废轮胎裂解炭黑的超细粉碎和表面改性及在NR中的应用

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1、78橡胶工业2004年第51卷废轮胎裂解炭黑的超细粉碎和表面改性及在NR中的应用肖国良，彭小芹，盖国胜(1．重庆大学材料学院，重庆400045；2．清华大学材料系，北京100084)摘要：探讨超细粉碎和表面改性工艺对废轮胎裂解炭黑性能的影响及裂解炭黑在NR胶料中的应用。结果表明，裂解炭黑超细粉碎时，FZD型单转子超细气流分级机的最佳转速为800r·rain～，这时用袋收尘方式收集的超细裂解炭黑的中位粒径为4．37m；用硬脂酸表面改性后裂解炭黑的流动性和分散性提高，原料裂解炭黑和超细裂解炭黑改性用硬脂酸最佳质量分数分

2、别为0．01和0．02；表面改性超细裂解炭黑对NR的补强性达到半补强炭黑的水平。关键词：裂解炭黑；超细粉碎；表面改性；NR；废轮胎中图分类号：TQ330．38一l；TQ332．6文献标识码：B文章编号：lOOO89OX(2004)02—0078—05目前，较先进的废轮胎处理方法是高温裂表1原料裂解炭黑的粒径分布解l】j。采用这种方法，1t废轮胎可生产约0．4t粒径／#m累计频率／粒径／#m累计频率／裂解炭黑和约0．4t混合油及其它产物l。由于0．33l039．1490l0．755041．8l97裂解装置问题，生产的

3、裂解炭黑粒径较大、表面活注：井jBrf301型离心沉降式颗粒分布测定仪(丹东市百特测性较低且含有质量分数约0．25的杂质(主要为氧试设备服务中心产品)测定。化锌、三氧化二铁、三氧化二铬、硫化物和聚合物1．2裂解炭黑的超细粉碎及表面改性等)。这种裂解炭黑的补强性虽不如传统炭黑，但裂解炭黑的超细粉碎在2MZ一400型双简体却具有以下优点。①透气性低。由于粒径分布振动磨(容积为400L，上简体的粉碎介质为钢宽，它可以填充胶料中的各种空隙。②耐化学介球，下简体的粉碎介质为刚玉球，浙江省温州矿山质及耐热性能较好。由于表面稳定

4、、比表面积较机械厂产品)中进行，粉碎后的裂解炭黑用FZD小，它与油、燃料和燃料添加剂等很少甚至不产生型单转子超细气流分级机(清华大学材料系粉体化学反应。③在胶料中的用量较大。。]。目前，废技术开发部产品)分级。硬脂酸对裂解炭黑的表轮胎裂解炭黑的最大生产商是加拿大肯卡伯公面改性在SHR一10型高速混合机(张家港市轻工司，其产品已投入实际应用。我国对废轮胎裂解机械有限公司产品)中进行，混合温度为80～90炭黑的应用研究还不多。本工作探讨了废轮胎裂℃，时间约10min。解炭黑的超细粉碎和表面改性工艺条件及在NR1．3NR

5、胶料配方和硫化条件中的应用。NR胶料配方为：NR100，硬脂酸3，氧化锌5，炭黑50，硫黄2．5，促进剂DM0．6；1实验硫化条件为142℃×15min。1．1主要原材料1．4性能测试废轮胎裂解炭黑(原料裂解炭黑)，过500目(1)裂解炭黑的粒径和比表面积。称取微量筛，粒径分布见表1；硬脂酸．分析纯，北京市李遂裂解炭黑，加入无水乙醇，在超声波分散器上分散化工厂产品；NR，3烟胶片，广州橡胶六厂提供。约10min，用BT一301型离心沉降式颗粒分布测定仪测定粒径并计算比表面积。作者简介：肖国良(1978一)，男，辽宁

6、义县人，重庆大学材料学院在读硕士研究生，从事废橡胶裂解炭黑的应用研究。(2)裂解炭黑的分散度和流动性。称取裂解第2期肖国良等．废轮胎裂解炭黑的超细粉碎和表面改性及在NR中的应用炭黑约200g，用粉体特性测试仪(清华大学材料系粉体技术开发部产品)测试分散度和流动性参数。(3)裂解炭黑和硫化胶形态用KYKY一1000型扫描电镜(中国科学院科学仪器厂产品)观察，裂解炭黑的红外光谱用FTIRSpectrumGX型红外光谱仪(美国NICOLET公司产品)测试。(4)硫化胶性能按相应国家标准测定。2结果与讨论(a)原料裂解炭黑

7、2．1超细粉碎及分级机转速对裂解炭黑粒径的影响裂解炭黑粉碎时，在机械力的作用下，除发生粒径变小、比表面积增大等物理性质变化外，还发生化学性质变化]。分级机转速对超细裂解炭黑粒径的影响如图1所示(中位粒径系累计频率为50的粒径)，原料裂解炭黑和超细裂解炭黑的扫描电镜照片如图2所示。60gm(b)超细裂解炭黑(中位粒径为4．37m)图2裂解炭黑的扫描电镜照片2．2裂解炭黑表面改性对其分散性和流动性的影响为阻止或减少超细裂解炭黑因粒径小而产生的团聚现象，提高超细裂解炭黑的分散性，需对超细裂解炭黑进行表面改性。表面改性剂硬

8、脂酸用量对裂解炭黑分散度的影响如图3所示，表面改图1分级机转速对超细裂解炭黑粒径的影响性对裂解炭黑流动性的影响见表2。从图3可以1袋收尘出口处收集；2旋风出口处收集。看出，随着硬脂酸质量分数增大，裂解炭黑的分散从图1可以看出，随着分级机转速提高，超度增大，超细裂解炭黑与原料裂解炭黑的分散度细裂解炭黑的粒径逐渐减小，转速达到800差异减小；原料裂解炭黑的分散度