濕法混煉橡膠新材料工藝技術優勢與研究進程

王寧

摘 要：在橡膠生產中，混煉是一道重要工序，主要是均勻混合生膠和其他原料，用來制作混凝膠。文章簡述了濕法混煉橡膠新材料工藝技術要點，分析了其技術應用優勢，進一步總結了當前濕法混煉橡膠新材料工藝的研究成果與發展方向。

關鍵詞：濕法混煉橡膠;新材料;工藝技術;優勢;研究進程

橡膠加工生產中，混煉作為最基本、最重要的加工工藝，其操作中需在生膠中將各種配合劑均勻分散，以獲得良好力學性能，保證膠料組成、性能一致。在橡膠加工生產中，要求混煉工藝效率高、能耗低。當前在技術發展下，濕法混煉技術大力發展，其實際應用中成效良好，在我國應用發展較快。當前對濕法混煉原理和填料表面改性等方面進行了大力研究，有效提升了產品性能，且自動化程度有所提升，有效滿足了當前橡膠生產需求。

1 濕法混煉橡膠新材料工藝技術概述

在白炭黑濕法混煉工藝技術應用中，實際操作時需將加工的白炭黑和炭黑填料制作為水分散體，以液態形式混合橡膠乳膠，在經過加工后生產含出橡膠混凝叫。制備白炭黑散體中，需均勻分散誰、白炭黑和處理機，以形成懸浮物。實際生產環節中，要保證濕法混煉技術發揮出良好的補強和分散效果，需要具備幾項基本條件，一是在處理白炭黑后，要保證其具備一定親橡膠烴、親水性能，使其有效的沉降效果，乳膠粒子與白炭黑粒子共沉，均勻分布在膠料中。第二，使用生物酶制劑分解乳膠中蛋白質，可以形成分子物能夠溶于水，此情況下需要確保白炭黑補強機活性基礎上，使其能夠與橡膠烴作用，從而形成大的作用面積。三是將白炭黑分散體加入乳膠后，提升整個體系的化學穩定性、機械穩定性，在絮凝不會立刻產生的情況下實現充足攪拌混合，充分混合乳膠粒子和白炭黑粒子，且分散均勻。第四，共沉中需控制好材料填充比例，在填充料方面避免白炭黑流失而導致共沉膠產品出現波動[1]。

2 濕法混煉橡膠新材料工藝技術優勢

2.1 綠色工藝，節能環保

相比于傳統干法混煉技術，濕法混煉技術在連續混煉下其程序簡化，減少了設備、人力和資源等方面投入，煉制成本得以有效降低，可以再利用水資源和廢舊物資，有利于保證企業經濟效益、社會效益。與干法混煉相比，濕法混煉的能耗可以降低30%左右，我國每年對橡膠需求量極大，應用濕法混煉技術可以獲得顯著節能成效。

2.2 滿足綠色輪胎大量添加白炭黑需要

綠色輪胎的開發是輪胎工業的一次重要革命，這種輪胎中需要填充大量白炭黑，降低輪胎滾動阻力是其主要技術指標，在汽車中應用可以節油、降排目標。相關研究證明，全球二氧化碳排放中道路交通占比較大，而其中約有24%與輪胎有關，且輪胎還影響著汽車燃油油耗。汽車使用綠色輪胎可以節省燃油和二氧化碳排放，提高實際經濟效益。同時在汽車行駛中，也可減少輪胎磨損，保證其實際使用性能。綠色輪胎使用與白炭黑使用相關，要達到綠色輪胎的標準，需添加大量的白炭黑，而白炭黑粒子細、容易飛揚和團聚，橡膠生產中難以通過普通混煉方法將打開白炭黑添加進去，無論是技術還是成本方面都存在阻礙。而采用濕法混煉技術下，可以在液態條件下載輪胎中添加大量白炭黑，為制造綠色輪胎創造了條件。這樣一來可以降低輪胎滾動阻力，提升其節油效果，輪胎生熱下降的過程中其耐久性和高速型提高，對于行業持續發展有著積極意義。

2.3 提高白炭黑分散度，改善膠料性能

橡膠生產加工中，使用濕法混煉新材料技術，與普通干法比起炭黑分散度更高，且這種濕法橡膠未經塑煉分子量高，也有效促進了膠料物理機械性能的提升。首先是拉伸強度，比干法可提高約20%，滿足輪胎的需求。其次就是提高了彈性、降低了生熱，同時耐撕裂性能和耐切割性能得到提升。實際使用中，實際里程磨耗型好，單耗得以提升。最后就是門尼粘度得以降低，使得膠料加工性能得以改善。同時。濕法混煉技術下，有助于我國橡膠生產自動化水平的提高。

3 濕法混煉橡膠新材料工藝技術研究進程

濕法混煉技術在橡膠生產中有著諸多應用優勢，日常生產過程好，為實現智能化和自動化生產、提高生產效率，我國橡膠生產開發了相關應用技術，即用過化學和物理手段，制造白炭黑為親水親油的水分散體，在特制得混合器中充分混合改性乳膠，絮凝工段使用新型無酸工藝，可以有效降低生產中廢水排放量和生產用水。采用新熱風干燥技術，以擠壓方式脫水、干燥和造粒，可以節省烘干時間。同時，生產線自動化技術的應用。使得稱量、壓塊和包裝等工作自動完成。這些技術的應用帶來了良好的經濟效益，減少了三廢排放量，具有廣闊的市場應用前景。

3.1 炭黑和乳膠混煉

炭黑的應用可以使橡膠基體的性能得以提升，包括其拉伸強度、耐磨性和抗撕裂性，且可以使橡膠加工性能提升，在輪胎工業廣泛作為補強填料使用。但炭黑的原生粒徑小、比表面積大、易團聚等特點下，導致其在聚合物基體中難以均勻分散，不利于其補強效果的發揮。

為爆炸在乳膠中炭黑能夠有效分散，實現與乳膠分子的良好結合，在相關研究中使用苯乙烯磺酸鈉改性炭黑表面包覆，字水溶液中改性炭黑的分散穩定性好，且可以很好地結合天然橡膠。在分析混煉的硫化膠力學性能中，發現其撕裂強度、拉伸強度、斷裂伸長率都有所提升。在使用硫酸銨改性炭黑的實驗中，證明可以提高炭黑親水性，經過改性后，巖黑粒徑小，且可以更有效結合橡膠界面，其在乳膠中分散性強。相比于干法混煉，濕法混煉制備的炭黑復合材料拉伸強度、撕裂強度等性能大大提升。利用原位球摩法改性，并加入修飾劑可以使炭黑在水體中具有良好的分散性和穩定性。修飾劑靜電作用和π-π共軛作用下，改性炭黑順利結合乳膠界面，材料力學性能得以改善。

當前濕法混煉技術大力發展，為滿足大批量生產需求，需繼續加深對相關工藝條件的研究，通過實驗篩選炭黑濕法混煉工藝參數和技術條件，確定最佳炭黑用來和凝聚劑等，以獲得質量優良的硫化膠。炭黑生產中使用連續濕法混煉工藝，可以快速將乳膠和炭黑凝固干燥，填料與橡膠間良好作用，避免降解聚合物。雖然在濕法混煉中，炭黑的性能優良，但在進一步發展中還需解決工藝條件篩選、炭黑分散等問題。

3.2 白炭黑混煉

與炭黑填充相比，使用白炭黑填充制作的輪胎其滾動阻力小、膠料滯后損失地、抗濕抗滑能力強，可以達到綠色輪胎的標準。通過濕法混煉，白炭黑可以在水中分散，從而與乳膠充分融合。與干法混煉相比，其污染和能耗低，而實際效果好。濕法混煉技術解決了白炭黑和橡膠件難以相互作用的問題，為綠色輪胎生產提供率了技術條件。

當前白炭黑濕法混煉技術主要由乳液共沉法、乳液共凝法和溶膠--凝膠法，當前應用比較廣泛的是較為簡單的乳液共沉法，加工中使用分散劑和防沉劑等可以使白炭黑均勻分布在水介質中，通過機械力可以融合乳膠。乳液絮凝法與共沉法不同的是在乳液狀態下可以使用白炭黑，省去了干燥工序，且有效提升了性能。溶膠--凝膠法主要分為兩個步驟，首先需在橡膠基體中注入前驅體，其次就是進行水解反應、縮合反應生產白炭黑粒子，此方法下可以獲得分布均勻、性能優良的白炭黑。

3.3 石墨烯混煉

以濕法混煉技術在橡膠中添加石墨烯，可以使兩者的結合性得以改善，且不需要有機溶劑的添加，對環境破壞小，利于實現綠色生產。乳液共沉法制作的復合材料具有更佳的導電性、導熱性，以機械混合法制作材料性能差無法形成網絡結構。在相關研究中顯示，可以使用石墨烯圍繞粒子產生隔離網，在機械混合下破壞時候模型網絡，進而得到石墨烯均勻分布橡膠材料。

此外，我國濕法混煉發展中，也突破了一些其他的填充物，比如高嶺土和稀土等，比如稀土和高嶺土摻雜界面穩定，均勻分布于NR基體，可以使用填充硫來改善橡膠拉伸強度等。

4 結束語

當前我國濕法混煉橡膠新材料工藝技術獲得很大突破，在實際應用中體現出了諸多優勢和使用價值。在未來應用中，需進一步做好相關研究工作，開發自動生產線技術、濕法混煉連續生產技術等，提升橡膠生產水平。

參考文獻：

[1]李紅江.濕法混煉橡膠新材料工藝技術優勢與研究進程[J].當代化工研究，2020，（1）：119-120.