乳液法制备天然橡胶/白炭黑母胶中试工艺研究
发布时间：2021-10-22 11:04
为积极响应“中国制造2025”提出的全面推行绿色制造,加快制造业绿色升级,橡胶工业发展将迎来新的挑战。目前,橡胶工业生产主要采用传统的机械干法混炼工艺,该工艺经过多年的发展和完善已趋向成熟,但是缺点也十分突出,比如VOC排放量大、能耗消耗量多和填料分散性差等。因此,混炼工艺的创新研发已经成为橡胶工业发展的必经之路。湿法混炼工艺因很好的解决上述问题受到了广泛关注。白炭黑作为一种典型的无机非金属材料,常常被应用于橡胶的补强材料,天然橡胶目前也是应用最广泛的通用橡胶,所以探索湿法制备天然橡胶/白炭黑（SiO2/NR）母胶工艺对橡胶工业的绿色发展具有重要的意义。本文通过小试实验确定中试工艺流程的参数,如改性剂配比、白炭黑水浆最佳浓度、白炭黑改性时间、胶乳与白炭黑复合时间、絮凝剂用量等,并设计了湿法制备SiO2/NR母胶的中试工艺流程。通过研究发现,白炭黑的最佳浓度为15%、研磨改性时间为20min,偶联剂KH590用量为3%,分散剂AEO-9用量为3%时,制备的SiO2/NR母胶的静态力学性能和耐磨性能较优,并且母胶凝固后的胶块具有较高的强度,可以采用传统天然橡胶生产线进行生产;当KH590用...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１汽车轮胎结构示意图??Ｆｉｇ．１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｉｒｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??
北京化工大学专业学位硕士研宄生学位论文??同时成功的保证了另外两种特性［？８］，这就为制备高性能轮胎提供了思路。随即提出??“绿色轮胎”?［９＿Ｕ１的新概念，该理论主要介绍了制备具有低滚动阻力、高抗滑性、高??耐磨性的汽车轮胎新工艺，即采用特殊的处理方式，实现补强填料纳米白炭黑对橡胶??的填充，并可以连续化生产制备轮胎胎面胶。这一?“绿色轮胎”概念提出后，得到了??越来越多轮胎企业的关注和积极响应。??隨舰力??角关系??Ｌ高高耐磨性Ｊ??图１－２轮胎的“魔鬼三角”示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?“ｍａｇｉｃ?ｔｒｉａｎｇｌｅ”?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｉｒｅ??近年来，随着全球化石燃料的短缺和环境污染问题的加重，欧盟轮胎标签法又有??了新变革，重新划定绿色环保轮胎的标准，对绿色环保轮胎的抗湿滑性能、耐磨性能??与滚阻性能三者提出更高的要求。当前，结合具体的工业化生产，制备橡胶／白炭黑复??合材料的工艺主要为干法复合制备工艺［１２］。该工艺方法是指在开炼机或密炼机中通过??滚筒或者转子均匀的将偶联剂、白炭黑粉体填料混合分散到橡胶基体中，从而得到混??炼胶。这一工艺在橡胶加工生产中十分成熟，但缺点也表现得十分突出，比如：生产??操作过程中，添加粉体填料难免会造成粉料的飞扬以及ＶＯＣ排放，不仅污染环境，??更对身体健康造成巨大的危害；其次炼胶过程的差异性造成每批次胶料性能有所不同，??品质难以很好的把握，从而造成资源浪费。针对上述问题，一大批科研工作者对改进??混炼工艺做了大量的探索，其中湿法混炼技术工艺应运而生。湿法混炼技术与干法相??比最大的区别是将白炭黑填料制备的水分散体系加入到橡胶胶乳中通过搅拌的方??式使两者混
第一章绪论??１．２天然橡胶??１．２．１天然橡胶的概况??天然橡胶胶乳是生产天然橡胶的工业原料，目前市面上的天然胶乳都是胶农从三??叶橡胶树中提取的，天然橡胶的品质与水土条件、气候条件和树的品种息息相关，不??同的因素都会导致橡胶的成分和胶体结构的不同。天然胶乳是乳白色的多相混合液体，??分散介质是水，而分散相主要是胶粒；此外，天然胶乳中还有许多非橡胶组分，这些??非胶组分既可以吸附在胶粒表面，又可以在水中溶解，还有一小部分可单独形成微小??粒子新鲜的天然胶乳经过高速离心处理之后出现明显的分层，最下层是淡黄色胶??状物体、中间为透明状液体，最上层则是白色的橡胶团［１５］。天然胶乳中的橡胶烃主要??分布在胶粒当中，高速离心处理打破了胶粒的稳定性，大量的橡胶烃接触缠结后形成??白色橡胶团。??对胶粒组成分析发现，吸附蛋白质占０．３％，脂肪酸占１．０％，聚合水占１０．０％，橡??胶烃占８７．５％，橡胶烃的聚合度在４０００？６０００之间，数均分子量在３Ｍ０５左右。通过??观察确定，天然胶乳粒子大多数是球形，平均粒径为０．５ｐｍ，在０．１ｐｍ左右的数目最??多，但不会超过３｜ｉｍ。橡胶胶粒的结构示意图如１－３所示，主要由三部分组成：最外??层为稳定层，主要含有多态蛋白、类脂和高级脂肪酸等成分；中层为凝胶层，此处存??在的橡胶烃聚合度比较大，甚至在乙醚中不能溶解；最内层为溶胶层，该处的橡胶烃??聚合度低，可以在有机溶剂中溶解［１６］。??藝??图１－３天然胶乳胶粒示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ?ｏｆ?ｎａｔｕｒａｌ?ｒｕｂｂｅｒ?ｌａｔｅｘ?ｐａｒｔｉｃｌｅ??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅烷偶联剂应用研究进展[J]. 刘广生,周煜华,杨静,李连朋,丁冰. 江西化工. 2019(06)
[2]简述轮胎在汽车中的重要性[J]. 周松波. 南方农机. 2019(01)
[3]白炭黑水分散体质量分数对天然橡胶/白炭黑湿法混炼胶料性能的影响[J]. 边慧光,刘洁,宋凤鹏,李海涛,肖培光,汪传生. 橡胶工业. 2018(11)
[4]汽车轮胎安全的重要性[J]. 刘元洪. 科学咨询（科技·管理）. 2018(07)
[5]天然橡胶湿法混炼的研究进展[J]. 王洪振,沈梅,王胜强,辛振祥. 橡胶工业. 2016(12)
[6]“中国橡胶工业百年”大型采访活动启动[J]. 吴金慧,孟晶. 中国橡胶. 2015(17)
[7]白炭黑/NR湿法混炼胶制备工艺及其性能初探[J]. 杨青,麦千里. 中国橡胶. 2014(23)
[8]制备白炭黑研究进展[J]. 盛强,姜岩,李东胜,李晓鸥. 当代化工. 2014(01)
[9]提高轮胎“魔鬼三角”性能技术的专利分析[J]. 宋聪雨,张晓艳,赵艳. 中国橡胶. 2013(06)
[10]中国橡胶工业原材料和工艺技术的绿色化进展[J]. 许春华. 橡塑技术与装备. 2013(01)
硕士论文
[1]裂解炭黑/天然胶乳复合材料的湿法制备机理及实验研究[D]. 李光超.青岛科技大学 2019
[2]甘薯薯片常压油炸工艺优化及其应用[D]. 李玉龙.浙江农林大学 2015
[3]NR分子量与炭黑分散性对NR/炭黑复合胶料动态性能的影响[D]. 邹玉荣.青岛科技大学 2013
[4]白炭黑表面接枝改性及其在橡胶中的应用[D]. 王兵兵.华南理工大学 2012
[5]医用乳胶材料的抗菌改性研究[D]. 贾鹏.太原理工大学 2008
本文编号：3450967
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１汽车轮胎结构示意图??Ｆｉｇ．１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｉｒｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??
北京化工大学专业学位硕士研宄生学位论文??同时成功的保证了另外两种特性［？８］，这就为制备高性能轮胎提供了思路。随即提出??“绿色轮胎”?［９＿Ｕ１的新概念，该理论主要介绍了制备具有低滚动阻力、高抗滑性、高??耐磨性的汽车轮胎新工艺，即采用特殊的处理方式，实现补强填料纳米白炭黑对橡胶??的填充，并可以连续化生产制备轮胎胎面胶。这一?“绿色轮胎”概念提出后，得到了??越来越多轮胎企业的关注和积极响应。??隨舰力??角关系??Ｌ高高耐磨性Ｊ??图１－２轮胎的“魔鬼三角”示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?“ｍａｇｉｃ?ｔｒｉａｎｇｌｅ”?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｉｒｅ??近年来，随着全球化石燃料的短缺和环境污染问题的加重，欧盟轮胎标签法又有??了新变革，重新划定绿色环保轮胎的标准，对绿色环保轮胎的抗湿滑性能、耐磨性能??与滚阻性能三者提出更高的要求。当前，结合具体的工业化生产，制备橡胶／白炭黑复??合材料的工艺主要为干法复合制备工艺［１２］。该工艺方法是指在开炼机或密炼机中通过??滚筒或者转子均匀的将偶联剂、白炭黑粉体填料混合分散到橡胶基体中，从而得到混??炼胶。这一工艺在橡胶加工生产中十分成熟，但缺点也表现得十分突出，比如：生产??操作过程中，添加粉体填料难免会造成粉料的飞扬以及ＶＯＣ排放，不仅污染环境，??更对身体健康造成巨大的危害；其次炼胶过程的差异性造成每批次胶料性能有所不同，??品质难以很好的把握，从而造成资源浪费。针对上述问题，一大批科研工作者对改进??混炼工艺做了大量的探索，其中湿法混炼技术工艺应运而生。湿法混炼技术与干法相??比最大的区别是将白炭黑填料制备的水分散体系加入到橡胶胶乳中通过搅拌的方??式使两者混
第一章绪论??１．２天然橡胶??１．２．１天然橡胶的概况??天然橡胶胶乳是生产天然橡胶的工业原料，目前市面上的天然胶乳都是胶农从三??叶橡胶树中提取的，天然橡胶的品质与水土条件、气候条件和树的品种息息相关，不??同的因素都会导致橡胶的成分和胶体结构的不同。天然胶乳是乳白色的多相混合液体，??分散介质是水，而分散相主要是胶粒；此外，天然胶乳中还有许多非橡胶组分，这些??非胶组分既可以吸附在胶粒表面，又可以在水中溶解，还有一小部分可单独形成微小??粒子新鲜的天然胶乳经过高速离心处理之后出现明显的分层，最下层是淡黄色胶??状物体、中间为透明状液体，最上层则是白色的橡胶团［１５］。天然胶乳中的橡胶烃主要??分布在胶粒当中，高速离心处理打破了胶粒的稳定性，大量的橡胶烃接触缠结后形成??白色橡胶团。??对胶粒组成分析发现，吸附蛋白质占０．３％，脂肪酸占１．０％，聚合水占１０．０％，橡??胶烃占８７．５％，橡胶烃的聚合度在４０００？６０００之间，数均分子量在３Ｍ０５左右。通过??观察确定，天然胶乳粒子大多数是球形，平均粒径为０．５ｐｍ，在０．１ｐｍ左右的数目最??多，但不会超过３｜ｉｍ。橡胶胶粒的结构示意图如１－３所示，主要由三部分组成：最外??层为稳定层，主要含有多态蛋白、类脂和高级脂肪酸等成分；中层为凝胶层，此处存??在的橡胶烃聚合度比较大，甚至在乙醚中不能溶解；最内层为溶胶层，该处的橡胶烃??聚合度低，可以在有机溶剂中溶解［１６］。??藝??图１－３天然胶乳胶粒示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ?ｏｆ?ｎａｔｕｒａｌ?ｒｕｂｂｅｒ?ｌａｔｅｘ?ｐａｒｔｉｃｌｅ??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅烷偶联剂应用研究进展[J]. 刘广生,周煜华,杨静,李连朋,丁冰. 江西化工. 2019(06)
[2]简述轮胎在汽车中的重要性[J]. 周松波. 南方农机. 2019(01)
[3]白炭黑水分散体质量分数对天然橡胶/白炭黑湿法混炼胶料性能的影响[J]. 边慧光,刘洁,宋凤鹏,李海涛,肖培光,汪传生. 橡胶工业. 2018(11)
[4]汽车轮胎安全的重要性[J]. 刘元洪. 科学咨询（科技·管理）. 2018(07)
[5]天然橡胶湿法混炼的研究进展[J]. 王洪振,沈梅,王胜强,辛振祥. 橡胶工业. 2016(12)
[6]“中国橡胶工业百年”大型采访活动启动[J]. 吴金慧,孟晶. 中国橡胶. 2015(17)
[7]白炭黑/NR湿法混炼胶制备工艺及其性能初探[J]. 杨青,麦千里. 中国橡胶. 2014(23)
[8]制备白炭黑研究进展[J]. 盛强,姜岩,李东胜,李晓鸥. 当代化工. 2014(01)
[9]提高轮胎“魔鬼三角”性能技术的专利分析[J]. 宋聪雨,张晓艳,赵艳. 中国橡胶. 2013(06)
[10]中国橡胶工业原材料和工艺技术的绿色化进展[J]. 许春华. 橡塑技术与装备. 2013(01)
硕士论文
[1]裂解炭黑/天然胶乳复合材料的湿法制备机理及实验研究[D]. 李光超.青岛科技大学 2019
[2]甘薯薯片常压油炸工艺优化及其应用[D]. 李玉龙.浙江农林大学 2015
[3]NR分子量与炭黑分散性对NR/炭黑复合胶料动态性能的影响[D]. 邹玉荣.青岛科技大学 2013
[4]白炭黑表面接枝改性及其在橡胶中的应用[D]. 王兵兵.华南理工大学 2012
[5]医用乳胶材料的抗菌改性研究[D]. 贾鹏.太原理工大学 2008
本文编号：3450967
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3450967.html
最近更新
教材专著
