丁腈橡胶门尼黏度测定的影响因素

贾桂敏

(中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司质检部，甘肃 兰州 730060)

0 引言

随着合成橡胶产业的快速发展，下游用户对产品质量要求越来越高，对橡胶生产厂家的产品质量的稳定性提出了更高的要求。在这种情况下，只有不断提高橡胶产品的质量水平，才能实现提高兰州石化公司丁腈橡胶市场占有率的目标。

石化公司5 万吨/ 年丁腈橡胶装置A 线开车以来，NBR2907 在线胶胶浆门尼值散差较大，大罐胶浆门尼值与用其胶浆生产的成品门尼值不能严格对应，与国内同类产品相比门尼值有波动较大。为此，我们对影响大罐胶浆门尼黏度与成品门尼黏度之间关系的主要因素进行了分析和探讨， 对其分析过程及生产控制进行了改进，有效地解决了影响丁腈橡胶门尼黏度的主要问题，提高丁腈橡胶产品质量[1]。

1 实验部分

1.1 材料试剂及实验仪器

(1) 丁腈胶浆：牌号为NBR2907，兰州石化合成橡胶厂生产；

(2)凝聚剂：CaC12的水溶液，浓度为35%，自制；

(3)防老剂丁的饱和酒精溶液，自制；

(4) 门尼黏度机：MV 2000 型门尼机，美国阿尔法技术公司制造；

(5)开炼机：XK-150 型，广东湛江机械厂制造。

1.2 试样制备

1.2.1 胶浆门尼黏度测试样品制备

(1) 500 mL 胶浆中加一定量防老剂，搅拌均匀；

(2)取温水600 mL，加4.5 mL 35%氯化钙搅拌均匀；

(3)将胶浆在温水中进行凝聚；

(4)将凝聚好的胶块用温水冲洗干净。

1.2.2 门尼黏度的测试

将干燥好的胶片经过辊法制片后，在自动门尼黏度机上按照GB/T 1232.1—2000 《未硫化橡胶用圆盘剪切粘度计进行测定 第1 部分：门尼粘度的测定》进行门尼黏度测试。

2 结果与讨论

本试验对丁腈橡胶NBR2907 大罐胶浆门尼黏度检验过程中凝聚温度、干燥温度、样品调节时间、防老剂补加量的影响进行考查，针对丁腈橡胶NBR2907大罐胶浆门尼黏度大罐胶浆均一性、散胶和块胶门尼黏度进行对比实验，对影响丁腈橡胶性能的因素进行探讨。

2.1 防老剂补加量对大罐胶浆门尼黏度的影响

在分析NBR2907 大罐胶浆门尼时，大罐胶浆中仅仅加入了20% 的防老剂P82，未加足另外的80%防老剂，大罐胶浆门尼分析过程中需要将胶浆凝聚干燥后进行，而防老剂加入量不足造成胶粒在干燥中发生部分塑化，导致门尼分析值出现偏差[2]。因此测试胶浆门尼黏度时需补加防老剂丁，将实验室配制好的防老剂丁按不同的加入量加入大罐胶浆中进行门尼黏度对比测试考察防老剂加入量对门尼黏度的影响，测试结果如表1 所示(每一加入量由5 人分别进行实验，取其平均值)。

表1 不同防老剂丁补加量时丁腈橡胶胶浆门尼黏度测试结果的统计

2.2 凝聚温度对门尼黏度测定的影响

图1 不同凝聚温度对丁腈橡胶胶浆门尼黏度的影响

胶浆的稳定性与温度有关，如凝聚温度过低，则凝聚速度慢，造成胶浆凝聚不完全；胶浆温度过高时，凝聚速度很快，而且凝聚颗粒不好调整。为此分别在30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃水中进行胶浆凝聚，考察不同温度对凝聚后的胶块门尼黏度的影响，结果如图1 所示。由图1 可以看出，凝聚温度对门尼黏度的测定影响不大，门尼黏度的测定值在≤2[ML(1+4) 100 ℃]范围内，符合GB/T 1232.1—2000 要求。在实验过程中凝聚温度在30 ℃和35 ℃时，凝聚的胶块过辊后，发现样片相对较厚，不易烘干，烘干时间长，不能满足中控分析稳、准、快的要求，凝聚温度在50 ℃和55 ℃时，凝聚的胶块过辊后，发现样片较薄，易于烘干，烘干时间短，因温度过高不易于手工操作，因此综合考虑确定凝聚温度控制在35～45 ℃之间制样时收缩小，易于烘干，能满足中控分析稳、准、快的要求[3]。

2.3 烘干温度及烘干时间对门尼黏度测定的影响

胶浆凝聚成块后经温水冲洗后过辊制片后放入热空烘箱中，考察在不同的温度、时间下干燥对门尼黏度的影响，数据如表2 所示。

从表2、表3 可以看出丁腈胶浆门尼测定值与干燥时间和干燥温度有很大关系，在3 个不同干燥温度下，温度低样品干燥时间长，温度高样品干燥时间相对短，且门尼黏度测定值稳定符合标准要求的两个测试结果差不大于2 个门尼值的要求。确定干燥温度为105 ℃，干燥时间为35±5 min。

表2 35±5 mm 时干燥温度、干燥时间对胶浆门尼黏度测试的结果

表3 55±5 mm 时干燥温度、干燥时间对胶浆门尼黏度测试的结果

2.4 样片调节时间对门尼黏度测试的影响

将热空烘箱中干燥后的胶片，在辊距1.4±0.1 mm、辊温50±5 ℃开炼机过辊压制样片，或将胶片冷却至室温后再过辊压制样片，样片调节不同对门尼黏度测试的结果如表4 所示。

表4 胶片调节时间对门尼黏度测试的结果 单位：ML(1+4) 100 ℃

从表4 可以看出，胶片调节时间对门尼黏度值影响很大，干燥后直接制样测定的门尼黏度平行性差，测试结果波动较大，不稳定，最大极差2.3，放置室温后制片测定的门尼黏度结果最大极差0.9，由此可见，放至室温后制片测定值稳定且符合标准要求的两个测试结果差不大于2 个门尼值的要求。因此干燥后胶片应进行调节后在测定。

2.5 大罐门尼黏度均一性考察

大罐门尼黏度数据准确是保证用其胶浆生产橡胶成品门尼值数据可靠的关键，因此对大罐胶浆门尼黏度均一性进行考察是非常重要的。

分 别 对V-601E、V-601B、V-601C、V-601D 大 罐胶浆门尼黏度均一性进行考察，具体结果如表5 所示。

由表5 的数据可以看出，V-601E、V-601B、V-601C罐胶浆门尼黏度在不同梯度的差异较大，同一罐胶浆V-601E 液面表层与罐底相差7.6，说明同一罐胶浆存在不均匀的现象，均一性较差。

表5 NBR2907 大罐胶浆门尼黏度梯度试验数据

3 结语

(1)检测NBR2907 大罐胶浆门尼黏度时，防老剂丁的补加量与胶浆比为30∶500(体积比) 门尼黏度的数据稳定、重复性好，也保障了大罐胶浆门尼值与用其胶浆生产的成品门尼值相对应，稳定了橡胶产品质量。

(2)综合考虑确定凝聚温度控制在35～45 ℃之间，制样时收缩小，易于烘干，能满足中控分析稳、准、快的要求。

(3)胶片的干燥温度控制在综合考虑确定干燥温度为105 ℃，干燥时间为35±5 min，可以保证胶片在干燥过程中不被氧化降解，所测的丁腈橡胶胶浆门尼黏度的准确性更好，与实际更符合。

(4)在实际操作时一定保证胶片冷却至室温后才能制样测定，这样才能保证数据的可靠性，才能更好地指导生产，为生产服务。

(5)通过大罐胶浆门尼黏度均一性考察，生产工艺将大罐混匀方式调整为搅拌4 h 同时加循环2 h，大罐胶浆不同液位门尼黏度测定值基本相同，保证大罐胶浆的均一性。

(6)对NBR2907 在线散胶与压块后的胶块门尼黏度的考察，确定了取/留样方式为块胶与下游用户分析数据的一致性，为用户进行后加工提供了更为准确的分析数据。