Ateb i broblem graddio llwydni rwber

Mewn diwydiant prosesu rwber, mae graddio llwydni yn ffenomen gyffredin. Yn ystod y broses halltu, ffurfiwyd haen o waddod ar y wal llwydni a'i gronni'n raddol yn y cylch cynhyrchu dilynol. Mae llenyddiaeth flaenorol wedi trafod dylanwad ffactorau amrywiol sy'n achosi graddio llwydni. Ar gyfer amrywiol sylffidau (a sinc ocsid) sydd wedi'u cynnwys yn y cymysgedd rwber polymer, canfyddir mai sylffid sinc yw'r sgil-gynnyrch adwaith mwyaf annifyr sy'n achosi graddio yn ystod y broses halltu. Ni all unrhyw asiant rhyddhau lled-barhaol na gorchudd parhaol (metel) osgoi'r math hwn o ddyddodiad. Y casgliad yw bod graddio yn cael ei achosi i ddechrau gan sylffid sinc (blaendal anorganig) sydd ynghlwm wrth y mowld ac yn ffurfio haen adneuo llwyd. Fel swyddogaeth tymheredd, mae cydrannau pwysau moleciwlaidd isel yn y cymysgedd yn cysylltu â microgrisialau sylffid sinc ac yn achosi ail gam y dyddodiad (dyddodiad organig). Mae cynhyrchion ocsideiddio yn cael eu ffurfio o fewn cyfnod penodol o amser ac yn achosi dyddodiad carbon.
Trwy ddeall achosion graddio llwydni a mecanwaith mewnol ffurfio microcrisialau sylffid sinc ar wyneb metel y llwydni, mae'n bosibl cynhyrchu dull sy'n addas ar gyfer y broses brosesu gyfredol i leihau ffurfio sylffid sinc ac atal graddio llwydni. . Mae'n bosibl iawn lleihau'r ffenomen hon trwy astudio achosion graddio.
Mae dau ateb posibl i atal neu leihau ffurfio baw: newid cyfansoddiad y cymysgedd neu wella wyneb y llwydni.
Newidiwch gyfansoddiad y cymysgedd i leihau graddfa llwydni
Rhaid lleihau neu ddileu'r raddfa lwydni a achosir gan sinc ocsid neu vulcanization. Mae'r rhan fwyaf o'r dyddodion yn gysylltiedig â chynnwys uchel o sylffid a sinc ocsid, a ddefnyddir fel arfer mewn cynhyrchion rwber teiars. Yn ôl cyfaint, teiars yw'r cynnyrch rwber mwyaf yn y byd (hyd at 75 y cant). Felly, cynhelir y rhan fwyaf o'r arbrofion gyda'r cymysgedd o gyfansawdd NR / BR a chyfansoddyn SBR a ddefnyddir yn gyffredin wrth gynhyrchu teiars. Yn yr agwedd o leihau graddfa llwydni trwy newid cyfansoddiad y cymysgedd, ymchwiliwyd i ddylanwad sulfide sinc, arbrawf vulcanization tymor byr a dylanwad cyfansoddiad cyfansawdd.
◆ Penderfynu sylffid sinc
Mae'r astudiaeth hon yn dechrau gyda'r ymchwiliad i ffurfio sylffid sinc, sef ffynhonnell y baw gwreiddiol. Dangosodd yr arbrawf vulcanization fod sylffid sinc wedi'i ffurfio ar yr wyneb metel. Canfod dyddodiad y mewnosodiad gyda microsgop chwyddo plyg 1000- i bennu'r microgrisialog cychwynnol gweladwy, ac yna ei ddadansoddi gyda'r dull RMA (micro-ddadansoddiad Rontgen), fel y dangosir yn Ffigur 1. Canfu dadansoddiad elfen RMA bresenoldeb sinc a sylffwr. Yn ôl y gymhareb o sylffwr a sinc a ganfuwyd, daethpwyd i'r casgliad bod microgrisialau yn cynnwys sylffid sinc anhydawdd yn bennaf (Ffig. 2). Er mwyn pennu bodolaeth sylffid sinc, defnyddir dull dadansoddi corfforol (AP-TPR) i ddadansoddi cynnwys H2S yn y cymysgedd ar ôl vulcanization (dull anuniongyrchol). Defnyddir arbrawf vulcanization mowldio i bennu'r broses ffurfio sylffid sinc ym mhresenoldeb haearn. Cynhelir yr arbrawf mewn piblinell gaeedig ar 200 gradd a heb ocsigen. Mae'r tiwb prawf yn cynnwys isotriacontane, sinc ocsid, sylffwr a haearn elfen arwynebedd arwyneb uchel. Yn yr arbrawf hwn, canfuwyd sylffid sinc hefyd gan RMA. Yn ôl y disgwyl, dangosodd y ddau arbrawf ffurfio sylffid sinc. Fodd bynnag, nid oes tystiolaeth bod sylffid sinc yn cael ei ffurfio ar y rhyngwyneb rhwng y cymysgedd a'r mowld, na bod ZnS yn cael ei ffurfio fel sgil-gynnyrch adwaith sinc a sylffwr yn ystod y broses halltu.
Er mwyn pennu cynnwys sylffid sinc yn y cymysgedd rwber, defnyddiwyd dull arall. Mae rwber wedi'i fowldio yn ddaear ar dymheredd isel ac wedi'i wneud yn ronynnau bach, sy'n cael eu tynnu ag aseton a'u trin â chymysgedd o asid hydroclorig ac asid asetig. Mae'r sylffid metel yn cael ei ddadelfennu. Mae'r hydrogen sylffid a gynhyrchir yn cael ei amsugno gan hydoddiant byffer cadmiwm asetad, ac mae'r sylffid cadmiwm ffurfiedig yn cael ei bennu gan ïodometreg. Yn ogystal, mae'r rwber wedi'i dynnu yn cael ei hydrolyzed mewn asid sylffwrig ac asid nitrig mewn popty microdon. Cafodd yr hydrolysad ei sganio gan ICP-ES.
O'r canlyniadau hyn, gellir dod i'r casgliad bod sylffid sinc yn cael ei ffurfio fel cynnyrch adwaith o sinc ocsid a sylffwr. Mewn cynhyrchu vulcanization, mae'r cynnyrch adwaith hwn ar gael ac yn ddefnyddiol ar gyfer ffurfio microcrystalau sylffid sinc rhwng cynhyrchion rwber ac arwynebau llwydni.
Y rhagdybiaeth fwyaf derbyniol yw bod sylffid sinc yn cael ei ffurfio fel cynnyrch adwaith o sinc ocsid a sylffwr. Disgrifir yr adwaith cemegol cyffredin hwn mewn amrywiol lawlyfrau rwber. Mecanwaith adwaith symlach yw:
2RH plws Sx plws ZnO plws (catalydd) RS (x-1) - R plws ZnS plws H2O
Mae'r rhan fwyaf o gymysgeddau teiars yn cynnwys 5 rhan o sinc ocsid a thua 2 ran sylffwr fesul 100 rhan. Ar gyfer cymysgedd teiars, gellir cyfrifo bod fformiwla sy'n seiliedig ar 100 rhan o rwber (tua 175 rhan i gyd) yn cynnwys 2.8 y cant (pwysau) sinc ocsid ac 1.1 y cant (pwysau) sylffwr. O'r fformiwla adwaith, gellir cyfrifo y bydd tua 0.6 gram o sylffid sinc yn cael ei gynhyrchu ar gyfer pob gram o sinc ocsid. Yn amlwg, gellir cynhyrchu cryn dipyn o sylffid sinc. Mewn gwirionedd, dim ond sylffid sinc yn haen uchaf y teiar yw sylffid sinc microcrystalline (a achosir gan yr wyneb metel o bosibl). Cyn bod yn rhaid glanhau'r mowld, gellir perfformio tua 500 gwaith o fowldio.
◆ Arbrawf
Mae wedi bod yn hysbys y gall y mewnosodiad (taflen fetel fach) a ddefnyddir fel wyneb y mowld, mewn egwyddor, ddadansoddi'n hawdd a yw'n cynnwys microcrisialau sylffid sinc trwy'r dull RMA, ond mae hwn yn brawf drud iawn. Felly, datblygwyd dull prawf syml i bennu'r microgrisialau cychwynnol (gweladwy) ar y mewnosodiad. Gyda chymorth microsgop optegol gyda chwyddhad o 500, gellir gweld microgrisialau sengl o 0.5 i 1 micron. Er mwyn cynhyrchu microcrystals, cynhaliwyd arbrofion vulcanization gyda gwahanol gymysgeddau, tymereddau gwahanol ac amseroedd gwahanol. Dewiswyd dau gymysgedd a'u dangos yn Nhabl 1, gan gynnwys y cymysgedd yn seiliedig ar wadn s-SBR a'r cymysgedd canolradd yn seiliedig ar gymysgedd NR/BR. Defnyddir y ddau gymysgedd fel y cyfansoddyn sylfaen ar gyfer arbrofion vulcanization amrywiol.
Er mwyn cynnal yr arbrawf vulcanization, mae mowld gwasg syml yn cael ei gynhyrchu, sy'n addas ar gyfer hyd at 8 mewnosodiad. Mae'r mowld wasg hwn yn cael ei gynhyrchu ar gyfer arbrawf tymor byr o hyd at 20 cylch. Archwiliwch y mewnosodiad yn weledol ar ôl pob 5 cylch yn olynol. Yn y modd hwn, gellir canfod paramedrau amrywiol, megis paramedrau cymysgedd o wahanol ychwanegion, neu baramedrau sy'n ymwneud â mewnosodiadau, megis detholiad metel, garwedd, neu cotio. Cynhaliwyd arbrofion rhagarweiniol ar ddau gymysgedd teiars sylfaenol. Cafodd y cymysgedd teiars ei vulcanized ar 160 gradd am 20 munud ac ar 200 gradd am 2 funud (cyfrifwyd y data o'r gromlin rheometer). Dangosodd y canlyniadau nad oedd unrhyw wahaniaeth yn nifer y microcrystalau sinc sylffid a ddarganfuwyd trwy archwiliad gweledol. Er mwyn cywasgu'r amser, cynhaliwyd yr holl arbrofion pellach ar 200 gradd. Ar ôl 20 o arbrofion vulcanization mewn amser byr, cynhelir arbrofion pellach gyda chymorth mowldio chwistrellu, hyd at 500 o vulcanizations.
◆ Dylanwad cyfansoddiad cymysgedd
▲ Detholiad o sinc
Cynhaliwyd arbrofion ar gyfansoddiad y cymysgedd. Fel y dangoswyd, mae sylffid sinc yn cael ei ffurfio fel cynnyrch adwaith o sinc ocsid (neu gydran sy'n cynnwys sinc) a sylffwr. Nid yw'n hawdd tynnu sylffwr neu sylffid sinc o'r fformiwla. Oherwydd bod y ddwy gydran hyn yn angenrheidiol mewn fformiwla rwber. Gall sylffwr naturiol wella cryfder mecanyddol a bondio, tra gall sinc ocsid actifadu'r system halltu.
Mae'r arbrawf rheometer yn dangos, heb newid trorym uchaf y rheometer, y gellir lleihau lefel y sinc ocsid o 5 rhan i 3 rhan (pob 100 rhan o rwber), y gellir ei leihau bron gan ffactor o 2 waith. Fodd bynnag, hyd yn oed gyda gostyngiad yn y lefel hon, nid oes unrhyw newid amlwg o hyd yn y dyddodiad o sylffid sinc (Tabl 2). Yn yr un modd, nid oes gwahaniaeth amlwg rhwng y defnydd o sinc ocsid (RS) a disodli sinc ocsid â maint gronynnau llai.
Fodd bynnag, gan ddefnyddio 0.25 rhan o ocsid nano-sinc yn lle ocsid sinc gyda maint gronynnau o 40 nm (gwerth uchaf yr un rheomedr), gellir lleihau lefel ocsid sinc 20 gwaith, a mae'r gwahaniaeth mewn gwaddod yn amlwg. Yn yr arbrawf vulcanization tymor byr gyda nano-sinc ocsid, y nifer o weithiau defnyddiwyd y marw hyd at 20 cylch, ac nid oedd dyddodiad sylffid sinc.