[发明专利]一种炭黑配方橡胶连续混炼方法和装置

说明书

本发明属于橡胶连续混炼技术领域，具体涉及一种炭黑配方橡胶连续混炼方法和装置，将湿法混炼工艺与连续混炼进行结合，基于炭黑配方橡胶连续混炼装置实现，具体工艺过程包括制备炭黑浆料、制备助剂水溶液、制备助剂/炭黑母炼胶和连续混炼共四个步骤，通过机械研磨将填料和小料制备成均匀的分散溶液，与胶乳混合后，慢速搅拌使胶乳和炭黑或其他填料充分接触，利用高温雾化法将天然胶乳絮凝干燥，并使填料和小料均匀的被包裹在橡胶中，最后通过一段式低温连续混炼机进行补充混炼，制备的炭黑橡胶不仅物理性能和动态力学性能较常规干法混炼的炭黑橡胶有显著提高，而且生产周期也得到了缩短，并使填料在天然橡胶中达到了微观分散的效果。

技术领域：

本发明属于橡胶连续混炼技术领域，具体涉及一种炭黑配方橡胶连续混炼方法和装置，能够缩短生产周期，并使填料在天然橡胶中达到均匀分布和分散，具有连续性强、生产效率高、绿色环保和耗能低等优势。

背景技术：

混炼是橡胶产品加工过程中最为关键的工序，目的是将配方内的橡胶助剂与橡胶充分混合，并使橡胶助剂尽可能的分散均匀，与其说混炼结果的好坏直接决定着橡胶制品的性能和使用寿命，不如说橡胶助剂在橡胶中的分散和分布情况决定橡胶制品的性能和使用寿命，所以如何提高填料及助剂在橡胶基体中分散和分布以及能够实现连续混炼一直备受行业广泛关注。

目前，橡胶工业中的传统混炼方式是沿用密炼机多段式混炼方法，但是由于橡胶具有粘弹性与其他高聚物不同，导致橡胶在混炼过程中因被不断地剪切而温升较快，为防止胶料焦烧影响橡胶加工安全，混炼过程非常短暂，导致橡胶助剂在橡胶中的分散很难达到理想状态；为了提高混炼效率，橡胶行业开发出新的混炼方法和工艺，包括低温一次法、串联式混炼和连续混炼等。例如：中国专利201710312879.7公开的提高炭黑在母炼胶中分散均匀度的混炼方法按重量份计步骤如下：(1)参数设置：启动密炼机，设置密炼机的转子转速为54～56rpm，上顶栓压力为0.4～0.6MPa，混炼室温度为50～55℃，转子温度为50～55℃，排胶温度为155～165℃；(2)炭黑和生胶投料：取60～90份炭黑投入步骤(1)所述密炼机中，然后继续加入100份生胶，压下上顶栓，在混炼室利用转子旋转进行混炼40～50s，上顶栓浮使胶料翻转；(3)配料投放：在步骤(2)所述混炼室中继续投入母胶药品，具体为氧化锌1～5份、硬脂酸0.5～4份和防老剂1～6份，压下上顶栓进行混炼20～30s，提起上顶栓，使混炼室内的胶料充分翻转，即完成整个混炼过程，得到母炼胶。

虽然新的混炼技术能提高混炼效率和质量，但由于橡胶的本质特性仍然使得填料在混炼胶的分散等级达不到人们的期望，尤其是传统混炼工艺制备的炭黑/天然橡胶复合材料，其主要由于炭黑表面基团和结构特性，导致传统混炼时无法填充高份数炭黑和在混炼时容易填料发生团聚；其次，目前的连续混炼技术对胶料有较多的要求，多适用于粒(粉)状预制母胶的混炼，还存在胶料与配合剂配比难以保证等现象；最后，现有连续混炼技术和设备生产过程仍存在间歇性，将会对连续混炼效率打折扣。

为了突破混炼工艺的桎梏，湿法混炼工艺应运而生，将制备成浆料的橡胶助剂与天然胶乳混合搅拌、絮凝干燥，制备成母胶进行混炼，其液态混合的优势能大大提高橡胶混炼质量。例如：中国专利201710839208.6公开的一种湿法混炼制备炭黑母胶的方法包括以下步骤：选用表面活性剂处理炭黑制备分散均匀的炭黑浆液，在转速300～600m/min下搅拌20～60min制备得到炭黑浆液；将橡胶胶乳加入炭黑浆液在转速100～300m/min搅拌20～50min，将胶乳和炭黑絮出，过滤，干燥；其中，所述炭黑浆液的质量百分数为2～8％；所述表面活性剂为正丁醇、葡萄糖、聚乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚-9、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种；以橡胶胶乳中干胶质量为100份计，炭黑的加入量为30～80份，表面活性剂加入量为1～5份；中国专利201210266788.1公开的一种制备天然橡胶/炭黑–纳米二氧化硅混炼胶的湿炼法是在净水中加入炭黑，通过搅拌将炭黑分散于水中，形成炭黑在水中的质量百分比浓度为4％～10％的分散体；在净水中加入硅溶胶，通过搅拌将硅溶胶溶于水中，制成SiO2质量百分比浓度为10％～30％的硅溶胶水溶液；将炭黑分散体与硅溶胶水溶液共混，搅拌均匀，制成不含分散剂的炭黑–硅溶胶分散体C。