氯丁橡膠膠粘劑的制備在我國已有幾十年的歷史,大大小小的氯丁橡膠膠粘劑生產企業有近千家,年產量近20萬噸。怎樣把氯丁橡膠膠粘劑的質量作得更好、成本做得更低,是每個氯丁橡膠膠粘劑生產企業在這幾十年中追求的工作目標。氯丁橡膠膠粘劑制備的方法及過程對其使用性能和生產成本影響很大,是氯丁橡膠膠粘劑生產技術的關鍵之一。現將各方法作概要介紹供大家參考和討論。
1 氯丁橡膠膠粘劑制備方法
1.1 混煉法
這是現在最常用的方法。該法是在冷開煉機上將氯丁橡膠塑煉,通過剪切力將聚合物的高分子鏈降解。再根據氯丁橡膠的三種相態特點在彈性態時(溫度>93℃),在煉膠機上將配合物混入生膠中。加料次序:先是氧化鎂,然后是防老劑、最后是氧化鋅。為了提高溶膠速度,混煉膠常常需切成小塊狀后加入溶膠釜。溶膠釜的攪拌器為框式或錨式攪拌、轉速在60～80ｒ/ｍｉｎ時,16～20ｈ混煉膠溶解于溶劑中,即制得膠粘劑。
根據工藝需要,也可將氧化鎂與2402樹脂進行螯合預反應,然后在攪拌下將混煉膠溶于其中。根據季節變化,溶膠釜可進行加熱或冷卻。
1.2 直接溶膠法
也是現今較多廠家采用的方法。該法是將小塊氯丁橡膠原料和配合劑直接在溶膠釜(攪拌器為框式或錨式攪拌、轉速為60～80ｒ/ｍｉｎ)中溶解和混合攪拌24～32ｈ得產品。此法與前述方法相比無需混煉設備的投入以及無混煉設備的運行費用和人工操作等費用,較為經濟。但是干的配合劑直接加到溶劑或膠液中的作法是不合適的,會導致部份填充物不被溶劑潤濕而分散不好。一方面在膠粘劑中會出現小團小團的填充物顆粒;另一方面在膠粘劑貯存中,較短時間內就會出現沉淀分層現象。此時,應將干的配合劑與溶劑在一個特定的設備中(如球磨機中)進行良好分散處理,然后加入膠液中,因此該法也叫作“漿液法”。氧化鎂與樹脂也可進行螯合預反應,然后混合。
1.3 高剪切直接溶膠法
該法在廣州等沿海局部地區被采用,但在其它地區未被人們理解、認識和推廣。該法的設備特點是溶膠釜采用了高徑比為1 5～2∶1,釜徑與攪拌器直徑比為1∶0 6～0 9,攪拌器轉速為1000ｒ/ｍｉｎ左右和攪拌器為螺旋槳型或園盤渦輪型等與常規溶膠釜不同的技術參數。該法的工藝特點是高速攪拌機的剪切作用力使聚合物的高分子鏈降解達到了氯丁橡膠在煉膠機上的塑煉作用,高速攪拌過程中釋放的熱量又加速了氯丁橡膠的溶解,氧化鎂等配合劑在攪拌高速運動的作用下良好完成分散。整個工藝過程只需3～5ｈ,得到的產品均勻而穩定,粘度介于混煉膠法和直接溶膠法之間。由于無混煉設備的投入以及無混煉設備的運行費用和人工操作等費用;另外再加上攪拌機的運行時間短、生產效率高、運行費用和人工費用更低,所以更為經濟。
3種方法對比如下:
氧化鎂與樹脂也可進行螯合預反應,然后混合。
對粘接型即高結晶型氯丁橡膠而言,因生產過程的多方面原因,聚合物中有部分支化、交聯現象的發生,即凝膠部分增多,最終導致產品門尼值偏高(如部分高門尼的ＣＲ-244-Ⅲ、ＣＲ-244處理品等)。混煉法不能用此類產品來作為原料,一則是煉膠時間不好掌握易膠燒,二則膠粘劑外觀顏色偏深。直接溶膠法也不能用此類產品來作為原料,否則不能溶解的凝膠會嚴重影響產品質量。但對高剪切直溶法產生的熱量使聚合物結晶解析,高剪切力使聚合物降解而溶解。并可通過攪拌時間來控制膠粘劑的粘度,使產品質量達到預定值。直接溶膠法不能用的原料而高剪切直溶法就能使用。換句話講直溶法若是吃細糧,高剪切直溶法還可吃粗糧;并且是粗糧細作,經濟效益更為顯著。對該法操作過程中產生的多余熱量,應給予冷卻處理。
2 高剪切直接溶膠法推廣應用的必要性
根據《室內裝飾裝修材料有害物質限量膠粘劑》(ＧＢ18583-2001)國家標準,氯丁橡膠膠粘劑中禁用苯,甲苯或二甲苯用量≤20%。用甲苯與醋酸乙酯、丙酮、汽油、環己烷或正己烷等二元或二元以上復配溶劑對氯丁橡膠的溶解就比原用苯或苯與汽油的二元復配溶劑來說有許不同。具體的不同之處是:①甲苯作為氯丁橡膠的良溶劑用量≤20%,溶膠時間更長。②膠粘劑的溶液粘度變小。③膠粘劑的穩定性變差。④生產成本增加。結合表1可知,用高剪切直接溶膠法制備氯丁橡膠膠粘劑是最好的工藝方法。
3 結束語
高剪切直接溶膠法既保持混煉法使氯丁橡膠膠粘劑的流動性好,涂層表面平滑,配合劑分散良好,貯存穩定性好等特點;又保持直接溶膠法使氯丁橡膠膠粘劑的外觀顏色較淺,產品溶液粘度較高,生產成本較為經濟等特點;自身也帶來了高生產效率,運行費用和人工費用更低,能消化混煉法和直接溶膠法不能用的質次價廉原料(如部分高門尼的ＣＲ-244-Ⅲ、ＣＲ-244處理品等)生產出較高質量的產品,經濟效益更為顯著等特點。所以值得各氯丁橡膠膠粘劑生產企業高度重視和采用。
1 氯丁橡膠膠粘劑制備方法
1.1 混煉法
這是現在最常用的方法。該法是在冷開煉機上將氯丁橡膠塑煉,通過剪切力將聚合物的高分子鏈降解。再根據氯丁橡膠的三種相態特點在彈性態時(溫度>93℃),在煉膠機上將配合物混入生膠中。加料次序:先是氧化鎂,然后是防老劑、最后是氧化鋅。為了提高溶膠速度,混煉膠常常需切成小塊狀后加入溶膠釜。溶膠釜的攪拌器為框式或錨式攪拌、轉速在60～80ｒ/ｍｉｎ時,16～20ｈ混煉膠溶解于溶劑中,即制得膠粘劑。
根據工藝需要,也可將氧化鎂與2402樹脂進行螯合預反應,然后在攪拌下將混煉膠溶于其中。根據季節變化,溶膠釜可進行加熱或冷卻。
1.2 直接溶膠法
也是現今較多廠家采用的方法。該法是將小塊氯丁橡膠原料和配合劑直接在溶膠釜(攪拌器為框式或錨式攪拌、轉速為60～80ｒ/ｍｉｎ)中溶解和混合攪拌24～32ｈ得產品。此法與前述方法相比無需混煉設備的投入以及無混煉設備的運行費用和人工操作等費用,較為經濟。但是干的配合劑直接加到溶劑或膠液中的作法是不合適的,會導致部份填充物不被溶劑潤濕而分散不好。一方面在膠粘劑中會出現小團小團的填充物顆粒;另一方面在膠粘劑貯存中,較短時間內就會出現沉淀分層現象。此時,應將干的配合劑與溶劑在一個特定的設備中(如球磨機中)進行良好分散處理,然后加入膠液中,因此該法也叫作“漿液法”。氧化鎂與樹脂也可進行螯合預反應,然后混合。
1.3 高剪切直接溶膠法
該法在廣州等沿海局部地區被采用,但在其它地區未被人們理解、認識和推廣。該法的設備特點是溶膠釜采用了高徑比為1 5～2∶1,釜徑與攪拌器直徑比為1∶0 6～0 9,攪拌器轉速為1000ｒ/ｍｉｎ左右和攪拌器為螺旋槳型或園盤渦輪型等與常規溶膠釜不同的技術參數。該法的工藝特點是高速攪拌機的剪切作用力使聚合物的高分子鏈降解達到了氯丁橡膠在煉膠機上的塑煉作用,高速攪拌過程中釋放的熱量又加速了氯丁橡膠的溶解,氧化鎂等配合劑在攪拌高速運動的作用下良好完成分散。整個工藝過程只需3～5ｈ,得到的產品均勻而穩定,粘度介于混煉膠法和直接溶膠法之間。由于無混煉設備的投入以及無混煉設備的運行費用和人工操作等費用;另外再加上攪拌機的運行時間短、生產效率高、運行費用和人工費用更低,所以更為經濟。
3種方法對比如下:
氧化鎂與樹脂也可進行螯合預反應,然后混合。
對粘接型即高結晶型氯丁橡膠而言,因生產過程的多方面原因,聚合物中有部分支化、交聯現象的發生,即凝膠部分增多,最終導致產品門尼值偏高(如部分高門尼的ＣＲ-244-Ⅲ、ＣＲ-244處理品等)。混煉法不能用此類產品來作為原料,一則是煉膠時間不好掌握易膠燒,二則膠粘劑外觀顏色偏深。直接溶膠法也不能用此類產品來作為原料,否則不能溶解的凝膠會嚴重影響產品質量。但對高剪切直溶法產生的熱量使聚合物結晶解析,高剪切力使聚合物降解而溶解。并可通過攪拌時間來控制膠粘劑的粘度,使產品質量達到預定值。直接溶膠法不能用的原料而高剪切直溶法就能使用。換句話講直溶法若是吃細糧,高剪切直溶法還可吃粗糧;并且是粗糧細作,經濟效益更為顯著。對該法操作過程中產生的多余熱量,應給予冷卻處理。
2 高剪切直接溶膠法推廣應用的必要性
根據《室內裝飾裝修材料有害物質限量膠粘劑》(ＧＢ18583-2001)國家標準,氯丁橡膠膠粘劑中禁用苯,甲苯或二甲苯用量≤20%。用甲苯與醋酸乙酯、丙酮、汽油、環己烷或正己烷等二元或二元以上復配溶劑對氯丁橡膠的溶解就比原用苯或苯與汽油的二元復配溶劑來說有許不同。具體的不同之處是:①甲苯作為氯丁橡膠的良溶劑用量≤20%,溶膠時間更長。②膠粘劑的溶液粘度變小。③膠粘劑的穩定性變差。④生產成本增加。結合表1可知,用高剪切直接溶膠法制備氯丁橡膠膠粘劑是最好的工藝方法。
3 結束語
高剪切直接溶膠法既保持混煉法使氯丁橡膠膠粘劑的流動性好,涂層表面平滑,配合劑分散良好,貯存穩定性好等特點;又保持直接溶膠法使氯丁橡膠膠粘劑的外觀顏色較淺,產品溶液粘度較高,生產成本較為經濟等特點;自身也帶來了高生產效率,運行費用和人工費用更低,能消化混煉法和直接溶膠法不能用的質次價廉原料(如部分高門尼的ＣＲ-244-Ⅲ、ＣＲ-244處理品等)生產出較高質量的產品,經濟效益更為顯著等特點。所以值得各氯丁橡膠膠粘劑生產企業高度重視和采用。
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