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。介紹了反應機理及工藝流程,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,鋼桶制造業的生產水平已相當高,采用優質密封膠提高密封效果,是進一步提高鋼桶貯運質量的一種良好途徑。我國自80年代才開始研制鋼桶封口密封膠,目前雖有了很大發展,但仍存在不少問題。隨著進出口貿易日益發展,我國包裝行業已引進了國外制桶流水線,對密封膠的要求越來越高,為適應市場需要,進一步提高我國鋼桶包裝質量,我院應廣大廠家要求,開發了耐多種溶劑的鋼桶密封膠的研制工作。

2 實驗部分

2.1 反應機理

(1)促進劑與氧化鋅反應生成鋅鹽

2R3C-SH+ZnO→(R3CS)2Zn+H2O

(2)鋅鹽與硫反應生成二硫化物

(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

上述各步反應在膠乳狀態進行,而且是一個固-固相反應。因此這是一個較為復雜的反應過程。為了使上述各步反應得以順利進行,必須使各種助劑充分研磨和分散,然后通過液相的擴散作用,使助劑的顆粒吸附在膠乳粒子表面上,進一步滲透到膠乳粒子內部,在一定溫度下才可能發生硫化反應。所以膠乳的表面性質、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鍵,即助劑細度、必要的攪拌、適當的硫化溫度和時間。

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

為保證擴散速度和反應溫度的均勻,攪拌是必要的。攪拌速度太快,易產生凝膠而破乳,太慢則達不到以上目的。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行了生產,產品達到質量標準,工藝是合理可行的。

3 結果與討論

3.1 pH值

本密封膠采用膠乳作主體材料,當pH值小于9時,膠乳不穩定,而且在硫化過程中易產生顆粒,甚至破乳。為保證膠乳穩定,必須調節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。

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。當密封膠的硫化程度達四末時耐溶劑性最H。

3.3 固含量

固含量是密封膠的一個重要的指標。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,影響生產效率。因而固含量越高越好。考慮到價格因素以及對其他性能指標的影響,密封膠的固含量應大于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。可以看到密封膠在多種溶劑(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量。數據見表2。

3.6 干膠膜物理性能

對密封膠而言,干膠膜強度越大,粘接力越強,粘接越牢固,伸長率大,彈性好,密封膠適應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,粘度隨著貯存時間的增加而稍有增加,但仍在指標要求范圍之內,能夠滿足使用要求。

3.8 毒性實驗

密封膠小鼠急性經口LD50>1000mg/kg,按化學物質急性毒性分級標準,密封膠屬實際無毒物質,可以用于食品包裝桶的密封。

3.9 綜合性能及應用試驗

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

4 結論

(1)密封膠生產工藝簡便,產品質量穩定,生產過程無三廢污染。

(2)密封膠不含有機溶劑,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)密封膠經廠家試用,效果良好,用戶滿意。