèi)，科邁中試品和日本進(jìn)口產(chǎn)品的各種測試數(shù)據(jù)基本相同。

 

    三、結(jié)論

 

    在常規(guī)化學(xué)分析項(xiàng)目、分子量分布、紅外光譜分析等檢測中， 科邁公司中試產(chǎn)品和國外進(jìn)口同類產(chǎn)品數(shù)據(jù)基本接近。在物理性能的檢測中，科邁公司產(chǎn)品與日本產(chǎn)品在100％定伸應(yīng)力、斷裂拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長率等數(shù)據(jù)結(jié)果基本接近。證明中試產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平。科邁公司通過成功的中試，確定了工藝路線及各工序工藝參數(shù)， 解決了中試生產(chǎn)合成釜的攪拌形式、轉(zhuǎn)數(shù)等工程問題，為下一步工業(yè)化生產(chǎn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。