溴化丁基再生胶在三角带硫化胶套及胶板中的应用卢娜;辛振祥【摘要】以不同工艺制备了溴化丁基再生胶(BIIR再生胶),并将其应用于三角带加热胶套和胶板中部分替代溴化丁基橡胶(BIIR)或三元乙丙橡胶(EPDM),研究了再生橡胶替代量及硫化体系对三角带加热胶套及胶板性能的影响.结果表明,并用少量BIIR再生胶对制品混炼胶的硫化特性影响不大.密炼再生制备的BIIR再生胶在胶套中的最佳替代量为5份,此时胶套硫化胶的物理性能及老化性能优异.开炼机再生制备的BIIR再生胶在胶板中应用最佳并用质量比为20/80(再生胶/EPDM),硫化体系为二-(叔丁基过氧化异丙基)苯(DCP)硫化,此时共混胶性能最佳.因此,再生胶的应用既能保证胶套、胶板制品性能不下降,还能降低原材料的成本及生产的能耗,废胶套再生及再生胶应用具有重要的现实意义.%In this paper,waste brominated butyl rubber was regenerated by using different regen-eration technology.And raw rubber was partly replaced by brominated butyl reclaimed rubber in rubber sleeves and rubber slabs for the vulcanization of triangle conveyer belt.The effects of bromina-ted butyl reclaimed rubber,vulcanization system on the mechanical properties of rubber sleeves and rubber slabs were also studied.The results showed that the application of brominated butyl reclaimed rubber can save material costs and energy consumption,and yet not have any degraded performance. For this reason,the regeneration of waste rubber sleeves and the application of the reclaimed rubber could have important practical significance.【期刊名称】《弹性体》【年(卷),期】2017(027)003【总页数】5页(P43-47)【关键词】溴化丁基再生胶;三角带;胶套;胶板【作者】卢娜;辛振祥【作者单位】青岛科技大学高分子科学与工程学院橡塑材料与工程教育部重点实验室,山东青岛 266042;青岛科技大学高分子科学与工程学院橡塑材料与工程教育部重点实验室,山东青岛 266042【正文语种】中文【中图分类】TQ335;TQ336.41917年，约翰·盖茨发明了世界上第一条三角带，由此开启了三角带在传动领域的应用。
随着骨架材料的不断优化、产品型号不断扩充，三角带在机械领域尤其是在农业机械中得到广泛应用[1-2]。
三角带生产工艺流程与其它橡胶制品类似，包括炼胶、成型及硫化。
不同于轮胎等橡胶制品的是，在三角带的硫化工艺中，采用圆模硫化时需要使用橡胶套以提供压力起到定型的作用，而尺寸较大的带子采用颚式平板硫化时，上模具需要使用橡胶板以保证带体的美观等性能要求[3]。
目前，工业生产中所使用的橡胶套主要是以溴化丁基橡胶(BIIR)[4]为主要胶料制备的，橡胶套在使用中长期承受高温、蒸汽及反复压缩的作用，出现气泡、开裂等问题，严重影响了三角带的外观等性能。
据统计，橡胶套在150 ℃高温下的重复使用率约为140次，废弃产品产生率较高，而废弃的橡胶套含胶率约为50%，因此合理利用废胶套，形成完整的废胶套循环利用体系，不仅可以解决“黑色污染”问题，也达到企业节本增效的效果以及橡胶资源的综合利用，具有重大的经济与社会意义。
BIIR再生胶是废胶套经过再生后的橡胶资源，能部分地代替生胶用于橡胶制品，可以节约生胶及炭黑，也有利于改善加工性能及橡胶制品的某些性能。
本研究中以废胶套为原料制备BIIR再生胶，并将其用于三角带加热胶套和胶板中，以期获得性能优异的再生胶制品，同时取得成本优势。
1 实验部分1.1 原料废溴化丁基橡胶套：浙江三力士股份有限公司提供； BIIR：埃克森化学公司；氯丁橡胶(CR)：上海风岛橡塑有限公司；三元乙丙橡胶(EPDM)： EPDM512、KOCHINA，朗盛化学有限公司；活化剂480：安徽金马助剂公司提供；石蜡油：Sunpar 2280，河北衡水圣康化工有限公司；炭黑：N220，卡博特炭黑有限公司；微晶蜡：山东阳谷华泰化工有限公司；氧化锌(ZnO)：淄博海顺锌业有限公司；硬脂酸(SA)、表面润滑剂OR、SP1044树脂、SP1068树脂：上海多化橡胶科技有限公司；SILLITIN N85、防老剂BHT、防老剂RD、促进剂DM、氧化镁(MgO)、液体交联剂JEGONIA 912、DCP：市售。
1.2 基本配方1.2.1 废溴化丁基橡胶套再生配方废溴化丁基橡胶套再生配方(质量份)为：废溴化丁基橡胶粒100，活化剂480 0.2，石蜡油 3.0。
1.2.2 胶套配方胶套配方(质量份)为：BIIR 90/85，CR 5，BIIR再生胶 5/10，N220 60，SP1044树脂 3.5，微晶蜡 1.5，防老剂BHT 2，促进剂DM 1，SA 0.3，MgO 1，ZnO 5，SP1044树脂 10。
1.2.3 胶板配方胶板配方(质量份)为：EPDM512 90、70、40，KOCHINA(EPDM) 10，BIIR再生胶 0、20、50，N220 55，SILLITIN N85 45，ZnO(白水) 5，SA 1.5，硬脂酸锌(SAK-ZS-PLB) 1.5，防老剂RD 0.5，JEGONIA 912 2.1，DCP 5，石蜡油 10.3。
1.3 仪器设备橡胶破碎机：中胶橡胶资源再生(青岛)有限公司；开炼机：X(S)K-160，上海双翼橡塑机械有限公司；密炼机：FN101-1A，山东科创电气科技；硫化仪：高铁检测仪器有限公司；平板硫化机：HS-1007-RTMO，佳鑫电子设备科技有限公司；电子拉力机：AI-7000S，台湾高铁科技有限公司；热氧老化箱：GT-7017-L，高铁检测仪器有限公司。
1.4 试样制备1.4.1 溴化丁基胶粉的制备溴化丁基橡胶套为圆桶状结构，圆桶上下两端为开放状态，各设置一圈厚度不均的密封唇边，其结构如图1所示。
废溴化丁基橡胶套如图2所示。
该溴化丁基橡胶套长度为1.5 m，厚度为7×10-3 m，宽度为0.630 m，密度为1.1 g/cm3，一个胶套的理论质量约为7.2 kg。
溴化丁基橡胶套为无骨架橡胶制品，且胶套含胶率较高，制品弹性好，所以不同于轮胎等，其破碎过程只需要外加剪切力的作用实现。
本研究中，废胶套在切胶机作用下切割成小块，之后使用中胶橡胶资源再生(青岛)有限公司自行设计生产的全自动化破碎设备，在剪切力作用下将胶块进一步破碎成细小胶粒。
图1 橡胶套工作状态结构示意图图2 废溴化丁基橡胶套1.4.2 溴化丁基再生胶的制备再生胶制备采用两种工艺[5-9]：一是开炼机(最小辊距)再生；二是密炼再生。
开练再生的具体工艺为：按照1.2.1中的再生配方，将活化剂、软化剂加入到溴化丁基橡胶粒中，然后在开炼机上薄通30次(最小辊距，开冷却水)，之后包辊出片，得到片状的BIIR再生胶。
密炼再生的具体工艺为：同样按照1.2.1中的再生配方，将活化剂、软化剂与溴化丁基橡胶粒一起加入密炼机中，于240 ℃条件下再生30 min，得到粉状的BIIR再生胶。
1.4.3 胶套、胶板混炼胶的制备按照1.2.2和1.2.3胶套、胶板配方进行混炼胶配料。
混炼胶的制备采用二段法，一段胶：将生胶与再生胶、软化体系和炭黑等补强填料、防护体系等小料依次加入密炼机中，6～7 min后排料；二段胶：一段胶与硫化体系依次加入密炼机中混炼至扭矩平衡。
最后混炼胶于开炼机上出片。
1.4.4 胶套、胶板硫化胶的制备混炼胶使用自动平板硫化机硫化，胶套硫化条件为180 ℃×30 min；胶板硫化条件为170 ℃×30 min。
硫化试片停放24 h后可进行性能测试。
1.5 性能测试硫化特性采用硫化仪按照GB/T 528—2009进行测试。
胶套测试条件为180 ℃×50 min；胶板测试条件为170 ℃×40 min。
拉伸强度、定伸应力、拉断伸长率采用电子拉力实验机按照GB/T 528—2009进行测试，拉伸速度为500 mm/min，测试温度为室温。
热氧老化性能采用热氧老化机按照GB/T 13939—2014进行测试。
2 结果和讨论2.1 BIIR再生胶在胶套中的应用2.1.1 硫化特性胶套硫化胶的硫化特性如表1所示。
由表1可知，添加5份或10份BIIR再生胶，混炼胶的硫化特性与原配方相比差异不大，尤其是硫化胶的交联密度(MH-ML)和焦烧时间(T10)，而正硫化时间(T90)略有缩短。
说明添加BIIR再生胶的并用胶，在保证其交联密度和焦烧安全性的同时，可缩短硫化时间，有利于生产效率的提高。
表1 胶套硫化特性1)样品1#2#3#4#5#MH/(N·m)1.021.031.061.040.98ML/(N·m)0.230.230.260.230.24 MH-ML/(N·m)0.790.800.800.810.74T10/min1.151.151.131.131.23T90/min10.2210.109.609.509.671) 1#：胶套原配方；2#：5份开炼再生胶替代BIIR；3#：10份开炼再生胶替代BIIR；4#：5份密炼再生胶替代BIIR；5#：10份密炼再生胶替代BIIR。
2.1.2 物理机械性能胶套硫化胶的物理机械性能如表2所示。
由表2可知，随着BIIR再生胶的加入，并用胶的机械性能略有变化。
且并用不同工艺方法制备的再生胶，得到的硫化胶性能略有差异。
其中4#并用胶的综合性能最优，甚至略高于原胶套配方，说明密炼工艺制备的BIIR再生胶其再生程度较高，与原胶相容性较好，添加5份再生胶时，共混效果较好[10-11]。
表2 胶套物理机械性能1)样品1#2#3#4#5#拉伸强度/MPa14.113.314.014.713.7拉断伸长率/%48043344349844050%定伸应力/MPa1.52.21.61.51.6100%定伸应力/MPa2.43.32.62.52.6300%定伸应力/MPa8.810.39.99.59.6邵尔A硬度7577787778撕裂强度/(kN·m-1)46.745.744.548.544.6密度/(g·cm-3)1.1341.1871.1991.2061.2531) 同表1。