一種改善不溶性硫磺分散性的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種不溶性硫磺的處理方法，具體涉及一種改善不溶性硫磺分散性的方法。
【背景技術】
[0002]不溶性硫磺是普通硫磺經熱聚合而得的、不溶于二硫化碳的聚合硫，作為一種橡膠工業(yè)的高級促進劑和硫化交聯(lián)劑，具有不噴霜、提高多層橡膠制品各層間的粘合強度、有效減少膠料存放時焦燒現(xiàn)象等優(yōu)點。在輪胎生產中，特別是在汽車全鋼絲子午輪胎的生產中，是必不可少的重要原料。
[0003]與普通硫磺相比，不溶性硫磺在橡膠中分散性能較差，而分散性直接影響橡膠制品的力學和耐磨性能。所以分散性是評價不溶性硫磺性能的關鍵指標。影響不溶性硫磺分散性的主要因素包括:分子量大小，粒徑大小及粒子形狀，充油量以及混煉工藝。
[0004]不溶性硫磺的基本生產工藝流程均可分為以下步驟:硫磺熔融升溫、急冷、固化、萃取、過濾、干燥、篩分、充油。其中不溶性硫磺充油除了可以降低產品粉塵飛揚外，還可以提高產品的分散性。通過高倍的電子顯微鏡觀察不溶性硫磺粒子微觀結構，可以發(fā)現(xiàn)不溶性硫磺粒子表面是不規(guī)則的帶有孔隙的絮狀結構。產品填充油的相當部分進入產品絮狀結構的孔隙內，造成產品充油效果較差。在同等充油量下，需要提高產品充油效果，增加產品油潤程度，從而提高產品分散性。
[0005]目前，已經有人對提供不溶性硫磺分散性的方法進行了研宄，比如中國專利CN103303873A中公開了一種生產高分散不溶性硫磺的方法，該方法在熔硫時加入硫磺質量
0.1-0.2%的三聚磷酸鈉粉末、0.1-0.2%的硬脂酸鋅、0.1-0.2%的淀法白炭黑、1-1.2%的防焦劑、0.1-0.2%的木質素磺酸鹽，攪拌后進行升溫等后續(xù)生產流程。該專利在前期熔硫時加入提高分散性物質，容易造成在后期萃取過程中被大量溶劑洗滌，加入的大部分分散性物質溶解進入溶劑，影響分散劑使用效果。
[0006]CN1033303874A在熔硫時加入硫磺質量1_2%的明礬粉末來提高最終產品分散性，但明礬最后會進入產品，會明顯增高產品的灰分含量，造成產品灰分超標。國標規(guī)定灰分含量不高于0.3%。
[0007]CN102732064A提到在不溶性硫磺粉中加入0.1-5%的水溶性高分子材料通過水溶后進行粉末包覆來提高產品分散性，水溶性高分子材料包括:直鏈淀粉、支鏈淀粉、改下淀粉、環(huán)糊精、明膠、瓜爾膠、蒼耳膠、果膠、阿拉伯膠、黃原膠、角豆膠。但這些水溶性高分子材料多具有羥基等極性基團，而不溶性硫磺為非極性很強的產品，水溶性高分子很難對其進行很好的包覆，起到助分散的效果受到影響。
[0008]CN101712010A提到將粗顆粒狀不溶性硫磺通過調整加料速度和分級輪轉速控制粉碎物料的粒徑在120-150um。同等質量的不溶性硫磺加入量，粒徑較大的不溶性硫磺產品參與硫化的橡膠制品性能較差，該專利用此方法來改善了產品的性能，但是粒徑小的不溶性硫磺相對較大的不溶性硫磺顆粒不容易在橡膠中進行分散，所以該專利在來提高產品性能同時降低了分散性。
[0009]CN102352129A提到在不溶性硫磺干燥工序中加入材料包覆劑提高分散性，包覆劑加入量為0.1_5%，加入的材料包覆劑包括:硬脂酸、石蠟、EVA樹脂、羥丙基乙基纖維素、聚乙二醇、聚乙烯醇縮醛類樹脂、聚乙烯類樹脂、天然橡膠、聚硫橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠等。該專利將材料包覆劑用有機溶劑溶解，然后加入不溶性硫磺中對不溶性硫磺進行包覆，然后干燥冷凝回收有機溶劑，干燥后的不溶性硫磺進行充油。該專利使用有機溶劑溶解包覆劑來改善產品分散性，需要對有機溶劑進行回收，同時增加產品干燥成本，所以生產成本較高；且由于有機溶劑的使用，使用過程中溶劑的無組織揮發(fā)對環(huán)境造成污染，不利于大規(guī)模生產。

【發(fā)明內容】

[0010]針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提供了一種改善不溶性硫磺分散性的方法，特別適用于充油型不溶性硫磺產品分散性的改善，該方法簡便易行，能夠避免有機溶劑的使用，提高了不溶性硫磺的充油效果，增加了不溶性硫磺的油潤程度，從而提高不溶性硫磺的分散性。
[0011]本發(fā)明技術方案如下:
一種改善不溶性硫磺分散性的方法，包括以下步驟:選擇熔點或軟化點在40-100°C的有機物作為分散性材料，在不溶性硫磺充油前，加熱使分散性材料保持熔融態(tài)，然后將熔融的分散性材料以霧狀均勻噴至不溶性硫磺表面，對不溶性硫磺表面的微孔進行填封，待分散性材料與不溶性硫磺充分混合后再進行充油。
[0012]上述方法中，利用霧狀的分散性材料進入不溶性硫磺表面的微孔中，對微孔進行填封，通過填封的方式減少充油時填充油進入不溶性硫磺的微孔中的量，提高產品油潤性，使分散性增強。所述填封的意思是填充封閉。
[0013]上述方法中，通過噴嘴使熔融態(tài)分散性材料以霧狀均勻加入到不溶性硫磺中。此種加入方式避免了有機溶劑的使用，且不溶性硫磺與分散性材料的接觸更為均勻、充分，有利于分散性材料對不溶性硫磺的充分填封。
[0014]本發(fā)明因為采用直接將加熱熔融的分散性材料噴入不溶性硫磺中的方式對不溶性硫磺進行填封，因此對分散性材料的選擇需要嚴格要求。首先，分散性材料需要能夠熔融，以便噴霧使用；其次，分散性材料的熔點或軟化點不能太高，否則高溫的分散性材料噴到不溶性硫磺表面會對不溶性硫磺性能不利。因此，本發(fā)明選擇熔點或軟化點為40-100°C的有機物作為分散性材料，優(yōu)選的，選擇熔點或軟化點為50-90°C的有機物作為分散性材料。
[0015]本發(fā)明所述分散性材料優(yōu)選為熔點或軟化點為40-100°C的下述材料:石蠟、硬脂酸、EVA樹脂、聚乙二醇、聚乙烯類樹脂、甘油酯、氫化油和季戊四醇酯中的一種或幾種。
[0016]上述方法中，所述分散性材料為不溶性硫磺質量的0.1%_5%，優(yōu)選為0.5%_2%，更優(yōu)選1_2%。
[0017]上述方法中，噴入分散性材料的同時，對不溶性硫磺進行攪拌，使分散性材料與不溶性硫磺充分接觸。
[0018]上述方法中，分散性材料以霧狀加入到不溶性硫磺的時間優(yōu)選5-30分鐘。
[0019]上述方法中，分散性材料加入完后，混合攪拌5-30min后再充油，使分散性材料與不溶性硫磺充分接觸。
[0020]上述方法中，熔融態(tài)分散性材料與不溶性硫磺混合過程需要在30_40°C的低溫下進行，使噴到不溶性硫磺表面的分散性材料冷卻。冷卻可以通過設備冷卻夾套或帶有冷卻功能的攪拌裝置來實現(xiàn)。
[0021 ] 上述方法中，熔融態(tài)分散性材料以霧狀加入到不溶性硫磺中，加入的同時對不溶性硫磺進行降溫，使其溫度保持在30-40°C，加入完成后繼續(xù)在此溫度下攪拌5-30min后再充油。
[0022]本發(fā)明通過界定改善分散性材料的熔點或軟化點，充油前將分散性材料以熔融態(tài)噴霧方式加入，而非以有機溶劑溶解方式加入，能夠避免有機溶劑的使用，也減少了有機溶劑的回收步驟，減少了資源和能源的消耗，同時簡單易行，有利于提高生產效率。
[0023]本發(fā)明由于使用了常溫為固態(tài)的分散性材料進行不溶性硫磺粒子的微孔處理，分散性材料進入微孔方便，在微孔中的附著力強，對微孔具有很好的填充封閉作用。經處理后，不溶性硫磺填充油進入微孔的幾率明顯降低，不溶性硫磺充油油潤性明顯增加，分散性得到顯著改善。
【具體實施方式】
[0024]以下通過具體實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。但這些具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]實施例1
向帶有夾套的臥式雙螺帶攪拌混合機內加入4000千克經過篩分后的不溶性硫磺粉末，在29轉/分的攪拌轉速下，熔融態(tài)62#石蠟(熔點62°C)通過帶有保溫夾套的液下泵、質量流量計和噴嘴向混合機內定量加入60千克，石蠟溫度70°C，調節(jié)閥門開度控制熔融態(tài)石蠟加入時間為10分鐘。攪拌混合機攪拌軸及雙層螺帶為中空，加入石蠟的同時，通過攪拌軸、雙層螺帶以及混合機夾套通入冷卻循環(huán)水對混合機中的物料降溫，保持物料溫度在30-40°C。石蠟加完后繼續(xù)在此溫度下攪拌20分鐘，然后通過環(huán)烷油噴嘴向混合機內加入940千克環(huán)烷油進行填充混合，混合30分鐘后充油完成。
[0026]為了測試本發(fā)明方法所得產品的分散性，同時設立不用本發(fā)明分散性材料進行處理的對照實驗，對照實驗為:將4000千克經過篩分后的不溶性硫磺粉末加入混合機內，不經過分散性材料處理直接通過