海綿密封條用乙丙橡膠J-5105新牌號的開發

張 濤，劉振國，車 浩，夏麗影，王積悅，趙 晶

(1.中國石油吉林石化公司 商務管理處，吉林 吉林 132021；2.中國石油吉林石化公司 研究院，吉林 吉林 132021； 3.中國石油吉林石化公司 銷售公司，吉林 吉林 132021)

1997年7月，中國石油吉林石化公司引進的2萬t/a乙丙橡膠裝置正式投產。裝置經過多年的擴建和改造，目前已經新增了三條生產線。其中，乙丙橡膠B線裝置設計能力為2.5萬t/a，采用部分引進國外技術和吉林石化公司自有的溶劑以及二烯烴回收技術構成的整套工藝技術， 2008年建成投產。乙丙橡膠C線裝置采用吉林石化公司自主開發的工藝技術，共C1、C2兩條生產線，每條單線生產能力為2萬t/a，2014年建成投產。目前吉林石化公司乙丙橡膠總生產能力已經達到了8.5萬t/a[1]。

吉林石化公司乙丙橡膠裝置采用己烷為溶劑，氫氣為相對分子質量調節劑，在Ziegler-Natta催化劑的作用下，乙烯、丙烯和非共軛二烯烴依照配位聚合機理進行共聚合反應。聚合反應完成后，所得到的溶液經過水洗去除殘留的催化劑，再經過閃蒸提濃分離出溶劑，最后聚合物經擠壓干燥制成粒狀或塊狀產品。原乙丙橡膠裝置可生產24個牌號產品，1999年以來吉林石化公司又陸續開發了11個新牌號，基本上覆蓋了潤滑油改性及橡膠制品兩大應用領域[3]，產品性能基本滿足國內市場需求，但在快速硫化、超高5-亞乙基-2-降冰片烯(ENB)含量的海綿密封條制品領域的牌號開發上一直處于空白[2-3]。

吉林石化公司采用溶液法聚合裝置，結合多年來十余個乙丙橡膠牌號的開發經驗，進行了高ENB含量的乙丙橡膠J-5105新牌號開發。該牌號先在吉林石化公司研究院200 t/a的中試裝置上試生產，產品經北京橡膠研究設計院檢測合格后，于2016年2月在乙丙橡膠車間裝置上完成了工業化大生產。該產品具有較高的門尼黏度、適中偏低的乙烯含量及極高ENB含量，能滿足國內高檔海綿密封條制品廠家的要求。J-5105的順利投產不僅拓寬了吉林石化公司三元乙丙橡膠的銷售市場，而且為擴建后的乙丙橡膠裝置滿負荷投產提供了保證，同時能替代國外同類進口產品，其優異的性價比能有效地為廠家降低生產成本[4]。

對于海綿橡膠制品，一般期望的性能包括較低的壓縮永久變形和柔軟的手感，制品彈性好；光滑的擠出表面和硫化表面結皮；低溫性能優異；良好的混煉性能和擠出性能；孔泡結構穩定，發孔率高，泡孔均勻性好等。為了滿足此類性質，一般用于海綿密封條的乙丙橡膠牌號應具有以下特點：(1)乙烯含量適中至偏低，一般乙烯質量分數均在48%～58%之間；(2)極高的ENB含量。早期海綿條ENB質量分數在7%左右，近年來為了更好匹配發泡速率、滿足快速硫化的要求，國外同類產品的ENB質量分數已經提高至8%～10%之間；(3)中、高的門尼黏度，提供良好的加工性能及制品挺性；(4)其它指標如拉伸強度、定伸應力、釩含量、揮發分等沿用乙丙橡膠一般技術指標即可，廠家一般沒有特殊要求[5-12]。

吉林石化公司乙丙橡膠產銷研項目組，通過走訪制品廠家搜集用戶意見，剖析國外同類產品牌號指標，結合本公司裝置特點，最終確定J-5105產品的技術指標，如表1所示。

表1 乙丙橡膠J-5105技術指標

1 實驗部分

1.1 原料

乙丙橡膠J-5105:中國石油吉林石化公司有機合成廠；炭黑N330、N550、N774：卡波特公司；石蠟油2280：工業級，衡水圣康化工有限公司；硫黃、促進劑TT、促進劑M等助劑均為市售工業品。

1.2 儀器設備

ZG-160開煉機：東莞市正工機電設備科技有限公司；XSM-05密煉機：上海科創橡塑機械設備有限公司；AI-7000-S電子拉力機：高鐵科技股份有限公司；VISCO-ELASTOGRAPH橡膠加工分析儀：德國Goettfert公司；AG-1110老化箱：日本島津公司。

1.3 試樣制備

在密煉機中進行混煉，加入氧化鋅、硬脂酸、炭黑、石蠟油等；在開煉機上完成硫化體系的加入，混合均勻后打三角包3次，將混煉膠下片停放16 h后進行硫化，硫化膠停放16 h后進行物理機械性能測試。

1.4 性能測試

門尼黏度按照GB/T 1232—1998進行測試；拉伸性能按照GB/T 528—1998進行測試；撕裂強度按照GB/T 529—1998進行測試；邵氏硬度按照GB/T 531—1998進行測試；壓縮永久變形按照GB/T 7759—1998進行測試。

2 結果與討論

2.1 J-5105生膠分析檢測結果

2016年2月底，吉林石化公司有機合成廠乙丙橡膠車間對J-5105進行了工業化試生產。本次工業化產品J-5105生膠，為透明顆粒壓制成塊狀，每塊約25 kg，表2為2016年2月27日、28日生產樣品的測試結果。

表2 J-5105生膠分析檢測結果

2.2 加工性能對比

圖1 J-5105的開煉機包輥性能

圖2 DSM-4703的開煉機包輥性能

2.3 物理機械性能

采用國際通用乙丙橡膠檢驗配方(見表3)，

對吉林石化公司J-5105和DSM公司4703進行物理機械性能評價，結果如表4所示。

表3 乙丙橡膠檢測配方(ISO 4097:2007,MOD)

表4 J-5105與DSM-4703的物理機械性能

通過檢測數據對比發現，本次工業化實驗生產的J-5105,物理機械性能穩定，壓縮永久變形優異，達到國外同類牌號4703的水平。

同時，將J-5105與吉林石化公司J-3080P、J-3092E、4045牌號產品進行物理機械性能對比實驗，結果見表5。

表5 各牌號乙丙橡膠物理機械性能對比

通過檢測數據對比發現，在同一配方條件下，本次工業化實驗生產的J-5105物理機械性能與其它乙丙橡膠牌號未見明顯差異，但壓縮永久變形明顯降低。

2.4 硫化特性

為更好地了解高ENB含量J-5015硫化速度情況，采用橡膠加工分析儀對J-3080、J-3092E、4045、DSM-4703、J-5105A(2月27日16：00)、J-5105B(2月29日4：39)進行了對比實驗，結果見表6。

表6 硫化曲線對比測試數據

通過硫化曲線數據對比發現，在所有牌號中J-5105體現出了最快的硫化速度，其正硫化時間(t90)值明顯小于4045、4703、J-3080、J-3092E牌號，這使得J-5105海綿類制品能在較短時間內建立深度的交聯，從而很快獲得優異的壓縮永久變形等物理機械性能，也可在發泡劑分解之前即能達到一定的硫化程度，以便維持泡孔結構中的氣壓不破裂，從而形成更光滑的結皮和更低的海綿密度。

2.5 廠家應用實驗

吉林石化公司乙丙橡膠J-5105順利投產后，先后在河北新華歐亞汽配集團有限公司、貴州紅陽密封件公司進行了海綿密封條制品試生產，取得了很好的效果。

在河北新華歐亞汽配集團有限公司，廠家分別選用了豐田發動機機蓋用海綿密封條、長安商務歐諾車門窗海綿密封條兩種口型，現場擠出、硫化的J-5105海綿制品表面光滑，發泡良好，呈均勻閉孔。切割后斷面無異常，制品外觀符合要求，彈性良好，制品尺寸穩定，與國外同類產品相比未見差異。加工過程中，電機運轉正常，電壓及電流穩定。物性測試結果見表7。

表7 乙丙橡膠J-5105海綿密封條物性測試結果1)

1) 硫化條件為：170 ℃×10 min。

3 結 論

(1) 吉林石化公司J-5105牌號為較低乙烯含量、中高門尼黏度、高ENB含量乙丙橡膠，具有良好的物性及加工性能。

(2) J-5105針對高檔汽車海綿密封條領域，在結合前期牌號開發實際經驗基礎上，順利在吉林石化公司8.5萬t/a裝置進行了工業化生產，并一次性開車成功，縮短了開發流程，實現了工廠效益最大化，為擴建后的乙丙橡膠裝置滿負荷投產提供了保證。

(3) J-5105順利通過了河北新華歐亞汽配集團有限公司、貴州紅陽密封件公司的應用實驗。結果表明，生膠加工性良好，制品表面光滑，物性指標合格，與國外同類高檔乙丙橡膠牌號相比未見差異，可完全替代國外進口產品。

參 考 文 獻：

[1] 蔡小平，鄒向陽，車浩，等.中國石油吉林石化公司乙丙橡膠生產技術及其產品應用[J].世界橡膠工業，2016，43(2)：44-47.

[2] 崔華，趙秀紅，金永峰，等.乙丙橡膠濕法脫揮工藝研究[J].化工科技，2010，18(1)：56-59

[3] 袁閱春，姜波.三元乙丙橡膠生產技術探討[J].山東化工，2014，43(8)：119-120.

[4] 王積悅，周淑花，張敏.三元乙丙橡膠新牌號J-3060P合成開發[J].彈性體，2007,17(4)：48-51.

[5] 唐斌，李曉強，王進文.乙丙橡膠應用技術[M].北京:化學工業出版社，2005:194.

[6] 張殿榮,辛振祥.現代橡膠配方設計:第二版[M].北京：化學工業出版社，2001:266-269.

[7] 楊秀霞.國內外乙丙橡膠供需現狀及預測[J].橡膠科技，2014，41(3):12-16.

[8] 王鶴,丁瑩,趙樹高.門尼黏度及支化程度對三元乙丙橡膠性能的影響[J].彈性體，2014，24(4):33-37.

[9] 賈毅.橡膠加工實用技術[M].北京:化學工業出版社，2004:198-223.

[10] 趙旭濤，劉大華.合成橡膠工業手冊:第二版[M].北京：化學工業出版社，2006：146-189.

[11] 章文.乙丙橡膠的技術進展與市場分析(上)[J].上海化工,2007,32(6)：47-49.

[12] 韓秀山．乙丙橡膠的消耗結構及發展趨勢[J]．中國橡膠，2001，17(3)：22-23.