氟橡胶胶边的环保复原及应用探讨

——氟橡胶复原胶的工业化生产及使用

（石家庄康石橡胶化工有限公司  河北石家庄  王祖玉）

摘要：简单介绍氟橡胶的工业化环保复原，研究探讨橡胶复原胶的硫化性能及按比例与氟橡胶混炼胶并用后的合炼胶的性能变化。

关键词：氟橡胶  环保利用  复原

氟橡胶是一种自补强型弹性材料，是具有较高的拉伸强度、耐腐蚀性优、透气率低、耐老化性能良好、自熄型的特种橡胶，广泛应用于航天、航空、电子、军事、交通、石油、机械、冶金、化工等领域。特别是用于特殊密封制品的量很大。据报道，美国50%的氟橡胶用于橡胶密封制品；日本的应用比例更大，高达80%。氟橡胶、硅橡胶和丙烯酸酯橡胶及耐热弹性体成为未来汽车用橡胶材料的发展趋势和主流，许多制品采用性能更为优异的氟橡胶替代传统材料。但是随着氟橡胶的应用越来越广泛，生产产生的边角余料也相应的增多，由于氟橡胶的特性所决定自然降解非常困难，焚烧不仅会对人体造成极大的危害同时对大气层造成非常不利的影响。另外目前氟橡胶生胶价格及助剂价格昂贵，限制了氟橡胶在众多领域的应用推广，本课题希望找到一种环保利用氟橡胶胶边的工业化生产方法，既解决胶边的污染问题又可重复利用，从而降低氟橡胶混炼胶成本，使氟橡胶的应用更加广泛。

1 工业化生产实验

1.1主要原材料 氟橡胶骨架油封一次硫化胶边（原胶为东岳产品，硫化体系为双酚AF/BPP）、FKM再生剂（石家庄康石橡胶化工有限公司产品）、硬脂酸稀土盐、液体氟橡胶、氟橡胶用各种助剂等。

1.2实验设备 XK-400开炼机（增加胶料循环装置）、搅拌罐（自制）、50吨400*400硫化机、拉伸试验机、无转子硫化仪等。

1.3国内氟橡胶胶边利用情况

根据了解和有关报道，目前有小部分厂家利用自有的胶边经开炼机直接破碎薄通后添加到混炼胶中使用，但直接法对氟橡胶不能达到有效的复原，产品的质量不稳定，添加的份数非常的低，否则会严重的影响胶料的流动性和物理机械性能，而且薄通的次数要达到几十次，效率低同时电力的消耗非常大。利用较好的江苏、四川等厂家用低温粉碎将胶边制成硫化胶粉作为补强剂直接添加使用，理论上一般认为硫化胶粉在橡胶中的分散是非连续相，添加的数量有限，同样制约了氟橡胶胶边的利用数量。

化学法生产氟橡胶再生胶在实验室可以了利用溶剂和强氧化物进行制备，但废溶剂中含有多种化学成分，很难进行无害化处理。工业化生产无论从环保还是成本上都有很大的困难。

1.4氟橡胶复原胶的生产简介（略）

1.5试片的制备

一、取氟橡胶复原胶在XK-160开炼机返炼待用。

二、氟橡胶混炼胶

配方不详—混炼胶分别由泰州某公司提供骨架油封专用（黑色），扬中某公司骨架油封专用（棕红色），西北某设计院黑色混炼胶（用途不详），以上混炼胶均为双酚AF/BPP硫化体系。经返炼后出片。

三、复合混炼胶

按混炼胶含生胶：氟橡胶复原胶分别为100：20、100：50、100：100称重原材料。首先将氟橡胶混炼胶投入开炼机进行薄通（辊距小于0.5毫米）两次包辊，逐步加入复原胶合炼，打三角包3-4次合炼均匀。放宽辊距按2.5mm出片，每次出片的厚度保持一致。

四、硫化条件：根据混炼胶生产厂家的要求泰州和扬中混炼胶：热板温度170度（摄氏）、硫化时间10分钟。西北某院：热板温度160度（摄氏）、硫化时间20分钟。

五、硫化仪参数：泰州和扬中：上模170度（摄氏）、下模170度（摄氏）、时长12分钟。西北某院：上模160度 （摄氏）、下模160度（摄氏）、时长15分钟。

1.6实验数据及图表

一、泰州混炼胶

表M—01机械性能和硫化性能对比

二、扬中混炼胶

 表Y—01机械性能和硫化性能对比

注：表Y-01中100/50硫化仪数据异常是因为硫化仪试片过薄所致。

三、西北某院混炼胶

表X—01机械性能和硫化性能对比

1.7结果和讨论

1、机械性能和硬度

由于条件所限氟橡胶只做了一次硫化，仅对一次硫化试片进行分析。

从表M-01和表Y-01、表X-01中可以看出在骨架油封用氟橡胶复原胶添加20份以内，对氟橡胶制品的硬度和机械性能无不良影响，添加100份以内扯断伸长率不同程度上有所提高。添加50—100份拉伸强度略有下降，但仍在骨架油封的要求之内。至于梅兰混炼胶100/50比100/100的拉伸强度为什么低一点经几次重复试验结果类似，原因尚待讨论。

2、胶料的流动性

从表和图中可以看出，添加氟橡胶复原胶20份以内，泰州混炼胶最小扭矩（ML）增大0.14，胶料的流动性略有降低但远没有达到造成制品缺料的程度（邢台一用户在发动机气门杆多模腔密封圈的使用情况也证明了这一点）。随着复原胶的添加量达到50—100份，最小扭矩（ML）和{zd0}扭矩(MH)逐渐增大，是否可以在骨架密封件中应用未做验证，但经反应釜密封圈和胶板应用厂家应用xx可以达到制品要求。值得注意的是在添加量50-100之间扭矩变化不大，硫化曲线几乎重叠。而扬中和西北某院的混炼胶随着复原胶的添加量的增大最小扭矩出现略微下降，胶料的流动性有所提高。

3、硫化时间

从表Y-01和表M-0中可以看出，对骨架油封用需要高温快速硫化的胶料中，在添加量100份以下，起硫和正硫化时间时间上总体变化不大，对制品的硫化过程不会有明显的影响。

但对于西北某院需要低温长时间硫化的胶料，从表X-01可以看出，掺用复原胶对起硫和正硫化时间的影响很大，降低了约50%，究其原因是因为此次使用的复原胶是用骨架油封密封件的一次硫化胶边制作的，本身具有骨架油封用胶高温快速硫化的特性。此类产品的复原胶掺用实验有待进一步研究。

由于实验设备所限，氟橡胶的其他指标如耐温，耐油及压变本次未作实验，有待深入研究。根据有关使用厂家的实验结果和有关科研资料介绍，添加20份以内与原混炼胶相比氟橡胶的特性降低很少，可以满足产品需要。添加50—100份，耐温和耐油性能变化不大，压变有所增加，但可以满足一般密封件和胶板使用。

1.8结论

根据实验结果可以看出，氟橡胶的工业化再利用在生产上是成功的，生产过程中没有废液和废气排放，工业化生产的氟橡胶复原胶在发动机密封件和反应釜密封圈及氟橡胶板等行业应用是可行的。不但可以解决氟橡胶胶边处理的污染问题，同时可以大大降低氟橡胶混炼胶的成本，从而进一步扩展氟橡胶的应用范围。

关于3号硫化剂硫化体系的复原胶的应用也做了相应的实验，实验结果类似，由于篇幅有限在此不做详细介绍。

1.9附图

 附图依次为泰州、扬中、西北某院的混炼胶的硫化曲线对比。