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过氧化物低温硫化三元乙丙橡胶止水带


                             过氧化物低温硫化三元乙丙橡胶止水带 
                                                          孙会娟
                   (衡水百金复合材料科技有限公司, 河北 衡水 053000)
    摘 要:研究了不同硫化体系、不同硫化温度对三元乙丙橡胶止水带的各项物理性能的影响。结果表明,采用过氧化物硫化剂、140℃的硫化温度,可生产出符合标准要求的三元乙丙橡胶止水带。该过氧化物硫化体系对止水带的室温压缩永久变形性能及耐老化性能的改善尤为突出。
    关键词:低温硫化;三元乙丙橡胶;止水带
    中图分类号:TQ 336.4 文献标志码:B 文章编号:1671-8232(2014)11-0033-04
    0 ·前 言
    橡胶止水带作为一种高分子防水材料,广泛应用于混凝土现浇时设在施工缝及变形缝内与混凝土结构成为一体的基础工程,如地下设施、隧道涵洞、输水渡槽、拦水坝、贮液构筑物等[1-4]。目前较为常见的橡胶止水带有天然橡胶止水带及三元乙丙橡胶止水带。生产过程中,大多数企业采用平板硫化机通蒸气或导热油作为硫化加热介质,实现橡胶止水带的模压硫化。以蒸气或导热油为介质加热,较电加热成本低,但缺点是硫化温度通常只能控制在(140 ℃±5 ℃)范围内。对于天然橡胶,该硫化温度较为适宜;而对于三元乙丙橡胶,该硫化温度较三元乙丙橡胶的适宜硫化温度(160 ℃)低得多。综合生产工艺、生产成本、符合止水带技术标准等因素,研究出一种可以低温硫化橡胶止水带的配方。低温硫化体系是生产三元乙丙橡胶止水带企业共同面临的亟待攻克的难点。近几年,生产企业把三元乙丙橡胶止水带低温硫化体系的研究重点大多放在使用普通硫化体系或综合促进剂上,虽然也能生产出满足技术标准的止水带,但需要严格控制生产工艺,稍有松动,即有可能出现不合格的项目,无形中增加了生产消耗。本试验即为解决上述问题提供了一种新的途径。
    1· 实 验
    1.1 试验设备
    XK-160开炼机,青岛亚东橡机有限公司;平板硫化机(电加热、导热油加热),青岛锦九洲橡胶机械有限公司。
    1.2 主要检测设备及检测依据
    电子拉力试验机,上海华龙测试仪器股份有限公司;低温脆性试验仪,上海一实仪器设备厂;热空气老化箱,上海可雷机电设备制造有限公司;臭氧老化试验箱,上海林频仪器股份有限公司。
    检测标准依据《铁路隧道防水材料暂行技术条件 第2部分 止水带》。该标准中对三元乙丙橡胶橡胶止水带的性能要求见表1。
    
    1.3 主要原材料及生产工艺
    三元乙丙橡胶,韩国SK能源公司;炭黑N220、N330、N550,龙星化工股份有限公司;石蜡油,济宁市众和石化有限公司;过氧化物硫化剂,深圳强盛公司;其他助剂为橡胶常用助剂。其中,硫化体系中各配合剂用量如表2所示。
    
    三元乙丙橡胶止水带生产工艺如下:
     
    2· 结果与讨论
    2.1 混炼胶硫化特性
    分别在相应硫化温度下对不同硫化体系的混炼胶测定硫化曲线,结果如表3所示。
    
    由表3数据可以发现,160 ℃普通硫磺硫化(1)、综合促进剂硫化的三元乙丙橡胶焦烧时间较长,有较好的加工安全性;140 ℃普通硫磺硫化(2)、过氧化物硫化的焦烧时间较短,加工安全性下降,但仍可以操作。同时,综合促进剂、过氧化物硫化体系的正硫化时间较其他两硫化体系的时间短,可以在满足产品性能的前提下,缩短硫化时间,从而提高生产效率。
    2.2 止水带物理性能
    以混炼胶的硫化特性数据为参考,选取适宜的硫化时间。160℃硫化的止水带在电加热平板硫化机上进行,140 ℃硫化的止水带在导热油加热的平板硫化机上进行。各硫化体系的止水带成品物理性能如表4所示。
     
    表4所示检测结果与技术指标的对比表明,无论何种硫化体系,较难控制的项目是23 ℃×168 h的压缩永久变形;提高硫化温度可改善压缩永久变形。压缩永久变形由两部分组成,一部分是物理变化,是由试样受压后分子产生相对位移引起的;一部分是化学变化,是由橡胶与助剂或空气中的氧等发生化学反应引起的[5]。硫化橡胶压缩永久变形的大小,涉及到硫化橡胶的弹性与恢复。凡是影响橡胶弹性与恢复的因素,都是影响硫化橡胶压缩永久变形的因素。试验所使用的三元乙丙橡胶属于高乙烯含量的,一般硫化胶具有较高的强度,但在拉伸或压缩过后,永久变形较大[6]。因此,控制室温压缩永久变形在合格范围内,是三元乙丙橡胶止水带生产中的难点。
    2.3 止水带老化后的物理性能
    与老化前相应的物理性能对比可以发现,普通硫磺硫化体系低温硫化时老化性能不能满足技术标准要求;普通硫磺硫化及促进剂硫化的三元乙丙橡胶止水带经过70 ℃×168 h的热空气老化,强度均有所下降;过氧化物硫化的止水带经热空气老化后强度有所增加。且140 ℃硫化温度下,过氧化物硫化体系热空气老化后的硬度变化较其他硫化体系的小。
    
    2.4 过氧化物含量对压缩永久变形的影响
    以上各表的检测数据表明,要做出满足《铁路隧道防水材料暂行技术条件 第2部分 止水带》技术要求的三元乙丙橡胶止水带,最主要的控制点是室温压缩永久变形。针对这一问题,下表列出了过氧化物含量对压缩变永久形的影响。
    可见,过氧化物含量在4~6份范围内调整,压缩变形均能满足技术标准的要求,综合成本及工艺等因素,采用过氧化物为5份的硫化体系生产三元乙丙橡胶止水带。
    
    2.5 经济效益
    三元乙丙橡胶止水带通常用胶量为3~5.5 kg/m,以每根止水带20 m计算,成本计算如表7所示。
    
    由表7的计算结果可以看出,低温硫化三元乙丙橡胶止水带的成本明显低于160 ℃硫磺硫化的止水带98~172元。同时,140 ℃即可采用公司现有的导热油加热硫化机,而无需购置电加热硫化机,进一步节约了生产成本。
    3· 结 论 
    以高乙烯含量的三元乙丙橡胶为原材料生产止水带,压缩永久变形指标较难控制。采用140 ℃的硫化工艺,硫化体系选用过氧化物:(1)可以生产出符合技术标准《铁路隧道防水材料暂行技术条件 第2部分 止水带》的止水带,撕裂强度达36 kN/m,尤其压缩永久变形可降至17%;(2)可在过氧化物用量3~6份、硫化时间20~30min较宽泛的范围内调整参数,更能够适应实际生产;(3)使用140 ℃导热油加热硫化机硫化,每根止水带成本可降低98~172元,且无需购置新设备,经济效益显著。
参考文献:
[1]张国文,李雪春,党佳, 等.铁路隧道用橡胶止水带的生产及应用[J].铁道建筑,2011(12):80-83.
[2]张莉波.浅谈水利工程中橡胶止水带的应用[J].科技与企业,2012(09):241.
[3]刘雪娇.橡胶止水带在工程中如何应用[C].吉林省土木建筑学会2011年学术年会论文集, 2011.
[4]李典.橡胶止水带应用初探[J].工程技术,2011(3):165-166.
[5]杨红卫,曹元礼.试样对硫化橡胶压缩永久变形的影响[J].特种橡胶制品,2009,30(5):46-47.
[6]唐斌.乙丙橡胶应用技术 [M].北京:化学工业出版社,2005.[责任编辑:朱 胤]

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