韩洪伟 于江升 天津市万达轮胎集团有限公司 300402
周 洪 刘志勇 江苏中宏环保科技有限公司 214437
摘要:研究速溶流体黑金橡胶在轮胎胶料中的应用。
结果表明:在配方中通过不同比例替代传统操作油,可以显著提高胶料的拉伸性能。
在胎面胶中使用时,对提高磨耗、降低生热和改善抗湿滑性能均有积极作用。
速溶流体黑金橡胶作为一种环保改性新材料,可减少废弃物的排放,节约原材料的使用,有效降低轮胎制作成本。
关键词:拉伸性能、磨耗、环保改性、成本
1 实验
1.1 主要原材料
天然橡胶,STR20,泰国产品;镍系丁二烯橡胶,牌号BR9000,中国石油天然气股份有限公司大庆石化分公司;
乳聚丁苯,牌号SBR1723,中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司橡胶厂;
炭黑,牌号N234,江西黑猫炭黑股份有限公司;环保芳烃油,牌号V500,宁波汉圣化工有限公司产品;速溶流体黑金橡胶,山西宏辉新材料科技有限公司
1.2 试验配方
试验胎面配方如表1所示,其中速溶流体黑金橡胶,分别代替配方中环保芳烃油量的30%、50%、80%。
1.3 主要设备和仪器
XM270(4~40)型密炼机,大连橡塑机械股份有限公司产品; MFR100型自动型无转子流变仪,上海诺甲仪器仪表有限公司;
MV3L型门尼粘度仪,上海诺甲仪器仪表有限公司;GT-AI-7000S型电子式万能试验机,高铁检测仪器有限公司;
GT-7012-D型DIN磨耗试验机,高铁检测仪器有限公司; GT-7012-Q型橡胶动态切割试验机,高铁检测仪器有限公司;
RPA2025橡胶加工分析仪,上海梓萌智能机器人有限公司产品;VR-7130型动态机械分析(DMA)仪,日本UESHIMA产品。
1.4 试样制备
胶料采用3段混炼工艺,均在XM270型密炼机进行。
一段混炼工艺为:加入生胶、其他母炼胶小料和炭黑压压砣30S,转速35r/min提压砣到位清扫,温度115℃加油压压砣25S提压砣到位清扫压压砣至160℃排胶;
二段混炼工艺为:加入一段母炼胶压压砣40S,转速30 r/min提压砣到位清扫压压砣至160℃排胶。
三段混炼工艺为:加入二段母炼胶和终炼胶小料压压砣40S,转速25 r/min提压砣到位清扫压压砣至100℃排胶。
1.5性能分析
(1)加工性能。采用RPA测试混炼胶的损耗因子tanδ,测试条件为:温度100℃,频率0.1HZ,应变扫描0.7~1256%。
(2)动态力学性能。采用DMA仪进行测试,测试条件为:频率10HZ,动应变0.25%,温度扫描-60~80℃。
(3)动态切割性能:使用橡胶动态切割试验机测试切割质量损失率。
(4)环保性能:使用核磁共振仪(NMR)测试Bbay质子。
(5)其他性能均按照相应的国家标准或企业标准进行测试。
2 结果与讨论
2.1 硫化特性
胶料的硫化特性如表2所示。
从表2可以看出:速溶黑金橡胶不同比例替代环保芳烃油后,对门尼粘度、焦烧时间几乎无影响。
随着替代比例的增加,流变仪大转矩MH增加,这与速溶流体黑金橡胶材料中含有橡胶烃有关。
2.2物理性能
胶料的物理性能如表3所示
从表3可以看出:速溶流体黑金橡胶的加入,可以提高胶料的拉伸强度和定伸,随着用量增加扯断伸长率有下降趋势,实际应用中可根据性能需求制定合适的替代比例。
可有效提高胎面的磨耗性能,并对撕裂性能有改善。老化后拉伸性能保持较好。
2.3 动态性能
胶料动态性能如表4、图1所示
从表4中可以看出:速溶流体黑金橡胶后加入后,可以保持玻璃化转变温度
基本不变,提高了0℃下的tanδ,降低60℃下的tanδ。DMA数据表明对提高胶料的抗湿滑性能和降低生热均有积极作用。
2.4 低温性能
硫化胶低温(-30℃)停放下的硬度增长如表5:
从表5中可以看出:速溶流体黑金橡胶加入后,硫化胶在低温-30℃的停放条件下,邵尔A硬度增加几乎一致,不影响胶料的低温性能。
2.5 动态耐切割性能
硫化胶动态切割质量损失率如表6:
从表6中可以看出:速溶流体黑金橡胶的加入,可改善胶料的耐切割性能。
2.6加工性能
未硫化胶的损耗因子曲线如图2:
从图2中可以看出:使用RPA测得的数据表明,随着速溶流体黑金橡胶的使用比例增加,tanδ增大,对降低胎面挤出口型膨胀率有积极影响,这应与速溶流体黑金橡胶的使用提高了胶料的分散有关。
2.7环保性能
硫化胶的环保指标SVHC和Hbay含量如表7:
从表中7可以看出:速溶流体黑金橡胶作为一种环保新材料,不同比例替代环保芳烃油后,SVHC和Hbay均满足环保要求。
3 结论
速溶流体黑金橡胶替代传统操作油应用到胎面配方中,能够改善胶料的物理性能,对加工性能及动态机械性能均有积极作用,可提高磨耗性能和抗湿滑性能,降低滚阻阻力。
速溶流体黑金橡胶具有环保改性属性,相比传统操作油具有成本优势,可以提高社会经济效益,促进经济发展的可持续性。
文章来源:轮胎世界网
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