湖北鋼桶：鋼桶密封膠的研制

【摘要】敘述了以膠乳為主體材料研制成的鋼桶密封膠。介紹了反應(yīng)機(jī)理及工藝流程,討論了pH值、固含量、粘度等對密封膠性能的影響。

1 前言

鋼桶密封膠是防止鋼桶滲漏必不可少的填料。目前,鋼桶制造業(yè)的生產(chǎn)水平已相當(dāng)高,采用優(yōu)質(zhì)密封膠提高密封效果,是進(jìn)一步提高鋼桶貯運(yùn)質(zhì)量的一種良好途徑。我國自80年代才開始研制鋼桶封口密封膠,目前雖有了很大發(fā)展,但仍存在不少問題。隨著進(jìn)出口貿(mào)易日益發(fā)展,我國包裝行業(yè)已引進(jìn)了國外制桶流水線,對密封膠的要求越來越高,為適應(yīng)市場需要,進(jìn)一步提高我國鋼桶包裝質(zhì)量,我院應(yīng)廣大廠家要求,開發(fā)了耐多種溶劑的鋼桶密封膠的研制工作。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 反應(yīng)機(jī)理

(1)促進(jìn)劑與氧化鋅反應(yīng)生成鋅鹽

2R3C-SH+ZnO→(R3CS)2Zn+H2O

(2)鋅鹽與硫反應(yīng)生成二硫化物

(R3CS)2Zn+S→(R3C)2S2+ZnS

(3)二硫化物分解生成活性硫

(R3C)2S2→(R3C)2S+S〔活性〕

(4)硫化反應(yīng)

上述各步反應(yīng)在膠乳狀態(tài)進(jìn)行,而且是一個固-固相反應(yīng)。因此這是一個較為復(fù)雜的反應(yīng)過程。為了使上述各步反應(yīng)得以順利進(jìn)行,必須使各種助劑充分研磨和分散,然后通過液相的擴(kuò)散作用,使助劑的顆粒吸附在膠乳粒子表面上,進(jìn)一步滲透到膠乳粒子內(nèi)部,在一定溫度下才可能發(fā)生硫化反應(yīng)。所以膠乳的表面性質(zhì)、粒子大小及其分布、助劑的性能及分散狀況、粒子吸附助劑的速度與助劑的擴(kuò)散速度等因素對硫化過程均具有重要影響。

雖然硫化過程的影響因素很多, 但影響固-固相接觸速度的因素是關(guān)鍵,即助劑細(xì)度、必要的攪拌、適當(dāng)?shù)牧蚧瘻囟群蜁r間。

固體助劑在配合前要進(jìn)行研磨并制成水分散體。研磨細(xì)度用沉降速度來衡量,一般以8～24h內(nèi)無明顯分層即為合格。研磨時間一般為8～100h。

為保證擴(kuò)散速度和反應(yīng)溫度的均勻,攪拌是必要的。攪拌速度太快,易產(chǎn)生凝膠而破乳,太慢則達(dá)不到以上目的。一般以10～70r/min為宜。

硫化溫度與時間相互影響,硫化溫度越高,硫化速度越快,硫化時間可以短一些。一般溫度控制在40～80℃,時間為4～10h。

2.2 工藝流程

工藝流程簡述如下:

我們采用此工藝流程進(jìn)行了生產(chǎn),產(chǎn)品達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),工藝是合理可行的。

3 結(jié)果與討論

3.1 pH值

本密封膠采用膠乳作主體材料,當(dāng)pH值小于9時,膠乳不穩(wěn)定,而且在硫化過程中易產(chǎn)生顆粒,甚至破乳。為保證膠乳穩(wěn)定,必須調(diào)節(jié)pH值大于9。但pH值過高,使用氨水多,對使用者刺激性大。因而pH值控制在10±0.5的范圍內(nèi)。

3.2 硫化程度

硫化程度對密封膠的耐溶劑性能影響較大。隨著硫化程度的提高,密封膠的耐溶劑性增強(qiáng)。當(dāng)密封膠的硫化程度達(dá)四末時耐溶劑性最H。

3.3 固含量

固含量是密封膠的一個重要的指標(biāo)。固含量低,膠膜收縮性大,填充不飽滿,影響密封效果,密封膠的干燥速度也慢,影響生產(chǎn)效率。因而固含量越高越好?？紤]到價格因素以及對其他性能指標(biāo)的影響,密封膠的固含量應(yīng)大于40%。

3.4 粘度

在密封膠中,粘度受多種因素的影響,但影響最D的是增稠劑。不同的增稠劑對粘度的影響程度不同,但都是隨著增稠劑用量的增加粘度逐漸變大。見表1。

在用戶使用中, 對粘度一般都有一定要求,粘度太小,容易飛濺,流淌;粘度太大,流動性不好,影響生產(chǎn)速度,用量也增加。因此為保證密封膠既有合適的粘度,又要流動性好,粘度控制在60～360mPa·s 之間。

3.5 耐溶劑性

將密封膠試片在各類溶劑中浸泡120天,觀察試片溶解情況?？梢钥吹矫芊饽z在多種溶劑(苯、80#汽油、二氯乙烷、丙酮、乙醇、乙醚、乙酸乙酯、甘油、氨水、30%NaOH溶液、36%醋酸、冰醋酸等)中基本不溶解。

密封膠在溶劑中不溶解,卻有一定的膨脹性,堵漏性好。即使鋼桶受到碰撞而輕微變形,也不會滲漏,從而提高鋼桶包裝質(zhì)量。數(shù)據(jù)見表2。

3.6 干膠膜物理性能

對密封膠而言,干膠膜強(qiáng)度越大,粘接力越強(qiáng),粘接越牢固,伸長率大,彈性好,密封膠適應(yīng)破壞形變的能力越好,對鋼桶的密封效果越好。

3.7 貯存期

密封膠的貯存期為3～6個月。在貯存期內(nèi),粘度隨著貯存時間的增加而稍有增加,但仍在指標(biāo)要求范圍之內(nèi),能夠滿足使用要求。

3.8 毒性實(shí)驗(yàn)

密封膠小鼠急性經(jīng)口LD50>1000mg/kg,按化學(xué)物質(zhì)急性毒性分級標(biāo)準(zhǔn),密封膠屬實(shí)際無毒物質(zhì),可以用于食品包裝桶的密封。

3.9 綜合性能及應(yīng)用試驗(yàn)

表3列出了本密封膠的各種性能指標(biāo)。并與某乳膠廠生產(chǎn)的密封膠進(jìn)行了比較。本密封膠產(chǎn)品曾在濟(jì)南、臨沂、煙臺等制桶廠進(jìn)行了氣密、水壓、耐溶劑性等試驗(yàn),完全能夠滿足生產(chǎn)要求,用戶對產(chǎn)品的質(zhì)量和性能都很滿意。

4 結(jié)論

(1)密封膠生產(chǎn)工藝簡便,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,生產(chǎn)過程無三廢污染。

(2)密封膠不含有機(jī)溶劑,固含量高,膠膜干后收縮小,填充飽滿,并具有良好的耐溶劑性能。

(3)密封膠無毒,可用于食品包裝桶密封。

(4)密封膠經(jīng)廠家試用,效果良好,用戶滿意。