[发明专利]一种在线表征再生胶门尼黏度的测试方法及其装置与应用

说明书

技术领域

本发明涉及对废旧橡胶(如废旧轮胎胶)粉或粒进行脱硫制备再生胶的过程，特别涉及一种在线表征连续挤出脱硫制备的再生胶门尼黏度的测试方法及其装置与应用。

背景技术

我国是世界上最大的橡胶材料消费国，也是最大的废旧橡胶产生国。与塑料垃圾袋、一次性饭盒的“白色污染”并存的，是废旧橡胶尤其是废旧轮胎形成的“黑色污染”。在大量废旧橡胶需要处理和市场对橡胶材料需求日益增加的情况下，对废旧橡胶再生技术的研究显得越来越重要。对废旧橡胶进行再生的技术有开炼机脱硫、螺旋(包括单螺旋和双螺旋)高温连续脱硫、挤出机连续脱硫、微波脱硫和超声波脱硫等。

采用挤出机(包括单螺杆和双螺杆挤出机)在剪切力场、温度场和再生剂的共同作用下，可对废旧橡胶进行连续脱硫，缩短脱硫时间，提高生产效率，但存在的一个问题是难以对制备的再生胶的门尼黏度进行调控。目前在连续挤出脱硫生产中，一般是通过离线的方式对再生胶门尼黏度进行调控，即从挤出机头出口处取出再生胶样品，然后采用圆盘剪切黏度计测定再生胶样品的门尼黏度，根据测定的门尼黏度确定是否需要改变加工参数(如机筒温度、螺杆转速等)。这种方式存在滞后现象，难以及时调控再生胶的门尼黏度，会降低再生胶的合格率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对连续挤出脱硫制备的再生胶，提供一种在线表征再生胶门尼黏度的测试方法。

本发明的另一目的在于提供一种用于上述方法的在线表征再生胶门尼黏度的测试装置。

本发明的又一目的在于提供上述在线表征再生胶门尼黏度的测试方法的应用。

本发明的技术方案为：在线表征连续挤出脱硫制备的再生胶门尼黏度的测试方法的原理如下：橡胶交联网络中的碳-硫键和硫-硫键的键能要比碳-碳主链的键能低，因此，通过适当控制挤出机的剪切力和温度，在尽可能少地打断废旧橡胶中碳-碳主链的情况下，尽可能多地打断碳-硫键和硫-硫键，可取得好的脱硫效果、合适的再生胶门尼黏度和高的再生胶性能；把胶料温度控制在一定范围内时，其提高可使废旧橡胶交联网络中较多的碳-硫键和硫-硫键发生断裂，从而降低再生胶的门尼黏度，即再生胶门尼黏度与胶料温度之间存在对应关系；这样，在建立这两者之间的定量关系后，通过在线测量胶料温度，即可获得该胶料温度下对应的再生胶门尼黏度。

基于上述原理，本发明建立一种在线表征再生胶门尼黏度的测试方法，具体如下：把胶料温度控制在预设的温度范围内时，先建立再生胶门尼黏度与胶料温度之间的定量关系方程式，然后通过温度测量组件在线测量胶料温度，再通过定量关系方程式计算对应的再生胶门尼黏度。

建立所述再生胶门尼黏度与胶料温度之间的定量关系方程式时，其方法具体为：在预设的范围内改变挤出机中的胶料温度，并通过温度测量组件测量挤出机出口处的胶料温度，同时从机头出口处取出再生胶样品，采用圆盘剪切黏度计测定再生胶样品的门尼黏度；然后绘出再生胶门尼黏度与胶料温度之间的关系曲线并进行拟合，从而获得再生胶门尼黏度与胶料温度之间的定量关系方程式。

其中，所述温度测量组件每采集一次胶料温度，从机头出口处对应取出5个再生胶样品。

所述温度测量组件采集5～10次胶料温度，采集的间隔时间为15～30min。

所述预设的温度范围为170～270℃；

所述再生胶门尼黏度与胶料温度之间的定量关系方程式是通过Origin软件拟合获得的，其表达式为：其中，为再生胶的门尼黏度；a、b和c是通过拟合获得的与再生胶性能相关的常数；T为胶料温度，T的单位为℃。

本发明一种用于上述方法的在线表征再生胶门尼黏度的测试装置，包括连接体、温度测量组件、计算机、加热套和螺钉，连接体设于挤出机机筒与机头之间，连接体一端通过螺钉与挤出机机筒连接，连接体另一端通过螺钉与机头连接，连接体外周设有加热套，温度测量组件伸入连接体内的流道中，温度测量组件与计算机信号连接。

其中，温度测量组件可采用以下2种形式：

(1)所述温度测量组件包括温度传感器和电机，温度传感器为探头伸出式的温度传感器，温度传感器顶部设置电机，温度传感器的探头穿过加热套和连接体后，插入连接体内的流道中。温度传感器穿过连接体后，其探头插入连接体流道中的胶料内，以连续、准确地测量胶料温度；温度传感器由其顶部的电机驱动，可调节其探头插入胶料内的深度，还可在开始工作时(此时胶料温度较低)使探头退回以避免其发生弯曲；计算机用于显示、记录温度传感器所测量的温度，并向电机发出驱动指令。