一種橡膠母煉膠的連續(xù)式制造方法及該方法制備的橡膠母煉膠的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及橡膠領(lǐng)域，特別涉及一種橡膠母煉膠的連續(xù)式制造方法及該方法制備 的橡膠母煉膠。
【背景技術(shù)】
[0002] 混煉是橡膠膠料加工的關(guān)鍵工序，且一直是加工過(guò)程中能耗最大的工序，其能耗 占整個(gè)橡膠加工能耗的大半。普通干法混煉每批膠料之間的差異性較大，常常對(duì)后續(xù)工序 的質(zhì)量產(chǎn)生很大影響，同時(shí)由于橡膠的反復(fù)捏煉，橡膠分子量下降，以及填料在橡膠中的分 散不均等原因造成膠料性能下降，還會(huì)產(chǎn)生大量粉塵造成環(huán)境的污染。故此，濕法混煉工藝 應(yīng)運(yùn)而生，此工藝方法比現(xiàn)有的干法混煉工藝的顯著優(yōu)勢(shì)在于節(jié)省能源，填料和添加劑在 橡膠中能夠更好、更均勻分散的同時(shí)產(chǎn)品性能得到極大的提升。在濕法混煉工藝中，最重要 的工藝過(guò)程即是凝聚步驟。
[0003] CN103113597A公開(kāi)了使用特殊設(shè)計(jì)的凝聚器進(jìn)行高效連續(xù)凝聚的濕法混煉方法， 凝聚介質(zhì)包括氮?dú)?、水蒸氣、水、填料水漿和油，但該凝聚器對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求高，工藝成本較 高;CN103419291A公開(kāi)了使用水做加熱介質(zhì)的方法，但后續(xù)需要經(jīng)分離器分離除水，造成了 膠粒破損，母膠有損失。US7307121B2公開(kāi)了一種汽提(steam stripping)的方法脫除溶劑， 具體做法是將白炭黑/橡膠混合物栗入汽提裝置中凝聚并脫除溶劑，該方法因汽提時(shí)通入 水蒸汽，需要脫水和干燥。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中水和水蒸氣作為凝聚介質(zhì)、需要脫水干燥，工序復(fù)雜且造成 母膠損失的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種橡膠母煉膠的連續(xù)式制造方法及該方法制備的 橡膠母煉膠。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種使用本發(fā)明的橡膠母煉膠制備的橡膠制品。
[0005] 本發(fā)明將橡膠/填料/添加劑混合物直接通入氣體中，本發(fā)明的工藝簡(jiǎn)化、節(jié)約能 源，改善了填料分散性能和橡膠硫化特性，增強(qiáng)了填料-聚合物相互作用，從而使橡膠制品 性能提升。
[0006] 本發(fā)明公開(kāi)了如下幾種橡膠母煉膠的連續(xù)式制造方法，包括：
[0007 ] 1、一種橡膠母煉膠的連續(xù)式制造方法，包括如下步驟：
[0008] 步驟A):將填料加入到橡膠溶液中，通過(guò)攪拌形成橡膠/填料/溶劑混合物；
[0009] 步驟B):將步驟A)得到的橡膠/填料/溶劑混合物直接通入氣體介質(zhì)中進(jìn)行凝聚和 溶劑分離，得到橡膠/填料母煉膠。
[0010] 2、一種橡膠母煉膠的連續(xù)式制造方法，包括如下步驟：
[0011] 步驟A):將填料加入到橡膠溶液中，通過(guò)攪拌形成橡膠/填料/溶劑混合物；
[0012] 步驟B):將步驟A)得到的橡膠/填料/溶劑混合物直接通入氣體介質(zhì)中進(jìn)行凝聚并 使部分溶劑分離，得到橡膠/填料復(fù)合物與溶劑的混合物；
[0013] 步驟C):對(duì)步驟B)得到的混合物進(jìn)行溶劑分離，所述溶劑分離步驟具體為將混合 物通過(guò)蒸發(fā)分離溶劑，或通過(guò)低壓真空干燥分離溶劑，或通過(guò)加熱的方式分離溶劑，或通過(guò) 噴霧干燥的方式分離溶劑，或通過(guò)膨脹干燥的方式分離溶劑，或者通過(guò)閃蒸的方式分離溶 劑，從而得到橡膠/填料母煉膠。
[0014] 3、一種橡膠母煉膠的連續(xù)式制造方法，包括如下步驟：
[0015] 步驟A):將填料加入到橡膠溶液中，通過(guò)攪拌形成橡膠/填料/溶劑混合物；
[0016] 步驟B):將步驟A)得到的橡膠/填料/溶劑混合物直接通入氣體介質(zhì)中進(jìn)行凝聚并 使部分溶劑分離，得到橡膠/填料復(fù)合物與溶劑的混合物；
[0017] 步驟D):對(duì)上一步驟得到的混合物進(jìn)行干燥，得到橡膠/填料母煉膠;所述干燥為 加熱干燥和/或機(jī)械干燥。
[0018] 4、一種橡膠母煉膠的連續(xù)式制造方法，包括如下步驟：
[0019] 步驟A):將填料加入到橡膠溶液中，通過(guò)攪拌形成橡膠/填料/溶劑混合物；
[0020] 步驟B):將步驟A)得到的橡膠/填料/溶劑混合物直接通入氣體介質(zhì)中進(jìn)行凝聚并 使部分溶劑分離，得到橡膠/填料復(fù)合物與溶劑的混合物；
[0021] 步驟C):對(duì)步驟B)得到的混合物進(jìn)行溶劑分離，所述溶劑分離步驟具體為將混合 物通過(guò)蒸發(fā)分離溶劑，或通過(guò)低壓真空干燥分離溶劑，或通過(guò)加熱的方式分離溶劑，或通過(guò) 噴霧干燥的方式分離溶劑，或通過(guò)膨脹干燥的方式分離溶劑，或者通過(guò)閃蒸的方式分離溶 劑；
[0022] 步驟D):對(duì)上一步驟得到的混合物進(jìn)行干燥，得到橡膠/填料母煉膠;所述干燥為 加熱干燥和/或機(jī)械干燥。
[0023]其中步驟C)所述蒸發(fā)為使用烘箱或干燥板進(jìn)行蒸發(fā);所述噴霧干燥的霧化方式為 離心霧化、壓力霧化或二流體霧化;所述膨脹干燥的方式為先進(jìn)行加熱然后突然釋放壓力； 所述閃蒸的方式為常壓閃蒸或減壓閃蒸的至少一種，閃蒸級(jí)數(shù)為1-3級(jí)。其中步驟C)中所述 的低壓真空干燥為在真空至低于一個(gè)大氣壓的壓力下?lián)]發(fā)溶劑或抽濾，所述壓力優(yōu)選為-0.1 MPa至0，更優(yōu)選為-0.09MPa至0，最優(yōu)選為-0.08MPa至0。步驟C)中所述的膨脹干燥為通 過(guò)螺桿膨脹干燥機(jī)使溶劑閃蒸氣化，優(yōu)選螺桿膨脹干燥機(jī)0_20MPa，更優(yōu)選l-10MPa下沿軸 推送，螺距遞減，摩擦生熱，出口壓力驟降，膠條膨脹放松，膠條內(nèi)的溶劑閃蒸氣化。
[0024] 其中步驟D)所述加熱干燥為烘干或風(fēng)干;所述機(jī)械干燥為使用開(kāi)煉機(jī)、捏煉機(jī)、密 煉機(jī)、連續(xù)密煉機(jī)、單螺桿擠出機(jī)，雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行干燥，機(jī)械干燥的工作溫度為l〇°C至 250°C;步驟D)可以先進(jìn)行加熱干燥后再進(jìn)行機(jī)械干燥，也可以先進(jìn)行機(jī)械干燥后再進(jìn)行加 熱干燥。步驟D)選擇機(jī)械干燥時(shí)可以同時(shí)加熱干燥，溫度為10°C至250°C;選擇加熱干燥時(shí)， 可在氣體介質(zhì)中進(jìn)行加熱，所述氣體介質(zhì)包括空氣、氮?dú)狻⑺魵?、C〇2的至少一種。
[0025] 其中步驟A)中加入到橡膠溶液中的還包括添加劑，通過(guò)攪拌形成橡膠/填料/添加 劑/溶劑混合物。步驟A)可以直接將填料和/或添加劑加入到橡膠溶液中，也可以先將填料 和/或添加劑加入到與橡膠溶液相同或不同的溶劑中形成填料和或添加劑/溶劑混合物。該 填料和或添加劑/溶劑混合物可直接與橡膠溶液混合，也可以停放一定時(shí)間后與橡膠溶液 混合，在停放時(shí)加熱或者不加熱，當(dāng)加熱時(shí)，溫度為l〇°C至200°C，當(dāng)上述加熱溫度高于溶劑 的沸點(diǎn)時(shí)，加熱需在壓力容器中進(jìn)行。步驟A)得到的橡膠/填料和或添加劑/溶劑混合物，可 立即進(jìn)入下一步驟，也可以先停放一定時(shí)間，在停放時(shí)加熱或者不加熱，當(dāng)加熱時(shí)，溫度為 10°C至200°C，當(dāng)上述加熱溫度高于溶劑的沸點(diǎn)時(shí)，加熱需在壓力容器中進(jìn)行。所述的添加 劑可任選包括油、防老劑、偶聯(lián)劑、活性劑、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、阻燃劑、染料、顏 料、增塑劑、軟化劑、加工助劑、硫化劑或促進(jìn)劑的添加劑中的一種或多種。所用添加劑的用 量均為常規(guī)用量，或根據(jù)實(shí)際情況的要求進(jìn)行調(diào)整。
[0026] 步驟A)可以使用本領(lǐng)域公知的方法實(shí)現(xiàn)。步驟A)中所述的攪拌可以使用一般攪拌 機(jī)完成，包括但不限于葉片式攪拌機(jī)，槽式攪拌機(jī)，行星式攪拌機(jī)，曲拐式攪拌機(jī)等。
[0027] 步驟A)還可以進(jìn)一步包括細(xì)分散步驟，所述的細(xì)分散可以通過(guò)如下方式實(shí)施:將 上述攪拌所得的混合物通過(guò)一個(gè)噴嘴在高壓高剪切的情況下噴出，以改善填料和/或添加 劑的分散;使上述噴出物通過(guò)一個(gè)多彎頭管使混合液在管中與管壁撞擊增加填料和/或添 加劑的分散性;或使噴出物通過(guò)一個(gè)管內(nèi)徑多次收放變化的管路來(lái)變換剪切應(yīng)力而增加填 料和/或添加劑的分散。所用壓力范圍從O.IMPa至lOOMPa，優(yōu)選lOMPa至80MPa。
[0028] 所述的細(xì)分散后所形成的混合物還可以通過(guò)下述精分散進(jìn)一步改善填料和/或添 加劑在橡膠溶液中的分散：
[0029] i.將所述細(xì)分散之后的混合物連續(xù)加入球磨機(jī)和/或膠體磨中進(jìn)行分散，使填料 和/或添加劑均勻的分散在橡膠溶液中；
[0030] ii.將所述細(xì)分散之后的混合物連續(xù)加入到研磨機(jī)中進(jìn)行研磨以使填料和/或添 加劑充分分散在橡膠溶液中，該研磨機(jī)具有一組或多組高速轉(zhuǎn)動(dòng)的平面磨盤和固定在研磨 機(jī)套筒上并與平面磨盤相間的固定銷釘或定盤。
[0031 ] iii .將所述細(xì)分散之后的混合物連續(xù)加入到研磨機(jī)中進(jìn)行研磨，該研磨機(jī)具有轉(zhuǎn) 動(dòng)方向相反的兩個(gè)葉片，所述葉片具有細(xì)孔流槽，在高壓下可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)的葉片提高填料 和/或添加劑在橡膠溶液中的分散程度。所用壓力范圍從O.IMPa至lOOMPa，優(yōu)選lOMPa至 80MPa〇
[0032] iv.將所述細(xì)分散之后的混合物連續(xù)地加入到多層高壓狹縫分散機(jī)中，使混合物 在高壓下從兩層之間狹縫中擠出，此時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)剪切力可提高填料和/或添加劑在橡膠溶 液中的