回收炭黑部分替代高耐磨炭黑優(yōu)化膠料性能

1、1回收炭黑部分替代高耐磨炭黑優(yōu)化膠料性能回收炭黑部分替代高耐磨炭黑優(yōu)化膠料性能朱永康朱永康編譯編譯（中橡集團(tuán)炭黑工業(yè)研究設(shè)計(jì)院，四川自貢643000）橡膠工業(yè)正在經(jīng)歷這樣的一個(gè)階段：一方面，用戶需要價(jià)格具有競(jìng)爭(zhēng)力的內(nèi)胎、小型輪胎等常規(guī)產(chǎn)品；另一方面，原材料價(jià)格不斷呈現(xiàn)出跳躍式上漲，而該行業(yè)對(duì)于采用綠色清潔技術(shù)又有著諸多法律限制。在這種十分緊迫的情況下，橡膠技術(shù)人員當(dāng)前所面臨的一大挑戰(zhàn)，是設(shè)計(jì)出一種采用再生橡膠或回收材料等綠色技術(shù)，成本最

2、優(yōu)而同時(shí)又能保持功能性抗破壞性能的膠料。通常情況下，再生橡膠是與高耐磨炭黑（HAF）這類補(bǔ)強(qiáng)填料組合用于膠料，而這類填料屬于化石原料產(chǎn)品。本研究致力于用50phr通過(guò)綠色技術(shù)生產(chǎn)的回收炭黑替代HAF，通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)來(lái)測(cè)定其在天然橡膠（NR）再生硫化膠中的功能特性，最終目標(biāo)是使這種填料的添加量達(dá)到最佳化。本研究使用了名為HiGreen炭黑的回收綠色炭黑。據(jù)印度杉拓綠色能源公司（ShantolGreenEnergy(I)Pvt.Lt

3、d）稱，這種綠色炭黑是通過(guò)熱催化解聚工藝(系該公司專有技術(shù))生產(chǎn)出來(lái)的，該技術(shù)每天可以生產(chǎn)出30噸綠色炭黑，同時(shí)可減少二氧化碳（CO2）排放60噸左右。換句話說(shuō)，生產(chǎn)或使用1噸HiGreen炭黑可減排2噸溫室氣體(CO2)，憑借這樣一種方式產(chǎn)生積極的環(huán)境效應(yīng)。研究旨在用這種從廢輪胎生產(chǎn)的回收炭黑部分替代HAF炭黑(化石原料產(chǎn)品)，從而減少溫室氣體排放。此項(xiàng)工作通過(guò)智能綠色配方技術(shù)來(lái)幫助降低膠料的成本，通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)軟件(DOEDOX)進(jìn)行

4、了實(shí)驗(yàn)研究和分析。DOE是一種安排實(shí)驗(yàn)和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，主要對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行合理安排，以較小的試驗(yàn)規(guī)模(試驗(yàn)次數(shù))、較短的試驗(yàn)周期和較低的試驗(yàn)成本，獲得理想的試驗(yàn)結(jié)果以及得出科學(xué)的結(jié)論。這一重要工具的作用包括：提高產(chǎn)量、改善性能、減少質(zhì)量波動(dòng)、縮短新產(chǎn)品試驗(yàn)周期、降低成本、延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命等等。在本研究中，利用這種DOE軟件來(lái)篩選和優(yōu)化膠料配合及產(chǎn)品性能中任一因子的影響，通過(guò)以回收炭黑部分替代HAF，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)橡膠膠料性能的優(yōu)化。

5、表1HiGreen炭黑炭黑SH665（RC665）技術(shù)參數(shù)表）技術(shù)參數(shù)表性能單位標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)結(jié)果BET表面積m2gASTMD655677.32氮表面積m2gASTMD655673.99DBP吸油值（OAN)ml100gASTMD2414104.6壓縮樣DBP吸油值（COAN)ml100gASTMD3493100.2吸碘值mggASTMD1510163.0比重gcc2.10揮發(fā)分（VOC）%ASTMD16205.3水分%ASTMD15090.

6、26灰分%ASTMD150619.8硫含量%ASTMD1293.21傾注密度kgm3ASTMD1513340多環(huán)芳烴（PAH）含量mgkgNDND—未檢測(cè)。1實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)用NR再生膠(70:30)作為聚合物，使用的其它配合劑由標(biāo)準(zhǔn)供貨商提供，見(jiàn)表2。3屈撓試驗(yàn)永久變形比重次數(shù)(%)(%)(循環(huán)次數(shù))(循環(huán)次數(shù))(循環(huán)次數(shù))(70Cx22h)1100030，18224，483120，17127.93%1.1042010016，54114，41

7、140，43133.72%1.1343505025，85121，84780，74333.79%1.1434752526，54920，459102，37134.57%1.1545257520，27120，72160，23734.85%1.1422通過(guò)通過(guò)DOE進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析150Cx15條件下的流變性能如圖1~圖3所示。從一組分析來(lái)看(圖1)，用RC665炭黑來(lái)替代25%的HAF是很容易的事情，不會(huì)影響彈性扭矩。圖1最大最大最小

8、扭矩（最小扭矩（S’MHS’ML）分析）分析圖2焦燒安全性分析（焦燒安全性分析（T10%）從T10%圖(圖2)可以看出，當(dāng)我們用RC665來(lái)替代HAF時(shí)，這個(gè)值呈線性增大。這就意味著添加RC665后，硫化反應(yīng)略有延遲。為了保持同樣的硫化程度和硫化速率，技術(shù)人員可以選擇調(diào)整促進(jìn)劑的用量。不過(guò)，盡管替代量達(dá)25%之多，安全焦燒時(shí)間卻并沒(méi)有明顯變化。因此，只要替代量不超過(guò)25%，RC665便很容易替代HAF。隨著HAF被RC665替代，T90