硅橡胶废料的加工

江畹兰 编译

（华南理工大学材料学院, 广东 广州 510641）

硅橡胶废料的加工

江畹兰 编译

（华南理工大学材料学院, 广东 广州 510641）

提出了一种对硅橡胶制品生产中产生的废料及废弃硅橡胶制品再进行加工的方法。再加工出来的产品可用作增塑剂及憎水剂，也可用作生产硅橡胶制品的原材料。

硅橡胶；废料；环状有机硅氧烷；憎水性

硅橡胶的价格虽然十分昂贵，但它在多个工业部门（如机器制造业、汽车工业、电器工业、电子工业及建筑业等）和人们的日常生活中却获得了广泛的应用。

目前，全世界（当然也包括俄罗斯）都面临着硅橡胶制品生产中产生的废料及废弃的硅橡胶制品的处理，这样一个十分尖锐的问题。

根据有关文献报道，俄罗斯每年要进口2000～3000 t硅橡胶。这样，就会产生近300 t的废料，而且还会增加废弃的硅橡胶制品约50～100 t/a。

俄罗斯喀赞市（кaзaнь）“becto”公司制定了一套硅橡胶废料的加工工艺，以利用硅橡胶的再生产品。

目前，在建筑业及建材生产中广泛应用憎水的保护性涂层及底漆。一般来说，它们都是由聚硅氧烷（硅橡胶）或乙氧基硅烷制得的。

曾试验过用硅橡胶制品生产中的废胶料及再生的硅橡胶（废弃的胶管、膜片、垫片及电缆等）作为保护性涂层和底漆的原材料。

文中推荐的加工方法，包括废胶料的预处理，用碱液进行化学分解，再将其分离成液态预聚物（改性硅氧烷）和析出固体残留物。

在废胶料预处理阶段，先将废胶料粉碎，再用乙氧基硅烷类的有机硅溶剂浸渍之。在反应釜中于50～60 ℃下在碱性介质中搅拌8～12 h（化学分解），制得液态物。根据不同的反应参数比例，可制得具有不同黏度的混合物。

图1示出了用碱液进行分解的示意图（推测）。

文献中也曾报道过处理硅橡胶废料的其它几种方法，但在实践中由于未通过工业鉴定而未得到推广和应用。

“becto”公司的专利方法与以上方法不同，在解聚反应中无需加热（降低了能耗），而是采用价格较低且较普通的有机硅溶剂。

目前，俄罗斯企业采用半机械化的装备加工橡胶废料，生产丙醛烯基硅氧烷水分散型涂料，以及水基型硅氧烷-丙烯酸酯憎水性。

生产过程中得到的固体残留物（不超过2%）被分离出来，经干燥后再次被用作硅橡胶的填料。预聚物混合料成为一种单独的产品Mc-1。

改性的Mc-1为灰白色黏稠液体，能很好地溶于烷烃中，其密度（20 ℃下）为1.05×1.10g/ml，用b3-4黏度计测定的黏度（流出时间）≥20 s，产品呈碱性反应，pH=9～12。

用DFS Thermo Electron corporation分析仪（美国产）对Mc-1液态产品进行了色谱-质谱分析。电离法用的是电子轰击。电离法电子的能量为70 ev，离子源的温度280 ℃。使用了毛细管圆柱体Db-5MS，长30 m，直径0.254 mm。气体的载体——氦。处理质谱分析数据时使用了Xcalibur谱图，试样是试验对象与苯的混合物（比例约为1:100）。用色谱-质谱法监测苯的纯度。

表1中列出了用色谱-质谱法鉴定的同一组份。根据产品中同一组份含量较多的部份（按吸收峰的面积）来选择表1中所列的同一组份。

图2为Mc-1产品的色谱-质谱图。

图1 硅橡胶分解示意图（推测）

图2 MC-1的色谱-质谱图（主要波峰部分）

表1 试样（MC-1）的色谱-质谱分析研究结果

图3 在Multimode V(Veeco)探测显微镜上获得的MC-1照片

研究结果表明，产品Mc-1中约含37%四乙氧基硅烷，其余部分为二甲基硅氧烷与乙氧基环状硅氧烷的混合物。无论是Mc-1，还是分离出来的环状硅氧烷都可单独使用。

环状二有机硅氧烷（主要为三聚体及四聚体）被用于生产有机硅橡胶及液体有机硅化物。

用碱对环状硅氧烷进行聚合是合成特定结构有机硅共聚物的简便方法。在工业上此法用于生产硅橡胶cKTb、cKTb、cKTb-1及cKTH等。

对Mc-1的废料进行再加工，产品的粒度约为1500 nm。这些颗粒物趋向于组合成大小为数十微米的大的结构体系。在分析试样的最大可能粒度时，用统计方法测定的粒子平均尺寸为1150 nm，曾观察到有巨大粒子（达4000 nm）存在。图3为用原子探测显微镜获得的图像。

Mc-1主要用作涂料、沥青、水泥及灰泥的憎水添加剂和增塑剂。

Mc-1与灰泥及水泥浆液有良好的相溶性。与沥青混合时，必须加入烷烃溶剂，或者对其进行加热。

往涂料中加入Mc-1，可使前者亮丽的表面具有憎水性，延长涂料的使用寿命。

此外，“becto”公司还研究了将Mc-1与水分散体涂料及水基型防护涂层共混的问题。

例如，“becto”公司生产的水基型硅氧烷丙烯基组分材料是硅氧烷的水基乳液。甚至在剧烈的大气作用下，该组分材料仍可预防物品表面被浸湿，使物品表面保持透气性。与此同时，耐寒性大大提高，且可防止细菌、腐败物、霉菌及青苔等的污染。

[1]Каримоъа Д Р. перераБоtка оtходов силиконоых резин[J]. Промышиенное произвоясtво и использованиеэласmомеров, 2011(4):55-58.

[责任编辑：张启跃]

溶聚丁苯橡胶在乘用车轮胎低碳化中的应用技术开发与产业化

山东金宇实业股份有限公司和青岛科技大学合作完成的“国产溶聚丁苯橡胶在乘用车轮胎低碳化中的应用技术开发与产业化”项目，于2014年11月通过科技成果鉴定。专家一致认为，该项目整体达到国际先进水平。

据悉，长期以来，国产溶聚丁苯橡胶缺乏配套应用技术，国内轮胎企业严重依赖进口，导致成本过高。该项目通过对国产溶聚丁苯橡胶的微观结构分析及其配方与工艺优化研究，在国内轮胎行业率先开发了具有自主知识产权的绿色轮胎胎面胶配方和低温连续混炼成套工艺与装备，攻克了国产溶聚丁苯橡胶在轮胎制造中的应用这一难题。利用该项技术开发的轮胎抗湿滑性和滚动阻力分别达到欧盟燃料标签法的B级和C级水平，使进口溶聚丁苯橡胶大幅降价。

目前，该项技术已在山东金宇实业股份有限公司实现产业化，成功替代了进口溶聚丁苯橡胶，可为企业每年节约成本2000多万元。 (钱伯章)

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2013-06-28

江畹兰（1934 — ），女，湖北省仙桃市人。1960年毕业于前苏联莫斯科罗蒙诺索夫精细化工学院。现任华南理工大学教授，从事聚合物结构与变化的研究。