氯丁橡胶胶粘剂的制备在我国已有几十年的历史,大大小小的氯丁橡胶胶粘剂生产企业有近千家,年产量近20万吨。怎样把氯丁橡胶胶粘剂的质量作得更好、成本做得更低,是每个氯丁橡胶胶粘剂生产企业在这几十年中追求的工作目标。氯丁橡胶胶粘剂制备的方法及过程对其使用性能和生产成本影响很大,是氯丁橡胶胶粘剂生产技术的关键之一。现将各方法作概要介绍供大家参考和讨论。
1 氯丁橡胶胶粘剂制备方法
1.1 混炼法
这是现在最常用的方法。该法是在冷开炼机上将氯丁橡胶塑炼,通过剪切力将聚合物的高分子链降解。再根据氯丁橡胶的三种相态特点在弹性态时(温度>93℃),在炼胶机上将配合物混入生胶中。加料次序:先是氧化镁,然后是防老剂、最后是氧化锌。为了提高溶胶速度,混炼胶常常需切成小块状后加入溶胶釜。溶胶釜的搅拌器为框式或锚式搅拌、转速在60～80ｒ/ｍｉｎ时,16～20ｈ混炼胶溶解于溶剂中,即制得胶粘剂。
根据工艺需要,也可将氧化镁与2402树脂进行螯合预反应,然后在搅拌下将混炼胶溶于其中。根据季节变化,溶胶釜可进行加热或冷却。
1.2 直接溶胶法
也是现今较多厂家采用的方法。该法是将小块氯丁橡胶原料和配合剂直接在溶胶釜(搅拌器为框式或锚式搅拌、转速为60～80ｒ/ｍｉｎ)中溶解和混合搅拌24～32ｈ得产品。此法与前述方法相比无需混炼设备的投入以及无混炼设备的运行费用和人工操作等费用,较为经济。但是干的配合剂直接加到溶剂或胶液中的作法是不合适的,会导致部份填充物不被溶剂润湿而分散不好。一方面在胶粘剂中会出现小团小团的填充物颗粒;另一方面在胶粘剂贮存中,较短时间内就会出现沉淀分层现象。此时,应将干的配合剂与溶剂在一个特定的设备中(如球磨机中)进行良好分散处理,然后加入胶液中,因此该法也叫作“浆液法”。氧化镁与树脂也可进行螯合预反应,然后混合。
1.3 高剪切直接溶胶法
该法在广州等沿海局部地区被采用,但在其它地区未被人们理解、认识和推广。该法的设备特点是溶胶釜采用了高径比为1 5～2∶1,釜径与搅拌器直径比为1∶0 6～0 9,搅拌器转速为1000ｒ/ｍｉｎ左右和搅拌器为螺旋桨型或园盘涡轮型等与常规溶胶釜不同的技术参数。该法的工艺特点是高速搅拌机的剪切作用力使聚合物的高分子链降解达到了氯丁橡胶在炼胶机上的塑炼作用,高速搅拌过程中释放的热量又加速了氯丁橡胶的溶解,氧化镁等配合剂在搅拌高速运动的作用下良好完成分散。整个工艺过程只需3～5ｈ,得到的产品均匀而稳定,粘度介于混炼胶法和直接溶胶法之间。由于无混炼设备的投入以及无混炼设备的运行费用和人工操作等费用;另外再加上搅拌机的运行时间短、生产效率高、运行费用和人工费用更低,所以更为经济。
3种方法对比如下:
氧化镁与树脂也可进行螯合预反应,然后混合。
对粘接型即高结晶型氯丁橡胶而言,因生产过程的多方面原因,聚合物中有部分支化、交联现象的发生,即凝胶部分增多,最终导致产品门尼值偏高(如部分高门尼的ＣＲ-244-Ⅲ、ＣＲ-244处理品等)。混炼法不能用此类产品来作为原料,一则是炼胶时间不好掌握易胶烧,二则胶粘剂外观颜色偏深。直接溶胶法也不能用此类产品来作为原料,否则不能溶解的凝胶会严重影响产品质量。但对高剪切直溶法产生的热量使聚合物结晶解析,高剪切力使聚合物降解而溶解。并可通过搅拌时间来控制胶粘剂的粘度,使产品质量达到预定值。直接溶胶法不能用的原料而高剪切直溶法就能使用。换句话讲直溶法若是吃细粮,高剪切直溶法还可吃粗粮;并且是粗粮细作,经济效益更为显著。对该法操作过程中产生的多余热量,应给予冷却处理。
2 高剪切直接溶胶法推广应用的必要性
根据《室内装饰装修材料有害物质限量胶粘剂》(ＧＢ18583-2001)国家标准,氯丁橡胶胶粘剂中禁用苯,甲苯或二甲苯用量≤20%。用甲苯与醋酸乙酯、丙酮、汽油、环己烷或正己烷等二元或二元以上复配溶剂对氯丁橡胶的溶解就比原用苯或苯与汽油的二元复配溶剂来说有许不同。具体的不同之处是:①甲苯作为氯丁橡胶的良溶剂用量≤20%,溶胶时间更长。②胶粘剂的溶液粘度变小。③胶粘剂的稳定性变差。④生产成本增加。结合表1可知,用高剪切直接溶胶法制备氯丁橡胶胶粘剂是最好的工艺方法。
3 结束语
高剪切直接溶胶法既保持混炼法使氯丁橡胶胶粘剂的流动性好,涂层表面平滑,配合剂分散良好,贮存稳定性好等特点;又保持直接溶胶法使氯丁橡胶胶粘剂的外观颜色较浅,产品溶液粘度较高,生产成本较为经济等特点;自身也带来了高生产效率,运行费用和人工费用更低,能消化混炼法和直接溶胶法不能用的质次价廉原料(如部分高门尼的ＣＲ-244-Ⅲ、ＣＲ-244处理品等)生产出较高质量的产品,经济效益更为显著等特点。所以值得各氯丁橡胶胶粘剂生产企业高度重视和采用。
1 氯丁橡胶胶粘剂制备方法
1.1 混炼法
这是现在最常用的方法。该法是在冷开炼机上将氯丁橡胶塑炼,通过剪切力将聚合物的高分子链降解。再根据氯丁橡胶的三种相态特点在弹性态时(温度>93℃),在炼胶机上将配合物混入生胶中。加料次序:先是氧化镁,然后是防老剂、最后是氧化锌。为了提高溶胶速度,混炼胶常常需切成小块状后加入溶胶釜。溶胶釜的搅拌器为框式或锚式搅拌、转速在60～80ｒ/ｍｉｎ时,16～20ｈ混炼胶溶解于溶剂中,即制得胶粘剂。
根据工艺需要,也可将氧化镁与2402树脂进行螯合预反应,然后在搅拌下将混炼胶溶于其中。根据季节变化,溶胶釜可进行加热或冷却。
1.2 直接溶胶法
也是现今较多厂家采用的方法。该法是将小块氯丁橡胶原料和配合剂直接在溶胶釜(搅拌器为框式或锚式搅拌、转速为60～80ｒ/ｍｉｎ)中溶解和混合搅拌24～32ｈ得产品。此法与前述方法相比无需混炼设备的投入以及无混炼设备的运行费用和人工操作等费用,较为经济。但是干的配合剂直接加到溶剂或胶液中的作法是不合适的,会导致部份填充物不被溶剂润湿而分散不好。一方面在胶粘剂中会出现小团小团的填充物颗粒;另一方面在胶粘剂贮存中,较短时间内就会出现沉淀分层现象。此时,应将干的配合剂与溶剂在一个特定的设备中(如球磨机中)进行良好分散处理,然后加入胶液中,因此该法也叫作“浆液法”。氧化镁与树脂也可进行螯合预反应,然后混合。
1.3 高剪切直接溶胶法
该法在广州等沿海局部地区被采用,但在其它地区未被人们理解、认识和推广。该法的设备特点是溶胶釜采用了高径比为1 5～2∶1,釜径与搅拌器直径比为1∶0 6～0 9,搅拌器转速为1000ｒ/ｍｉｎ左右和搅拌器为螺旋桨型或园盘涡轮型等与常规溶胶釜不同的技术参数。该法的工艺特点是高速搅拌机的剪切作用力使聚合物的高分子链降解达到了氯丁橡胶在炼胶机上的塑炼作用,高速搅拌过程中释放的热量又加速了氯丁橡胶的溶解,氧化镁等配合剂在搅拌高速运动的作用下良好完成分散。整个工艺过程只需3～5ｈ,得到的产品均匀而稳定,粘度介于混炼胶法和直接溶胶法之间。由于无混炼设备的投入以及无混炼设备的运行费用和人工操作等费用;另外再加上搅拌机的运行时间短、生产效率高、运行费用和人工费用更低,所以更为经济。
3种方法对比如下:
氧化镁与树脂也可进行螯合预反应,然后混合。
对粘接型即高结晶型氯丁橡胶而言,因生产过程的多方面原因,聚合物中有部分支化、交联现象的发生,即凝胶部分增多,最终导致产品门尼值偏高(如部分高门尼的ＣＲ-244-Ⅲ、ＣＲ-244处理品等)。混炼法不能用此类产品来作为原料,一则是炼胶时间不好掌握易胶烧,二则胶粘剂外观颜色偏深。直接溶胶法也不能用此类产品来作为原料,否则不能溶解的凝胶会严重影响产品质量。但对高剪切直溶法产生的热量使聚合物结晶解析,高剪切力使聚合物降解而溶解。并可通过搅拌时间来控制胶粘剂的粘度,使产品质量达到预定值。直接溶胶法不能用的原料而高剪切直溶法就能使用。换句话讲直溶法若是吃细粮,高剪切直溶法还可吃粗粮;并且是粗粮细作,经济效益更为显著。对该法操作过程中产生的多余热量,应给予冷却处理。
2 高剪切直接溶胶法推广应用的必要性
根据《室内装饰装修材料有害物质限量胶粘剂》(ＧＢ18583-2001)国家标准,氯丁橡胶胶粘剂中禁用苯,甲苯或二甲苯用量≤20%。用甲苯与醋酸乙酯、丙酮、汽油、环己烷或正己烷等二元或二元以上复配溶剂对氯丁橡胶的溶解就比原用苯或苯与汽油的二元复配溶剂来说有许不同。具体的不同之处是:①甲苯作为氯丁橡胶的良溶剂用量≤20%,溶胶时间更长。②胶粘剂的溶液粘度变小。③胶粘剂的稳定性变差。④生产成本增加。结合表1可知,用高剪切直接溶胶法制备氯丁橡胶胶粘剂是最好的工艺方法。
3 结束语
高剪切直接溶胶法既保持混炼法使氯丁橡胶胶粘剂的流动性好,涂层表面平滑,配合剂分散良好,贮存稳定性好等特点;又保持直接溶胶法使氯丁橡胶胶粘剂的外观颜色较浅,产品溶液粘度较高,生产成本较为经济等特点;自身也带来了高生产效率,运行费用和人工费用更低,能消化混炼法和直接溶胶法不能用的质次价廉原料(如部分高门尼的ＣＲ-244-Ⅲ、ＣＲ-244处理品等)生产出较高质量的产品,经济效益更为显著等特点。所以值得各氯丁橡胶胶粘剂生产企业高度重视和采用。
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