湿法混炼橡胶新材料工艺技术优势与研究进程

孙鲁光 丁利虎 陈新中

山东耐斯特炭黑有限公司 山东东营 257506

湿法混炼是现阶段橡胶生产环节中不可缺少的重要生产方法，炭黑、白炭黑湿法混炼中的重要材料，结合液态融合、脱水等工艺实现综合性能更佳的橡胶制品的生产。湿法混炼技术在国外得到了有效运用，随着生产要求地不断提升，我国相关行业也对该技术的研究与运用加大了力度，在理论及实践运用上都证明了湿法混炼技术的优势价值。在新的社会发展阶段，加强对湿法混炼技术的研究与运用，将有效促进我国相关行业及产品生产水平的提升。

1 湿法混炼技术及其优势分析

1.1 湿法混炼技术概述

混炼环节作为橡胶生产加工过程中的重要环节之一，良好的混炼法能够提高各种材料及配合剂混合的均匀性，是保障橡胶产品生产过程中原料良好性能的重要因素。混炼方法及技术工艺的选择使用，在很大程度上影响着橡胶制品生产的最终性能，同时还影响着混炼工序所消耗的能源量，优秀的混炼技术应该在保障橡胶制品质量与性能的同时，更大限度地降低能源消耗量。传统干法混炼技术不论是在性能保障方面，还是在能源节约方面都具有较大缺陷，无法适应新的社会环境下橡胶产品生产的多样化需求[1]。因此，加强对湿法混炼技术的分析与运用，是创新、优化传统混炼工艺的重要举措，对于提高生产环保性、优化性能至关重要。湿法混炼技术的运用过程中，需要将白炭黑、炭黑等原料加工成为液态形式，再与胶乳等原料充分融合，在此基础上结合相应技术完成橡胶混炼胶地生产。在实际运用过程中，要想保障湿法混炼技术的补强效果与分散效果，首先需要确保白炭黑具有亲水性与亲橡胶性，同时需要确保沉降性低；其次，需要合理运用到生物酶制剂，以完成对蛋白质地分解；最后需要确保白炭黑加入之后具有较强的稳定性。最为关键的是还可以在白炭黑分体中融入到胶乳中，确保整个体系达到机械化和化学稳定效果。而乳胶体系无法立即产生絮凝，则需要保留足够的搅拌混合时间，促使胶乳颗粒与白炭黑粒在机械辅助下，发挥出充分的搅拌作用，使其分散均匀和混合。另外，在共沉过程中为了更好的确保填充比例的准确性，而避免因融入白炭黑所导致共沉胶产品填充量发生波动问题，稳定性受到一定的影响。

1.2 湿法混炼工艺技术的优点分析

首先，湿法混炼工艺技术具有节能环保的突出优势。相较于干性混炼，湿法混炼做到了混炼的不间断性，同时对混炼的各个环节进行了优化，从而从设备、能源、人力等多个方面实现了成本控制的目的，既节约了企业成本，又实现了对水资源及其他可再利用资源的节约与循环运用，在经济与社会等各方面体现出更优秀的综合效益。结合相关协会的报告可知，湿法混炼技术相较于干法混炼技术，能源消耗量节约了百分之三十之多，这进一步佐证了湿法混炼技术在节能环保上的突出优点。

其次，湿法混炼技术对白炭黑的大量运用，提高了橡胶制品的绿色环保价值。湿法混炼工艺技术地运用，提高了白炭黑的含量，一方面能够在一定程度上降低轮胎在滚动过程中的阻力，另一方面还能够实现汽车耗油量地节省，进而有效控制二氧化碳的排放量。这不仅实现了绿色轮胎的进一步发展，还进一步实现了混炼工艺绿色环保性及汽车尾气环境污染问题缓解的双重目的[2]。在白炭黑含量的增加方面，干法混炼技术的添加量要远远低于湿法混炼工艺的添加量，这是湿法混炼工艺技术的又一优点所在。

最后，湿法混炼技术的运用还能够有效优化橡胶制品的综合性能。根据我国相关机构的检测，可以看出运用湿法混炼技术生产的橡胶制品中所含的炭黑的分散性要比传统的干法混炼技术所生产的橡胶制品的分散性高至少一个等级，同时，湿法混炼技术所生产的橡胶制品中没有经过塑炼的分子含量更高，所生产的橡胶制品的综合性能得到了明显优化，特别是在拉伸强度、弹性、生热、抗撕裂等性能方面的优势非常突出。

2 湿法混炼工艺技术国内外研究现状简述

曾有学者指出，在大约二十年之前，德国某公司研发出了粉末橡胶的湿法混炼工艺技术。2001年初卡博特公司也相继提出了连续液相混炼工艺生产天然橡胶和炭黑填料母炼胶技术，具体流程是将炭黑填料水浆在高压形成射流之下融入到胶乳混合的凝聚反应设备当中，主要是通过弹性体和炭黑填料水浆进行完美的融合，在出料端之前促使炭黑粒填料和弹性体声线有效的凝聚、脱水，直到完全干燥后而得出CEC的材料，这种制作方法可以有效的促进炭黑分散等级水平的显著提升。从那之后，美国、法国、日本等其他国家也提出了一系列关于炭黑、白炭黑湿法混炼橡胶等多项专利技术，然而在产业生产中都没有进行广泛的应用。

近年来，随着我国提出节能减排理念后，也对绿色轮胎事业的发展引起了高度重视，并将橡胶、白炭黑、炭黑湿法混炼共沉胶新材料的技术作为研究重点，并于2011年专门成立了关于轮胎工程技术研究中心组织，对这项技术进行重点研究。当前，株洲安宝麒锋新材料公司在关于“湿法混炼工艺技术”方面已经率先获得了国家发明专利，产品在广州华南轮胎公司、青岛赛轮公司进行了轮胎试制，同时联合北京万向新元科技开发公司和云南西双版纳曼庄橡胶有限公司构建成了国内首条湿法混炼橡胶产业化装置，该装置取得成功不仅是湿法混炼工艺技术的重大突破和成功，也对我国天然橡胶自动化技术水平的显著提升具有促进作用。2014年八月份我国科技部在湿法混炼橡胶新技术国家科技支撑计划方面已经进行了立项，也明确了项目发展目标，将橡胶和天然橡胶进行合成构建起示范性生产线，无论是项目推广方面、还是具体的实施都将提升我国轮胎工业发展水平。

3 湿法混炼技术的研究进程分析

3.1 白炭黑的混炼研究进程

相较于炭黑，运用白炭黑对轮胎等橡胶制品进行填充，能够更有效地降低轮胎在滚动过程中的阻力，能够将胶料滞后所带来的损失进一步降低，如果运用于轮胎生产过程中，还能够有效提高轮胎的防滑性能。由上文可知，白炭黑在橡胶制品中的大量添加，能够提高橡胶制品的绿色环保性，在湿法混炼技术的影响下，白炭黑能够在液体中有效分散，从而更充分地与乳胶等原料进行混合，实现了降低能源消耗与环境污染与提升橡胶产品性能的整合，可见，湿法混炼技术的运用很好地改善了传统混炼技术中所存在的橡胶与白炭黑之间无法有效产生作用的问题，提高了橡胶产品生产的技术水平[3]。总的来说，现阶段白炭黑的湿法混炼技术主要有3种，一是乳液共沉法，二是乳液共凝法，三是溶胶-凝胶法。其中乳液共沉法在使用上的难度最低，因此也是现阶段使用最为广泛的一种技术手段，该方法是在运用分散剂、防沉剂、偶联剂的基础上，促使白炭黑在液体中充分实现均匀分布，更有效地实现与乳胶的混合。乳液共凝法则是对乳液形式下的白炭黑的直接运用，不采取干燥等任何其他措施，能够更有效地保障性能水平地优化。溶胶-凝胶法的运用过程中，首先需要在橡胶基体中注入前驱体，在此基础上完成水解反应与缩合反应，由此产生白炭黑粒子，从而提高白炭黑分布的均匀度，这种方法是最能保障性能的方法。

3.2 炭黑的混炼研究进程

炭黑作为一种在橡胶混炼生产工序中最早使用的原料，关于它的混炼研究已经得到了有效发展，就现阶段而言，针对炭黑的混炼研究已经完成了连续液态混炼技术地研究运用，实现了将粒体炭黑融入填料液，通过采用高压注入的方式将粒体炭黑注入乳胶凝聚器中，提高炭黑和乳胶的混合度，采用这种方法进行混炼，能够提高炭黑的分散度、耐磨性能以及抗切割能力。我国在炭黑混炼的研究上的进程主要有三点：第一点是炭黑在液体中的分散效果得到了进一步地优化；第二点是连续脱水技术的结合使用完成了高炭黑的脱水处理；第三点在于实现了一体化生产，通过运用炭黑生产过程中存在的二氧化碳促使混炼完成絮凝[4]，将此过程中产生的热量用于干燥脱水，实现了资源的再利用，对于节能减排目标地实现具有重要意义。

3.3 石墨烯的混炼研究进程

湿法混炼技术能够将石墨烯注入到橡胶里，通过运用湿法混炼技术，能够提高石墨烯与橡胶的融合效果，同时做到了不借助其他物质、不额外添加其他有机溶剂，实现了工艺简化与成本节约。此外，在湿法混炼技术的支持下，石墨烯的运用对环境的污染与破坏性得到缓解，是保障生产过程的环保价值的重要方式。在石墨烯的混炼过程中，结合乳液共沉法还能够实现对材料导热性与导电能力地提升[5]。如果结合机械混合法，材料可能存在整体性能较差的问题。从目前我国相关研究成果来看，在结合热压硫化方法的过程中，橡胶粒子会环绕石墨烯形成一个隔离网机构，如果采用机械混合方法，石墨烯要想实现分布均匀，则必然会导致石墨烯网络的破坏[6]。

4 结语

就现阶段而言，我国湿法混炼技术在橡胶生产过程中得到了相对普遍的运用，在保障橡胶产品性能、绿色环保、节能减排等各方面都取得了较大成就，为橡胶生产等行业地发展提供了较大促进作用。这一方面说明了我国相关行业地发展形势的良好，另一方面也证明了湿法混炼技术在橡胶生产工序中的运用优势。但要实现进一步地发展，还应重视对白炭黑运用中的磨耗性差等问题的解决。最为关键的是通过对湿法混炼技术工艺的进一步研究，直接从过去的落后农机模式朝着工业自动化技术发展，不仅投入生产费用低，还具有显著的节能减排效果，社会经济效益也会实现提升，其发展前景十分广阔。