再生胶和硫化胶粉
再生橡胶是指废旧硫化橡胶经过粉碎、加热、化学和机械处理等物理化学过程,使其从弹性状态变成具有塑性和粘性的、能够再硫化的橡胶,简称再生胶。
再生胶在橡胶工业中占有重要地位。它一方面可以变废为宝,进行综合利用,另一方面使用再生胶还可以收到一系列技术效果和经济效果。
使用再生胶的主要优点如下:
1、价格便宜。最好的轮胎面再生胶的价格,一般不到天然橡胶的1/3或丁腈橡胶的1/2。好的轮胎胎面再生胶的橡胶烃含量约50%,并含有价值的软化剂、氧化锌、防老化剂和炭黑。再生胶约有原强度的65%,伸长率约50%。
2、渗用再生胶时,填充剂易于分散,混炼时间比纯胶料短,动力消耗也较少。
3、混炼、热炼、压出、压延等生热比纯胶胶料低,这对炭黑含量高的胶料十分重要,可避免因胶混过高而焦烧。
4、掺用再生胶的胶料,流动性较好,因此压出或压延速度一般比纯胶胶料快,半成品的外观缺陷较少。同时,压延时的收缩性和压出时的膨胀性都较小。
5、比天然橡胶和丁腈橡胶的硫化速度快,但一般没有焦烧危险,操作比较安全。
6、和天然橡胶并用时,可减少或不发生硫化返原的趋向。
7、有很好的耐老化、耐酸、耐碱性能。
但是,再生胶也有一些缺点限制了它的应用。由于再生胶的分子最低、强度低、不耐磨、不耐撕裂等,因此它不能用来制造物理机械性能要求很高及要求耐磨、耐撕裂的制品。例如汽车轮胎胎面胶和内胎,就不能使用再生胶,但是对于绝大多数物理机械性能要求不是很高的制品,均可掺用再生胶。
一、橡胶再生原理
再生胶生产中的主要反应过程就是“脱硫”(或再生)。“脱硫”一词原系指从硫化橡胶中把结合硫黄取出而成未硫化状态,也即是一个与硫化相反的过程。然而这在实际上是不可能的,真正的情况是使具有弹性的硫化胶发生降解,并不能使硫化橡胶中结合的硫黄与橡胶大分子分离,也不能使硫化胶复原到生胶的结构状态。所以现在认为硫化胶塑性的恢复,需要破坏空间交联的结构。“再生”可认为是硫化橡胶网状结构被破坏,即硫化胶分子在交联点处及交联点间的分子主链处发生不规则的断裂。这种不规则的断裂,导致再生胶中包括两部分物质,即可溶于溶剂的溶胶与不溶于溶剂的凝胶部分。由于并联链和分子链断裂,溶胶部份脱离了硫化胶的总网络,它们的分子量可从几千至几百万。凝胶部分则仍保持硫化胶的三维空间结构,只是由于降解而呈非常疏松的结构状态。
再生作用的实质是热、氧、机械力和化学的综合降解作用。
机械力作用使硫化胶网状结构破坏发生于碳-碳鍵上,而研磨又能使橡胶分子在其与炭黑颗粒表面的缝合处分开。所以机械裂解的情况大多数是在比较低的温度下发生的,断裂程度与温度密切相关。
热能促使分子运动加剧,导致分子链的断裂。在大约80℃时热裂解明显,到150℃左右,热裂解速度增大,然后温度每升高10℃,热裂解速度大约加快一倍。裂解后的自由基保持在裂解分子的末端,呈现不稳定状态,并具有再结合的能力,若没有其它物质的存在,随着自由基浓度的不断增加,裂解速度会逐渐减慢。但氧的存在会使裂解的自由基进一步被氧化生成橡胶分子的氢过氧化物,高温下氢过氧化物的生成占优势。由于氢过氧货物的裂解,加剧了橡胶网状结构的破坏。
硫化橡胶的再生,单靠加热和机械处理还很难完成,必须加入化学再生剂,即软化剂(也称再生油)和再生活化剂。软化剂对橡胶起溶胀作用。使网状结构松驰,从而增加了氧的渗透作用,有利于分子链的氧化断裂,并降低重新结构化的可能性,加快再生过程。由于这类物质能溶于橡胶中,因此还能提高再生胶的塑性和粘性。软化剂用量一般在10~20份左右。常用的软化剂有:煤焦油、松焦油、松香、妥尔油、石油副产物(如重油、石油沥青、石蜡油、环烷油等)。对天然、丁苯等硫化胶、煤焦油、松焦油、妥尔油都有很好的再生效果。其中煤焦油资源丰富,但污染性大,并有不良气味:松焦油污染性小,工艺性能也:妥尔油与松焦油相似。松香可提高再生胶粘性,但不宜多用,以2~3份为宜。否则,影响再生胶的耐老化性能。用石油副产品所制备的再生胶虽无污染性,但再生胶强力低,若与其它软化剂并用,可提高再生效果。
再生活化剂在再生过程中分解出自由基,可以加速橡胶热氧化速度,或起自由基接受体作用,与橡胶分子断链后的自由基相结合,阻止断缝后的橡胶分子的再度结合。同时,活化剂还能引发双硫鍵的降解,提高硫化胶再生时交联鍵的破坏程度,加快再生过程。再生活化剂用量少(2份以下),但却能幅度地缩短再生时间。减少软化剂用量,并可改善再生橡胶加工性能和质量。
再生活化剂种类较多,有硫酚类、硫醇锌盐类、芳烃二硫化物....
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