湖北钢桶：钢桶密封胶的研制

【摘要】叙述了以胶乳为主体材料研制成的钢桶密封胶。介绍了反应机理及工艺流程,讨论了pH值、固含量、粘度等对密封胶性能的影响。

1 前言

钢桶密封胶是防止钢桶渗漏必不可少的填料。目前,钢桶制造业的生产水平已相当高,采用优质密封胶提高密封效果,是进一步提高钢桶贮运质量的一种良好途径。我国自80年代才开始研制钢桶封口密封胶,目前虽有了很大发展,但仍存在不少问题。随着进出口贸易日益发展,我国包装行业已引进了国外制桶流水线,对密封胶的要求越来越高,为适应市场需要,进一步提高我国钢桶包装质量,我院应广大厂家要求,开发了耐多种溶剂的钢桶密封胶的研制工作。

2 实验部分

2.1 反应机理

(1)促进剂与氧化锌反应生成锌盐

2R3C-SH+ZnO→(R3CS)2Zn+H2O

(2)锌盐与硫反应生成二硫化物

(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)硫化反应

上述各步反应在胶乳状态进行,而且是一个固-固相反应。因此这是一个较为复杂的反应过程。为了使上述各步反应得以顺利进行,必须使各种助剂充分研磨和分散,然后通过液相的扩散作用,使助剂的颗粒吸附在胶乳粒子表面上,进一步渗透到胶乳粒子内部,在一定温度下才可能发生硫化反应。所以胶乳的表面性质、粒子大小及其分布、助剂的性能及分散状况、粒子吸附助剂的速度与助剂的扩散速度等因素对硫化过程均具有重要影响。

虽然硫化过程的影响因素很多, 但影响固-固相接触速度的因素是关键,即助剂细度、必要的搅拌、适当的硫化温度和时间。

固体助剂在配合前要进行研磨并制成水分散体。研磨细度用沉降速度来衡量,一般以8～24h内无明显分层即为合格。研磨时间一般为8～100h。

为保证扩散速度和反应温度的均匀,搅拌是必要的。搅拌速度太快,易产生凝胶而破乳,太慢则达不到以上目的。一般以10～70r/min为宜。

硫化温度与时间相互影响,硫化温度越高,硫化速度越快,硫化时间可以短一些。一般温度控制在40～80℃,时间为4～10h。

2.2 工艺流程

工艺流程简述如下:

我们采用此工艺流程进行了生产,产品达到质量标准,工艺是合理可行的。

3 结果与讨论

3.1 pH值

本密封胶采用胶乳作主体材料,当pH值小于9时,胶乳不稳定,而且在硫化过程中易产生颗粒,甚至破乳。为保证胶乳稳定,必须调节pH值大于9。但pH值过高,使用氨水多,对使用者刺激性大。因而pH值控制在10±0.5的范围内。

3.2 硫化程度

硫化程度对密封胶的耐溶剂性能影响较大。随着硫化程度的提高,密封胶的耐溶剂性增强。当密封胶的硫化程度达四末时耐溶剂性最H。

3.3 固含量

固含量是密封胶的一个重要的指标。固含量低,胶膜收缩性大,填充不饱满,影响密封效果,密封胶的干燥速度也慢,影响生产效率。因而固含量越高越好。考虑到价格因素以及对其他性能指标的影响,密封胶的固含量应大于40%。

3.4 粘度

在密封胶中,粘度受多种因素的影响,但影响最D的是增稠剂。不同的增稠剂对粘度的影响程度不同,但都是随着增稠剂用量的增加粘度逐渐变大。见表1。

在用户使用中, 对粘度一般都有一定要求,粘度太小,容易飞溅,流淌;粘度太大,流动性不好,影响生产速度,用量也增加。因此为保证密封胶既有合适的粘度,又要流动性好,粘度控制在60～360mPa·s 之间。

3.5 耐溶剂性

将密封胶试片在各类溶剂中浸泡120天,观察试片溶解情况。可以看到密封胶在多种溶剂(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。

密封胶在溶剂中不溶解,却有一定的膨胀性,堵漏性好。即使钢桶受到碰撞而轻微变形,也不会渗漏,从而提高钢桶包装质量。数据见表2。

3.6 干胶膜物理性能

对密封胶而言,干胶膜强度越大,粘接力越强,粘接越牢固,伸长率大,弹性好,密封胶适应破坏形变的能力越好,对钢桶的密封效果越好。

3.7 贮存期

密封胶的贮存期为3～6个月。在贮存期内,粘度随着贮存时间的增加而稍有增加,但仍在指标要求范围之内,能够满足使用要求。

3.8 毒性实验

密封胶小鼠急性经口LD50>1000mg/kg,按化学物质急性毒性分级标准,密封胶属实际无毒物质,可以用于食品包装桶的密封。

3.9 综合性能及应用试验

表3列出了本密封胶的各种性能指标。并与某乳胶厂生产的密封胶进行了比较。本密封胶产品曾在济南、临沂、烟台等制桶厂进行了气密、水压、耐溶剂性等试验,完全能够满足生产要求,用户对产品的质量和性能都很满意。

4 结论

(1)密封胶生产工艺简便,产品质量稳定,生产过程无三废污染。

(2)密封胶不含有机溶剂,固含量高,胶膜干后收缩小,填充饱满,并具有良好的耐溶剂性能。

(3)密封胶无毒,可用于食品包装桶密封。

(4)密封胶经厂家试用,效果良好,用户满意。