本篇是專業(yè)性很強(qiáng)的內(nèi)容。力求用大白話將其中的原理講清楚。
上個月到總公司交流學(xué)習(xí)，其中一項是降低膠料門尼粘度。本文將討論什么是門尼粘度、降低門尼粘度的兩種方式、化學(xué)方存在的問題。
什么是門尼粘度
百度百科：門尼粘度(Mooney viscosity)又稱轉(zhuǎn)動(門尼) 粘度，是用門尼粘度計測定的數(shù)值，基本上可以反映合成橡膠的聚合度與分子量。門尼粘度計是一個標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)子，以恒定的轉(zhuǎn)速（一般2轉(zhuǎn)/分），在密閉室的試樣中轉(zhuǎn)動。
門尼粘度反映橡膠加工性能的好壞和分子量高低及分布范圍寬窄。門尼粘度高膠料不易混煉均勻，擠出加工難。門尼粘度高的膠料其分子量高、分布范圍寬。門尼粘度低膠料易粘輥，其分子量低、分布范圍窄。門尼粘度過低則硫化后制品的拉伸強(qiáng)度低。
我國通常以ML100℃1+4或MS100℃1+4來區(qū)分不同測試條件。其中M表示門尼，L表示用大轉(zhuǎn)子，S表示用小轉(zhuǎn)子。1表示預(yù)熱1分鐘，4表示試驗4分鐘。門尼數(shù)值越大，表示粘度越大，其可塑性越低，加工性越差。
為了保證膠料正常生產(chǎn)，配方工程師和工藝技術(shù)人員要規(guī)定各生產(chǎn)膠料的門尼粘度范圍。超出規(guī)定上限的膠料都不能使用或勉強(qiáng)使用也容易出現(xiàn)不良品。所以，降低膠料門尼粘度是配方工程師和工藝技術(shù)人員必須要掌握的一項基本技能。
降低門尼粘度的兩種主要方式
通常，配方工程師會增加塑解劑的方式來降低膠料門尼粘度。其原理是通過塑解劑將天然膠的長分子鏈打斷成小分子鏈。正常情況下，門尼粘度的下降幅度與塑解劑的用量多少成正比關(guān)系。比如，添加300克塑解劑，門尼粘度下降5。添加600克，門尼粘度下降10。所以，當(dāng)膠料的門尼粘度太高，配方工程師或工藝技術(shù)人員會增加塑解劑的用量讓門尼粘度顯著降低，達(dá)到預(yù)期范圍。
以上是化學(xué)方式降低膠料門尼粘度，還有一種方式是物理方式。物理方式就是用機(jī)械剪切力來將天然膠的大分子鏈打斷成小分子鏈從而降低門尼粘度。
以上兩種方式各有優(yōu)缺點?；瘜W(xué)方式門尼粘度下降效果明顯，成本低，但對分子鏈破壞嚴(yán)重，導(dǎo)致膠料和橡膠成品的性能受影響。物理方式的門尼粘度下降幅度小，成本高，但對分子鏈破壞小，膠料和橡膠成品的性能影響小。具體選擇哪一種，方式需要權(quán)衡工廠利益，工程師的習(xí)慣等。
化學(xué)方式存在的問題
根據(jù)了解，化學(xué)方式降低門尼粘度存在一個主要問題是將塑解劑與防老劑放在一起加入。防老劑是防止膠料氧化、老化的化學(xué)藥品，篇幅原因，此處不再贅述。簡單講，塑解劑是將大分子鏈打斷成小分子鏈，而防老劑是阻止分子鏈斷裂。因此，將兩者在一起加入，實質(zhì)是讓塑解劑和防老劑與天然膠分子鏈進(jìn)行進(jìn)攻與防守的消耗戰(zhàn)。這樣的組合方式，不但起不到降低門尼粘度效果，反而會加快防老劑的消耗。更有甚者，配方工程師和工藝技術(shù)人員錯誤地認(rèn)為門尼粘度下降不達(dá)預(yù)期，就拼命增加塑解劑的量，比如正常情況下加400克，特殊情況下就800克，甚者1200克，我有見過加1500克的。
塑解劑對橡膠分子鏈的破壞極其嚴(yán)重，尤其是在高溫（165-185℃）狀態(tài)下。塑解劑的用量有嚴(yán)格的規(guī)定，比如不能超過400克。盲目增加塑解劑用量的方式嚴(yán)格禁止的。
造成上訴問題的原因是很多配方工程師和工藝技術(shù)人員根本不知道塑解劑不能與防老劑一起加入這一基本常識。
要想解決這一問題，只需將塑解劑與防老劑分開加入即可。當(dāng)然防老劑在塑解劑之后加入帶來的其他問題，則可以通過簡單工藝調(diào)整來實現(xiàn)。
小結(jié)
