海綿密封條用乙丙橡膠J-5105新牌號(hào)的開發(fā)

張 濤，劉振國，車 浩，夏麗影，王積悅，趙 晶

(1.中國石油吉林石化公司 商務(wù)管理處，吉林 吉林 132021；2.中國石油吉林石化公司 研究院，吉林 吉林 132021； 3.中國石油吉林石化公司 銷售公司，吉林 吉林 132021)

1997年7月，中國石油吉林石化公司引進(jìn)的2萬t/a乙丙橡膠裝置正式投產(chǎn)。裝置經(jīng)過多年的擴(kuò)建和改造，目前已經(jīng)新增了三條生產(chǎn)線。其中，乙丙橡膠B線裝置設(shè)計(jì)能力為2.5萬t/a，采用部分引進(jìn)國外技術(shù)和吉林石化公司自有的溶劑以及二烯烴回收技術(shù)構(gòu)成的整套工藝技術(shù)， 2008年建成投產(chǎn)。乙丙橡膠C線裝置采用吉林石化公司自主開發(fā)的工藝技術(shù)，共C1、C2兩條生產(chǎn)線，每條單線生產(chǎn)能力為2萬t/a，2014年建成投產(chǎn)。目前吉林石化公司乙丙橡膠總生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到了8.5萬t/a[1]。

吉林石化公司乙丙橡膠裝置采用己烷為溶劑，氫氣為相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑，在Ziegler-Natta催化劑的作用下，乙烯、丙烯和非共軛二烯烴依照配位聚合機(jī)理進(jìn)行共聚合反應(yīng)。聚合反應(yīng)完成后，所得到的溶液經(jīng)過水洗去除殘留的催化劑，再經(jīng)過閃蒸提濃分離出溶劑，最后聚合物經(jīng)擠壓干燥制成粒狀或塊狀產(chǎn)品。原乙丙橡膠裝置可生產(chǎn)24個(gè)牌號(hào)產(chǎn)品，1999年以來吉林石化公司又陸續(xù)開發(fā)了11個(gè)新牌號(hào)，基本上覆蓋了潤滑油改性及橡膠制品兩大應(yīng)用領(lǐng)域[3]，產(chǎn)品性能基本滿足國內(nèi)市場(chǎng)需求，但在快速硫化、超高5-亞乙基-2-降冰片烯(ENB)含量的海綿密封條制品領(lǐng)域的牌號(hào)開發(fā)上一直處于空白[2-3]。

吉林石化公司采用溶液法聚合裝置，結(jié)合多年來十余個(gè)乙丙橡膠牌號(hào)的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行了高ENB含量的乙丙橡膠J-5105新牌號(hào)開發(fā)。該牌號(hào)先在吉林石化公司研究院200 t/a的中試裝置上試生產(chǎn)，產(chǎn)品經(jīng)北京橡膠研究設(shè)計(jì)院檢測(cè)合格后，于2016年2月在乙丙橡膠車間裝置上完成了工業(yè)化大生產(chǎn)。該產(chǎn)品具有較高的門尼黏度、適中偏低的乙烯含量及極高ENB含量，能滿足國內(nèi)高檔海綿密封條制品廠家的要求。J-5105的順利投產(chǎn)不僅拓寬了吉林石化公司三元乙丙橡膠的銷售市場(chǎng)，而且為擴(kuò)建后的乙丙橡膠裝置滿負(fù)荷投產(chǎn)提供了保證，同時(shí)能替代國外同類進(jìn)口產(chǎn)品，其優(yōu)異的性價(jià)比能有效地為廠家降低生產(chǎn)成本[4]。

對(duì)于海綿橡膠制品，一般期望的性能包括較低的壓縮永久變形和柔軟的手感，制品彈性好；光滑的擠出表面和硫化表面結(jié)皮；低溫性能優(yōu)異；良好的混煉性能和擠出性能；孔泡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，發(fā)孔率高，泡孔均勻性好等。為了滿足此類性質(zhì)，一般用于海綿密封條的乙丙橡膠牌號(hào)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：(1)乙烯含量適中至偏低，一般乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在48%～58%之間；(2)極高的ENB含量。早期海綿條ENB質(zhì)量分?jǐn)?shù)在7%左右，近年來為了更好匹配發(fā)泡速率、滿足快速硫化的要求，國外同類產(chǎn)品的ENB質(zhì)量分?jǐn)?shù)已經(jīng)提高至8%～10%之間；(3)中、高的門尼黏度，提供良好的加工性能及制品挺性；(4)其它指標(biāo)如拉伸強(qiáng)度、定伸應(yīng)力、釩含量、揮發(fā)分等沿用乙丙橡膠一般技術(shù)指標(biāo)即可，廠家一般沒有特殊要求[5-12]。

吉林石化公司乙丙橡膠產(chǎn)銷研項(xiàng)目組，通過走訪制品廠家搜集用戶意見，剖析國外同類產(chǎn)品牌號(hào)指標(biāo)，結(jié)合本公司裝置特點(diǎn)，最終確定J-5105產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，如表1所示。

表1 乙丙橡膠J-5105技術(shù)指標(biāo)

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

乙丙橡膠J-5105:中國石油吉林石化公司有機(jī)合成廠；炭黑N330、N550、N774：卡波特公司；石蠟油2280：工業(yè)級(jí)，衡水圣康化工有限公司；硫黃、促進(jìn)劑TT、促進(jìn)劑M等助劑均為市售工業(yè)品。

1.2 儀器設(shè)備

ZG-160開煉機(jī)：東莞市正工機(jī)電設(shè)備科技有限公司；XSM-05密煉機(jī)：上海科創(chuàng)橡塑機(jī)械設(shè)備有限公司；AI-7000-S電子拉力機(jī)：高鐵科技股份有限公司；VISCO-ELASTOGRAPH橡膠加工分析儀：德國Goettfert公司；AG-1110老化箱：日本島津公司。

1.3 試樣制備

在密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，加入氧化鋅、硬脂酸、炭黑、石蠟油等；在開煉機(jī)上完成硫化體系的加入，混合均勻后打三角包3次，將混煉膠下片停放16 h后進(jìn)行硫化，硫化膠停放16 h后進(jìn)行物理機(jī)械性能測(cè)試。

1.4 性能測(cè)試

門尼黏度按照GB/T 1232—1998進(jìn)行測(cè)試；拉伸性能按照GB/T 528—1998進(jìn)行測(cè)試；撕裂強(qiáng)度按照GB/T 529—1998進(jìn)行測(cè)試；邵氏硬度按照GB/T 531—1998進(jìn)行測(cè)試；壓縮永久變形按照GB/T 7759—1998進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 J-5105生膠分析檢測(cè)結(jié)果

2016年2月底，吉林石化公司有機(jī)合成廠乙丙橡膠車間對(duì)J-5105進(jìn)行了工業(yè)化試生產(chǎn)。本次工業(yè)化產(chǎn)品J-5105生膠，為透明顆粒壓制成塊狀，每塊約25 kg，表2為2016年2月27日、28日生產(chǎn)樣品的測(cè)試結(jié)果。

表2 J-5105生膠分析檢測(cè)結(jié)果

2.2 加工性能對(duì)比

圖1 J-5105的開煉機(jī)包輥性能

圖2 DSM-4703的開煉機(jī)包輥性能

2.3 物理機(jī)械性能

采用國際通用乙丙橡膠檢驗(yàn)配方(見表3)，

對(duì)吉林石化公司J-5105和DSM公司4703進(jìn)行物理機(jī)械性能評(píng)價(jià)，結(jié)果如表4所示。

表3 乙丙橡膠檢測(cè)配方(ISO 4097:2007,MOD)

表4 J-5105與DSM-4703的物理機(jī)械性能

通過檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，本次工業(yè)化實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)的J-5105,物理機(jī)械性能穩(wěn)定，壓縮永久變形優(yōu)異，達(dá)到國外同類牌號(hào)4703的水平。

同時(shí)，將J-5105與吉林石化公司J-3080P、J-3092E、4045牌號(hào)產(chǎn)品進(jìn)行物理機(jī)械性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表5。

表5 各牌號(hào)乙丙橡膠物理機(jī)械性能對(duì)比

通過檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在同一配方條件下，本次工業(yè)化實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)的J-5105物理機(jī)械性能與其它乙丙橡膠牌號(hào)未見明顯差異，但壓縮永久變形明顯降低。

2.4 硫化特性

為更好地了解高ENB含量J-5015硫化速度情況，采用橡膠加工分析儀對(duì)J-3080、J-3092E、4045、DSM-4703、J-5105A(2月27日16：00)、J-5105B(2月29日4：39)進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表6。

表6 硫化曲線對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù)

通過硫化曲線數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在所有牌號(hào)中J-5105體現(xiàn)出了最快的硫化速度，其正硫化時(shí)間(t90)值明顯小于4045、4703、J-3080、J-3092E牌號(hào)，這使得J-5105海綿類制品能在較短時(shí)間內(nèi)建立深度的交聯(lián)，從而很快獲得優(yōu)異的壓縮永久變形等物理機(jī)械性能，也可在發(fā)泡劑分解之前即能達(dá)到一定的硫化程度，以便維持泡孔結(jié)構(gòu)中的氣壓不破裂，從而形成更光滑的結(jié)皮和更低的海綿密度。

2.5 廠家應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

吉林石化公司乙丙橡膠J-5105順利投產(chǎn)后，先后在河北新華歐亞汽配集團(tuán)有限公司、貴州紅陽密封件公司進(jìn)行了海綿密封條制品試生產(chǎn)，取得了很好的效果。

在河北新華歐亞汽配集團(tuán)有限公司，廠家分別選用了豐田發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)蓋用海綿密封條、長安商務(wù)歐諾車門窗海綿密封條兩種口型，現(xiàn)場(chǎng)擠出、硫化的J-5105海綿制品表面光滑，發(fā)泡良好，呈均勻閉孔。切割后斷面無異常，制品外觀符合要求，彈性良好，制品尺寸穩(wěn)定，與國外同類產(chǎn)品相比未見差異。加工過程中，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，電壓及電流穩(wěn)定。物性測(cè)試結(jié)果見表7。

表7 乙丙橡膠J-5105海綿密封條物性測(cè)試結(jié)果1)

1) 硫化條件為：170 ℃×10 min。

3 結(jié) 論

(1) 吉林石化公司J-5105牌號(hào)為較低乙烯含量、中高門尼黏度、高ENB含量乙丙橡膠，具有良好的物性及加工性能。

(2) J-5105針對(duì)高檔汽車海綿密封條領(lǐng)域，在結(jié)合前期牌號(hào)開發(fā)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，順利在吉林石化公司8.5萬t/a裝置進(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn)，并一次性開車成功，縮短了開發(fā)流程，實(shí)現(xiàn)了工廠效益最大化，為擴(kuò)建后的乙丙橡膠裝置滿負(fù)荷投產(chǎn)提供了保證。

(3) J-5105順利通過了河北新華歐亞汽配集團(tuán)有限公司、貴州紅陽密封件公司的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，生膠加工性良好，制品表面光滑，物性指標(biāo)合格，與國外同類高檔乙丙橡膠牌號(hào)相比未見差異，可完全替代國外進(jìn)口產(chǎn)品。

參 考 文 獻(xiàn)：

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