改善N660炭黑在丁基內(nèi)胎膠料中適用性探討

1、改善N660炭黑在丁基內(nèi)胎膠料中適用性探討改善N660炭黑在丁基內(nèi)胎膠料中適用性探討改善N660炭黑在丁基內(nèi)胎膠料中適用性探討丁基橡膠因其具有優(yōu)異的氣密性,優(yōu)良的耐熱,耐老化,耐臭氧,耐溶劑,電絕緣,減震及吸水性而廣泛應(yīng)用于內(nèi)胎,水胎,硫化膠囊,電線電纜以及防水材料.丁基橡膠添加補強填充劑可以提高撕裂強度,定伸應(yīng)力和耐磨性.炭黑是橡膠行業(yè)選用的主要補強填充劑,丁基橡膠所選用的補強填充劑多為快壓出爐黑（N660為主）.筆者主要介紹N660炭黑在丁基橡膠中生產(chǎn)內(nèi)胎方面的適用性.,使用狀況丁基橡膠,炭黑,促進劑,防老劑等在密煉機內(nèi)混合,通過密煉機的轉(zhuǎn)子及混煉室壁的剪切作用,將以上組份轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€均勻的

2、分散體系.炭黑在膠料中分散性好壞,直接影響了膠料的使用性能及加工性能,而影響炭黑在膠料中的分散性因素與炭黑的品質(zhì)關(guān)系密切,主要與炭黑的粒徑,結(jié)構(gòu),顆粒硬度,雜質(zhì)含量,細粉含量,造粒炭黑的尺寸分布等有關(guān).各炭黑廠在生產(chǎn)N660炭黑時，其控制的炭黑粒徑，結(jié)構(gòu)相差不大,但顆粒硬度,雜質(zhì)含量,細粉含量及粒子的尺寸分布有較大差異.由于內(nèi)胎生產(chǎn)廠的配方設(shè)計及生產(chǎn)工藝也存在差異,因此各炭黑生產(chǎn)廠嗣陳新中陳文星所生產(chǎn)的N660炭黑在各內(nèi)胎生產(chǎn)廠的適用性也存在差異.如何提高N660炭黑在丁基橡膠中的分散性,是從事炭黑生產(chǎn)的技術(shù)人員需要研究的課題.筆者利用從事售后服務(wù)及同輪胎廠進行技術(shù)交流的機會,曾對多家丁基內(nèi)胎

3、生產(chǎn)廠的生產(chǎn)工藝進行過了解，掌握了不同內(nèi)胎生產(chǎn)廠對N660炭黑存在不同的使用要求，以及各炭黑廠生產(chǎn)的N660炭黑在不同的內(nèi)胎生產(chǎn)廠的使用狀況，從中得知有關(guān)N660炭黑在丁基橡膠生產(chǎn)內(nèi)胎的適用性經(jīng)驗.下面以內(nèi)胎生產(chǎn)廠控制的主要生產(chǎn)工藝參數(shù)及側(cè)重品質(zhì)要求做一簡述,由于涉及相關(guān)企業(yè)的技術(shù)機密,故對廠家名稱給以化名用甲,乙,丙,丁,戊等表示.甲,乙,丙,丁,戊廠內(nèi)胎生產(chǎn)工藝過程中的混煉,加硫,過濾等工序中相關(guān)控制項目見表1.混煉的目的是為了使得組份能分散均勻,加硫的目的是為了促進硫化,過濾的目的是為了濾去膠料中的雜物.從表1可以看出,各內(nèi)胎生產(chǎn)廠生產(chǎn)工藝流程大體相當(dāng),其中的混煉過程與加硫過程的控制也相

4、差較小,但過濾過程差異較大,使用的濾網(wǎng)規(guī)格不同,濾膠溫度有差異,更換濾網(wǎng)的時間相差較大.而濾膠溫度的差異直接影響生產(chǎn),濾膠溫度過高,會導(dǎo)致發(fā)生早期硫化,形成硬膠,易發(fā)生焦燒,表1中所表1內(nèi)胎生產(chǎn)企業(yè)各工序控制項日列出的"乙生產(chǎn)廠"就存在此問題.濾膠溫度低,膠料的流動性差,濾膠機電機功率高,濾網(wǎng)易損;炭黑中所含雜質(zhì)量高,會堵塞濾網(wǎng);炭黑顆粒硬度高,細粉含量高,粒徑分布不均勻會影響炭黑的分散性,影響濾膠過程,使濾膠過程延長,影響生產(chǎn)商的工作效率.二,改善試驗本人針對N660炭黑使用于丁基橡膠的適用性問題做了大量的試驗研究，因生產(chǎn)軟質(zhì)炭黑的經(jīng)驗不足，對客戶要求不了解，曾付出了很大

5、的代價.如因N660炭黑存在100Ppm的100水洗篩余物，在甲廠使用時導(dǎo)致甲廠丁基內(nèi)胎出現(xiàn)氣孔；因控制的炭黑顆粒硬度偏高，在丙廠使用時導(dǎo)致N660炭黑在丁基橡膠膠料分散不良；因炭黑生熱性較高在乙廠使用發(fā)生膠料焦燒;因制粒品質(zhì)不良,顆粒分布不均勻,影響分散性,在丁廠使用時更換濾網(wǎng)頻繁等.出現(xiàn)的這些問題不僅給內(nèi)胎生產(chǎn)廠帶來了麻煩,也給本公司帶來了較大損失.經(jīng)過不斷的總結(jié)經(jīng)驗,加強與客戶問的技術(shù)交流,本公司通過對生產(chǎn)工藝的改造,終于生產(chǎn)出符合各丁基內(nèi)胎客戶工藝要求的N660炭黑.下面是本公司在探索過程中總結(jié)的經(jīng)驗，供各位同行參考.從事過炭黑生產(chǎn)的人都知道，因N660炭黑比表面積較低，生產(chǎn)時原料油油

6、風(fēng)比較高,在生產(chǎn)風(fēng)量一定時,原料油處理越高,生產(chǎn)時結(jié)焦的可能性越大,產(chǎn)品中存在焦粒的可能性越高.本公司生產(chǎn)N660炭黑曾有一段時間,油風(fēng)比相當(dāng)高,原料油在喉管處結(jié)焦嚴重,用壓縮空氣進行霧化不足以解決結(jié)焦問題.為了解決結(jié)焦,本人嘗試了許多方法,有的方法雖可解決結(jié)焦,但同時出現(xiàn)了其它品質(zhì)問題,如物理性能達不到要求,產(chǎn)量較低,CTAB比Iz高，著色強度高,甲苯透光率低等.最后，選擇了用蒸汽對原料油進行霧化,采用蒸汽霧化原料油后,結(jié)焦問題得以解決，其它品質(zhì)變化很小.再將改善后的N660送甲廠使用，反饋較好.在生產(chǎn)N660炭黑使用不同載體對原料油進行霧化的生產(chǎn)工藝條件及品質(zhì)比較見表2.從表2可以看出,采

7、用蒸汽對原料油進行霧化后,原料油油風(fēng)比由0.4455kNm降為0.4091kNm,炭黑成品的100水洗篩余物由100Ppm御氐至20Ppm以下，符合丁基內(nèi)胎對炭黑水洗篩余物的要求.表2生廠N660炭黑生廠工藝條件及品質(zhì)EE較為解決造粒炭黑顆粒硬度問題，本公司不僅從生產(chǎn)工藝上進行了改善,而且從檢測手段上加以控制.在生產(chǎn)工藝上,本公司造粒用粘合劑原采用的是磺化木質(zhì)素,用此粘合劑,配制時溶解不均勻,易產(chǎn)生沉淀,經(jīng)常會使炭黑顆粒硬度不均勻.鑒于此,本公司將粘合劑由磺化木質(zhì)素改為糖蜜,糖蜜為液體,易溶解,不易產(chǎn)生沉淀,溶液濃度均勻.為使炭黑顆粒硬度控制均勻,使造粒水量與粘合劑流量實行串級調(diào)節(jié),即粘合劑流

8、量與造粒水流量給定比例系數(shù),當(dāng)造粒水流量發(fā)生變化時,粘合劑流量同比例變化.在檢測手段上,從美國Tank公司進口全自動顆粒硬度測試儀，用于對出貨炭黑硬度的檢測.改善后的產(chǎn)品送丙廠使用,效果明顯.針對乙廠的生產(chǎn)工藝條件，本公司對供乙廠的N660炭黑某些品質(zhì)指標進行了調(diào)整.乙廠因設(shè)備原因,在過濾時采用了較高的濾膠溫度,因此要求炭黑的生熱量較低,因為如果炭黑生熱量高,膠料在過濾時會生熱,使濾膠溫度升高,產(chǎn)生焦燒.根據(jù)相關(guān)理論與實踐經(jīng)驗,炭黑的生熱量主要與炭黑的CTAB表面積，著色強度及甲苯透光率有關(guān)，CTAB表面積越高，生熱量越高，著色強度越高，生熱量越高.而CTAB表面積與甲苯透光率有關(guān)，甲苯透光率

9、反映的是炭黑表面殘油量高低.表面殘油量低，甲苯透光率高,CTAB表面積相對較低；炭黑的著色強度取決于原生凝聚體尺寸大小及分布.為了適應(yīng)乙廠的工藝要求,本公司從改變炭黑原生凝聚體分布上降低著色強度，使炭黑的生熱量降低.不同CTAB比表面積，甲苯透光率，著色強度的N660炭黑在乙廠使用情況對比見表3.由表3可以看出,如果采用較高的濾膠溫度,應(yīng)采用比表面積相對較低,表面殘油量較少，著色強度較低的N660炭黑較為有利.表3不同品質(zhì)N660炭黑在乙廠使用狀況對比表4N660炭黑造粒系統(tǒng)改善前后相關(guān)工藝參數(shù)及品質(zhì)對比為解決本公司N660炭黑在丁廠生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的堵塞過濾網(wǎng)，更換過濾網(wǎng)頻繁的問題,技術(shù)人員經(jīng)

10、過對濾網(wǎng)上殘留物的研究,終于找出其堵塞濾網(wǎng)的原因是由于炭黑粒子大小不均勻所致.密煉機混煉時,炭黑與膠料混合,如果炭黑粒子大小不均勻,需要的破碎力及剪切力不同,易導(dǎo)致炭黑在膠料中分散不均勻,有些炭黑成團存在于膠料中,過濾時就會堵塞過濾網(wǎng),影響生產(chǎn)效率.原因找出后,技術(shù)人員對炭黑的造粒過程進行了分析,認為炭黑粒子不均勻主要是因為下料氣密閥下料不均勻,造粒機功率波動大.因此技術(shù)人員對下料氣密閥進行了改進,原下料氣密閥為隔板式氣密閥,間歇式下料,下料不均勻.改造后的氣密閥為平板氣密閥,連續(xù)均勻下料.造粒時在造粒水中增加煤油,降低造粒機的功率,增加炭黑粒子的光滑度和均勻度.對造粒粒子改善前后的相關(guān)工藝參

11、數(shù)及品質(zhì)對比見表4.由表4可以看出,改善前，本公司N660炭黑顆粒尺寸分布中35與6O含量僅占54.3%,粒子均勻項目改善前改善后氣密閥類型隔板式平板式氣密閥下料狀況間斷下料,下料不均勻連續(xù)下料,下料均勻是否添加煤油否是造粒機功率/kwh22-2818-20ll3-3l-2l825.66.83532.849.9粒子尺寸分布621.539.1l2o#5.92.8Pan0.90.2Fines103Hardness20-4226-32粒子均勻性顆粒大小均勻性差顆粒大小均勻性良好丁廠堵塞濾網(wǎng)情況堵塞不堵塞丁廠更換濾網(wǎng)頻ghnin3-515性不好，細粉含量較高；改善后，本公司N660炭黑顆粒尺寸分布中35與60"含量總和達到了89%,表明N660炭黑粒子均勻性良好，細粉含量較低.從丁廠使用情況看,達到了其更換濾網(wǎng)的時間要求,表明筆者的原因分析正確,制定的改善措施有效.三,結(jié)論通過一年多的努力,本公司終于摸索出了適合不同內(nèi)胎生產(chǎn)工藝要求的N660炭黑生產(chǎn)方法，N660炭黑產(chǎn)品深受用戶歡迎.口有個獵人,在深山里挖了一個陷阱,安放了一個捕獸工具,野獸的腳只要碰到它就會被牢牢地鉗住.有一次,一只倒霉的老虎出來