陳新中 陳文星

為滿足不同客戶的需求,需生產(chǎn)不同聚集體分布的N550炭黑品質(zhì)。如為滿足丁基內(nèi)胎、密封制品企業(yè)的需求,需生產(chǎn)聚集體分布較寬的N550炭黑,以降低生熱性及提高流動(dòng)性;為滿足鹵化丁基橡膠生產(chǎn)內(nèi)襯層、胎體膠等,需提供窄聚集體分布的N550炭黑,以提高膠料的強(qiáng)度及彈性。對(duì)現(xiàn)有軟質(zhì)爐型來(lái)說(shuō),生產(chǎn)滿足丁基內(nèi)胎用及密封件用寬聚集體分布N550很容易,但生產(chǎn)窄聚集體分布的N550確非易事。本文意在保證原料油配比相同、反應(yīng)器構(gòu)造一致的前提下,僅通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)及工藝條件的方法,得到窄聚集體分布的N550炭黑。將樣品送往某輪胎企業(yè),利用其配方對(duì)樣品進(jìn)行研究,同時(shí)與該輪胎廠現(xiàn)用炭黑進(jìn)行膠料性能對(duì)比,以驗(yàn)證是否能滿足該企業(yè)的質(zhì)量要求。

由于炭黑的著色強(qiáng)度反應(yīng)的是炭黑原生粒子聚集體分布寬窄程度,因此以下的描述均以著色強(qiáng)度反應(yīng)聚集體分布寬窄程度。聚集體分布寬,著色強(qiáng)度低;聚集體分布窄,著色強(qiáng)度高。

一、實(shí)驗(yàn)

1.首先在生產(chǎn)內(nèi)胎及密封件制品的N550炭黑品級(jí)原有的條件下,縮短炭黑反應(yīng)時(shí)間,將主急冷位置距反應(yīng)器喉管出口由7500mm縮短為5000mm。具體操作條件見表1。

由表1可知,改變條件1后(即部分急冷水槍前移2500mm),原料油處理量下降約5%。添加劑使用量下降約100%。試驗(yàn)1條件下品質(zhì)對(duì)比見表2。

由表2可以看出,前置急冷水槍前移2只,使前后噴入的急冷水分布為1∶3,氮吸附比表面積與吸碘值的差異減小3點(diǎn),吸油值與壓縮吸油差異也縮小近6點(diǎn),著色強(qiáng)度提高4點(diǎn),甲苯抽出物降低,表面炭黑表面殘油量增加,造粒狀況好轉(zhuǎn),表現(xiàn)在10#粒子減少,18#+35#+60#粒子數(shù)量增加。拉伸強(qiáng)度及300%定伸應(yīng)力均有所提高,表明炭黑的聚集體分布變窄,粒徑變細(xì)。

將改進(jìn)后條件1所得樣品送某輪胎公司進(jìn)行試用,某輪胎公司對(duì)此樣品進(jìn)行了檢測(cè),并與現(xiàn)用產(chǎn)品指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比,沒有明顯差異,故以下列配方進(jìn)行了混煉,對(duì)混煉膠的性能進(jìn)行了分析,同時(shí)與現(xiàn)有產(chǎn)品混煉膠性能進(jìn)行了對(duì)比。炭黑性能對(duì)比見表3,實(shí)驗(yàn)室膠料性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見表4。

1#配方:鹵化丁基橡膠100;再生丁基膠50;樹酯1.0;防老劑0.8;氧化鎂0.4;硬脂酸1.5;N550炭黑100;烷烴油3.0;催進(jìn)劑2.0;氧化鋅6.0;硫黃2.6;硫化劑母煉膠4。

2#配方:順丁橡膠100;丁苯橡膠200;樹酯13.1;防老劑9.0;氧化鋅13.0;硬脂酸5.2;N550炭黑200;芳烴油20;促進(jìn)劑3.2;防焦劑0.7;硫化劑母煉膠2.0;防護(hù)劑6.5。

由表3可以看出,改進(jìn)后條件1-N550炭黑相對(duì)于該輪胎公司現(xiàn)用N550炭黑來(lái)說(shuō),著色強(qiáng)度低4個(gè)點(diǎn)。

由表4可以看出,改進(jìn)后條件1-N550炭黑樣品在膠料性能上與現(xiàn)用產(chǎn)品存在較大差異,主要表現(xiàn)為正硫化時(shí)間較長(zhǎng),焦燒時(shí)間長(zhǎng),硫化速度慢,300%定伸應(yīng)力低,不能滿足該輪胎廠現(xiàn)有生產(chǎn)的需要。2.針對(duì)以上情況,繼續(xù)對(duì)炭黑生產(chǎn)工藝參數(shù)及工藝條件進(jìn)行調(diào)整。

將燃燒室溫度降低,增加熱流中的過(guò)?？諝饬颗c原料油更充分接觸補(bǔ)充熱質(zhì),即燃料油比值由23∶1改為27∶1,同時(shí)縮短炭黑反應(yīng)時(shí)間,將主急冷位置距反應(yīng)器喉管出口由5000mm縮短為2500mm,原料油槍位置內(nèi)伸200mm,即距反應(yīng)器喉管進(jìn)口縮短200mm,入爐風(fēng)量降低600m3/h。具體條件見表5。

由表5可以看出,改進(jìn)后條件2-N550雖然急冷水槍前移,但原料油油/風(fēng)比反而增加,K2CO3流量增加,原因是燃燒爐溫度下降,進(jìn)油量升高,原料油槍內(nèi)伸,進(jìn)油量及吸油值均上升。改進(jìn)后條件1、2生產(chǎn)N550品質(zhì)對(duì)比見表6。

將此條件下的炭黑樣品再次送往某輪胎公司進(jìn)行試用,按照同上述一樣的配方,重復(fù)上述的實(shí)驗(yàn),炭黑性能對(duì)比見表7,膠料性能對(duì)比數(shù)據(jù)見表8(某輪胎公司檢測(cè)數(shù)據(jù))。

由表7可以看出,通過(guò)調(diào)整后,N550炭黑著色強(qiáng)度達(dá)到了該公司品質(zhì)要求,其質(zhì)量指標(biāo)基本與該公司在用品一致。

由表8可以看出,調(diào)整工藝參數(shù)后生產(chǎn)的炭黑用于某公司膠料生產(chǎn),從膠料的性能分析數(shù)據(jù)看,基本與在用品相當(dāng),某些性能甚至比在用品還要優(yōu)異。

       三、結(jié)論

炭黑在輪胎中約占30%～40%,是除了橡膠以外的第二大原材料,其對(duì)膠料的性能影響很大,炭黑在膠料中主要影響膠料的硫化速度、耐磨性、生熱性、強(qiáng)度等。不同的膠料、不同的輪胎公司、不同的配方對(duì)炭黑質(zhì)量的要求均有差異,如何滿足不同品質(zhì)要求的橡膠客戶,又如何組織生產(chǎn)這些品質(zhì)的炭黑,是炭黑企業(yè)的課題。特別是對(duì)軟質(zhì)炭黑而言,標(biāo)準(zhǔn)并沒有著色強(qiáng)度這些指標(biāo)。但許多客戶對(duì)此提出要求,國(guó)內(nèi)軟質(zhì)炭黑生產(chǎn)線想生產(chǎn)高著色強(qiáng)度的軟質(zhì)炭黑還很困難,主要原因是通過(guò)工藝調(diào)整雖可達(dá)到要求,但對(duì)反應(yīng)器的損壞及炭黑其它技術(shù)指標(biāo)的損害較大,如將原料油槍向內(nèi)伸時(shí),水洗篩余物會(huì)升高、易結(jié)焦、易燒壞反應(yīng)器等。因此建議炭黑行業(yè)應(yīng)大膽對(duì)現(xiàn)有爐型進(jìn)行改造,通過(guò)對(duì)改造后生產(chǎn)炭黑的品質(zhì)數(shù)據(jù)分析,很容易做到著色強(qiáng)度為62以上及著色強(qiáng)度55左右。