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盘点废橡胶脱硫用助剂及其应用

时间:2016-05-13    来源:中国轮胎循环利用网    点击:
废橡胶脱硫的化学反应,单靠加热和机械加工切断硫键很难达到再生目的,必须加入软化剂、活化剂、增粘剂、抗氧剂等才能生产出高质量的再生橡胶,这些废橡胶脱硫用配合剂简称助剂。胶粉和助剂在脱硫中的投料比例及数量称脱硫配方。 助剂的名称、性能及作用如下:

一、软化剂

(一)软化剂的作用

1 渗透膨胀作用

软化剂的成分较复杂,其中低沸点物在脱硫过程中能渗透到橡胶分子中,由于受热而膨胀,使橡胶分子链之间和填充剂与橡胶分子链之间的作用力减弱,有助于切断硫键。同时增大分子之间的距离,。

2 增粘增塑作用

软化剂中的高沸点物在高温脱硫后能保留在胶料中,起增加胶的粘性和塑性的作用。

(二)软化剂的分类

1. 植物油类

植物油类包括松焦油,妥尔油,松香、松香裂化油、松节油、 双戊烯、双萜烯等。

2. 矿物油类

煤焦油系包括煤焦油、煤沥青、古马隆树脂等。

石油系包括重油、裂化渣油、石油沥青、残渣油等。

(三)软化剂的成分和性能

⒈ 煤焦油  煤焦油系焦化厂用煤炼焦的副产品,是一种深棕色的粘稠液体 :经加压处理可成为固体。它的成分较复杂,主要由酚类、烷基芳烃, 烃、萘、蒽、吡啶、沥青等组成。用煤焦油作软化剂,生产的再生胶具有较高的物理机械性能,但污染性特大,有臭味,不能用于浅色橡胶制品。相对密度大于1.10,水分≤4%,灰分≤0.15%,粘度E80≤5.0,挥发分8-10%。尤其在高温下低沸点物易挥发出来,有刺激性气味。煤焦油已经用了几十年,由于严重污染空气和水,协会新标准禁止使用煤焦油。

⒉ 松焦油  松焦油系松树根及树干,经干馏后的产物,为深棕色或黑色粘稠液体,污染轻微,无刺激气味,主要由树脂酸等组成,相对密度为1.01-1.06,沸点为240-400℃。用松焦油作软化剂生产的再生胶,具有良好的工艺性能和物理机械性能,应用范围较煤焦油广泛,价格较煤焦油稍高。

⒊ 松香  松香由松树分泌的树脂,经加工而成,为透明黄色或橙黄色固体,主要成分是松脂酸及松脂酸酐,加热时呈粘稠状物,能提高再生胶粘性和耐老化性能。一般不单用,如松焦油、妥尔油作软化剂时可不加松香,与煤焦油等并用时可加3 %,但最多不得超 过5%,否则,将使再生胶粘辊并使再生胶的耐老化性能下降。

⒋ 妥尔油  妥尔油系造纸工业的副产物,是从木材造纸纸浆废液中经提炼净化而成的深棕色粘稠液体。其成分主要是树脂酸、脂肪酸,各约占45%。在贮存中易分层析出松香。用时要经加热处理,除去低挥发物使其质地均匀。高质量的妥尔油比松焦油好,加工时不粘辊,污染程度较低。

⒌ 煤沥青  煤沥青为煤焦油提炼后的残渣经加工处理而成,本品为黑色有光泽的固体或半固体物质,又称固体煤焦油,有臭味,污染性大,由于固体便干运输,生产时称量配料及添加到脱硫罐中方便,价格更低廉,目前多用煤沥青替代煤焦油或松焦油作软化剂生产再生橡胶。

⒍ 重油  重油是石油蒸馏时截取的重油馏分中的一段,按黏度不同分为甲型和乙型两种,甲型的恩氏黏度为6-8s,乙型的恩氏黏度为24-28s,挥发分≤1%,灰分≤0.5%,杂质≤0.05%。本品为暗黑色粘稠物,相对密度为0.90-0.96,基本无味,一般用于生产无味再生胶的软化剂。

⒎ 石油沥青  石油沥青是由石油蒸馏残余物或由沥青经氧化制成,本品为黑色 固体或半固体物质,有污染性,高软化点(120-150℃)的沥青 称为矿质橡胶,相对密度为1.0-1.15本品用量一般为5%-10 %,可与重油并用生产无味再生橡胶。

除上述常用软化剂之外,还有双戊烯、双萜烯、芳烃油、环烷油等也有少量应用。重油、石油沥青、石蜡烃油、环烷烃油是石油工业炼油过程中的副产物,为深色粘稠液体或固体,其主要成分为杂环化合物和脂肪烃等。上述物质价格低廉,单用时生产的再生橡胶物理机械性能较差,重油与双萜烯并用时,能取得较好的脱硫效果。

二、活化剂

(一)活化剂的作用

在脱硫过程中,活化剂能加速脱硫过程,使用活化剂可大幅度缩短脱硫时间,改善再生胶的工艺性能,减少软化剂的用量,提高再生胶的质量,活化剂在高温下产生的自由基能与橡胶分子的自由基相结合,阻止橡胶分子断链后的再聚合,起到加快降解的作甩。

(二)活化剂分类

活化种类较多,有硫酚类、硫酚锌盐类、芳烃二硫化物类、 多烷基苯酚硫化物类、萘酚类、苯酚亚砜类、苯胺硫化物类等。从制备工艺和活性看,硫酚类活性较高,但质量不稳定,毒性大;硫酚锌盐类活性低,制备工艺复杂;芳烃二硫化物类活性较高,制备工艺简便,且毒性相对较小;多烷基苯酚硫化物和苯酚亚砜类都有较高活性,但制备工艺较复杂,且价格较高。国外采用硫酚类较多, 我国主要应用芳烃二硫化物类作生产再生胶的活化剂。

(三)活化剂的性能

⒈ 活化剂463  活化剂463 463的化学名称是2,2,-二硫代双(4.4-二叔丁基-3-甲基苯酚),本品为黄色至深褐色树脂状物质,挥发分≤8%,软化 点≥45℃。本品在油法、水油法及压出法等脱硫工艺中应用,脱流温度为143-200℃,对于用于再生丁苯橡胶及天然橡胶具有较高的活性,用于再生丁腈橡胶和氯丁橡胶也有较好的效果。它既是一种再生活化剂,也是一种再生胶的稳定剂,可使再生胶的贮存稳定性显著提高。本品不影响再生胶的硫化速度。本品宜于在中性或微酸性中使用,在碱性中活性急剧下降,使用时应特别注意,使用本品时 必须同时添加松香,因松香不但是增粘剂,而且可提高介质的pH值,可提高再生的活性,本品脱硫效果较好。但加工时易粘辊,粘度大,还有较浓的刺激性气味。在废天然胶的用量为0.1 %-0 .4%,废丁苯胶中为0.4%-0.8%,废丁腈和氯丁胶中为0.7%-2.0%。

⒉ 活化剂420  活化剂420的化学名称是2,2-二硫化双(6-叔丁基对苯酚0),本品为多烷基苯酚二硫化物的混合物。

性质  常温下为褐色树脂状物质,加热至40℃即成流动液体。全硫含量11%-13%,游离硫含量1.5 % -2.5%。

功用  本品性能优良,在我国再生胶生产中是应用最厂泛的一种再生活化剂。在天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶等废胶再生中用量为1.0%- 2.0%o在中性和微酸性介质中效率较高,在碱性介质中活性急剧下降。

⒊ 活化剂901 活化剂901的化学名称是多烷基芳香烃二硫化物。

性质 黄褐色至深褐色油状液体。全硫含量20%以上, 游离硫含量2%-3%。

功用 作天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶及丁腈橡胶的再生活化剂,用量分别为0.5%-0.8%、0,8%-1.50%和2%-3%。本品宜在中性或微酸性中使用,在碱性中活性下降。

⒋ 活性剂MSP-S  活性剂MSP-S的化学名称是2,2,-二硫化双[单,双或三(a,a :二甲基苄基)苯酚]

 性质 本品在室温下为不流动的棕红色胶状物。80℃时流动性好,含硫量7%左右。

功用 用作废橡胶的再生活化剂,对天然橡胶和合成橡胶的脱硫 均有效。适用于中性或微酸性脱硫介质,在酸性软化剂中的活化效率较高。在再生天然橡胶中的用量为0.3 %-0.4 %,在再生合成橡胶中的用量为2 %左右。用本品时最好选用松焦油类的酸性软化剂。

⒌ 活化剂WR-510 活化剂WR-510是新疆吐鲁番市国星橡胶工贸有限公司研制成功的新型高效再生活化剂,已通过了部级鉴定,这种活化剂不仅能提高再生胶的产品质量,而且可以大大降低再生胶的生产成本。

WR系列活化剂有极强的渗透塑鳃作用,脱硫时不再使用28-30目的胶粉,只要4-6目的胶粉,在脱硫罐中就能完成脱硫过程,产品的各项性能指标全部超过国家优级标准。

使用WR系列高效活化剂生产胎面再生胶一般用量为0.5%左右,其他种类的再生胶一般为 0.25%左右。

⒍ 活化剂B-450  活化剂B-450是以多种原料复合而成的,采用中间体聚合,化学名称是多缩2-叔丁基-4-甲基间苯二酚二硫化物,与420活化剂相比,在结构和性能上有很大改进。活化剂B-450是由淮河橡胶助剂厂研制成功,用量为胶粉的0.4%。用活化剂B-450替代活化剂420生产再生胶每吨可降低成本200多元,生产的轮胎再生胶的质量达到并超过国家标准,拉伸强度有-定提高,并且可缩短脱硫时间。脱硫配方及工艺如下:

配方:

8-10目胶粉  1000kg,煤焦油  150kg,B-450  4kg,水 80kg。

脱硫工艺:

(四)胶粉必须与B-450,煤焦油加热搅拌均匀后再投入脱硫罐;

(五)投料温度,罐内温度不低于100℃;

(六)保温压力为1.6 Mpa ;


(七)保温时间为60-80分钟;

⒎ 活化剂B-480产 本产品是用多种化工产品合成的,有很好的稳定性,本产品是无味商效活化剂。广泛用于生产无味再生胶,钢丝胎再生胶,丁基再生胶及三元乙丙等再生胶。

产品特点:无味、环保、渗透力强、用量少,可提高各种再生胶的可塑性,可提高各种再生胶的拉伸强度和扯断伸长率。

活化剂B-480与B-420的对比实验如下:

用量 胎面胶用0.15%,钢丝胎用0.2%。

活化剂 用量/% 轮胎品种 拉伸强度/Mpa 扯断伸长率/% 门尼 稳定率/%
480 0.2 钢丝轮胎 13 408 60 90
420 0.4 钢丝轮胎 10.5 380 70 60
480 0.15 线胎 9.5 380 60 90
420 0.3 线胎 8.5 370 70 60
 
实验证明: 用活化剂B-480生产的再生胶各项物理性能明显优于用活化剂B-420生产的再生胶。

⒏ 800系列环保活化剂  该活化剂是一种络合物,是专用于废橡胶脱硫的活化剂,生产和使用该系列活化剂时不产生有害物质,对人体和环境均无伤害,因此是环保型活化剂。810、活化剂用于废轮胎、胶鞋等橡胶制品,830活化剂用于废三元乙丙胶密封条等橡胶制品,840活化剂用于废丁基胶内胎、胶囊及瓶塞等橡胶制品切断硫键,生产丁基再生橡胶。850活化剂用于各种硫化胶粉的活化处理,生产活化胶粉用于改性沥青,880活化剂用于废丁腈胶制品切断硫键,生产丁腈再生橡胶。

⒐ 900系列环保活化剂  该活化剂是脂肪酸类的络合物,其成分中不含苯酚类有毒物质,故称作环保型活化剂,是专用于废橡胶脱硫,生产再生胶的活化剂。

作者简介

董诚春,男,北京橡胶工业研究设计院高级工程师(已退休),从事轮胎等橡胶制品及废橡胶综合利用的研究开发工作,在橡胶专业期刊上发表论文有五十余篇,参加合编六本橡胶专业书籍的有关章节,独自编著《废橡胶资源综合利用》及《废轮胎回收加工利用》




 

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