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(gè)月到總公司交流學(xué)習(xí)，其中一項(xiàng)是降低膠料門(mén)尼粘度。本文將討論什么是門(mén)尼粘度、降低門(mén)尼粘度的兩種方式、化學(xué)方存在的問(wèn)題。
什么是門(mén)尼粘度
百度百科：門(mén)尼粘度(Mooney viscosity)又稱轉(zhuǎn)動(dòng)(門(mén)尼) 粘度，是用門(mén)尼粘度計(jì)測(cè)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(mén)尼粘度計(jì)是一個(gè)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(dòng)。
門(mén)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(mén)尼粘度高膠料不易混煉均勻，擠出加工難。門(mén)尼粘度高的膠料其分子量高、分布范圍寬。門(mén)尼粘度低膠料易粘輥，其分子量低、分布范圍窄。門(mén)尼粘度過(guò)低則硫化后制品的拉伸強(qiáng)度低。
我國(guó)通常以ML100℃1+4或MS100℃1+4來(lái)區(qū)分不同測(cè)試條件。其中M表示門(mén)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(yàn)4分鐘。門(mén)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(mén)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(mén)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(xiàng)基本技能。
降低門(mén)尼粘度的兩種主要方式
通常，配方工程師會(huì)增加塑解劑的方式來(lái)降低膠料門(mén)尼粘度。其原理是通過(guò)塑解劑將天然膠的長(zhǎng)分子鏈打斷成小分子鏈。正常情況下，門(mén)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(mén)尼粘度下降5。添加600克，門(mén)尼粘度下降10。所以，當(dāng)膠料的門(mén)尼粘度太高，配方工程師或工藝技術(shù)人員會(huì)增加塑解劑的用量讓門(mén)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(mén)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(lái)將天然膠的大分子鏈打斷成小分子鏈從而降低門(mén)尼粘度。
以上兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。化學(xué)方式門(mén)尼粘度下降效果明顯，成本低，但對(duì)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(mén)尼粘度下降幅度小，成本高，但對(duì)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(wèn)題
根據(jù)了解，化學(xué)方式降低門(mén)尼粘度存在一個(gè)主要問(wèn)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(jiǎn)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(shí)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(mén)尼粘度效果，反而會(huì)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(cuò)誤地認(rèn)為門(mén)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(jiàn)過(guò)加1500克的。
塑解劑對(duì)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(guò)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(wèn)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(shí)。
要想解決這一問(wèn)題，只需將塑解劑與防老劑分開(kāi)加入即可。當(dāng)然防老劑在塑解劑之后加入帶來(lái)的其他問(wèn)題，則可以通過(guò)簡(jiǎn)單工藝調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)。
小結(jié)
本文討論了化學(xué)方式降低門(mén)尼粘度存在的問(wèn)題，解決這一問(wèn)題的方法是將塑解劑與防老劑分開(kāi)加入。
