改善各種配合劑在膠料中的分散程度及提高膠料的加工性能,以降低能量消耗和提高混煉效率,是當前配方設計和調整的一個方向。由于子午線輪胎膠料對各種配合劑的分散性要求較高,膠料的混煉能量消耗較大,因此國內外輪胎生產廠家已在子午線輪胎膠料中廣泛地使用各種橡膠加工助劑。增塑劑A是一種脂肪油系增塑劑,由硬脂酸、軟脂酸、油酸、亞油酸和蔻酸等多種不飽和和飽和高級脂肪酸的鋅皂混合而成,它可改善膠料加工工藝性能,提高配合劑在膠料中的分散性,改善膠料流動性。本課題探討了增塑劑A在子午線輪胎胎面膠中的應用效果。
1實驗
1.1主要原材料增塑劑A,外觀為米黃色片狀物,化學分析結果見表1,武漢市徑河化工廠產品。
1.2配方試驗配方為:生膠100;硫化劑1.0;促進劑1.5;氧化鋅4.0;硬脂酸2.0;防老劑2.5;炭黑55.0;增塑劑A 1.5;其它0.33,合計167.83。生產配方除無增塑劑A外,其余組分與試驗配方相同。
1.3儀器與設備XK 160型開煉機,廣東湛江機械廠產品;R 100S型硫化儀和T 10型拉力試驗機,美國孟山都公司產品;MH 74型磨耗試驗機,浙江橡膠機械廠產品;ZND 1型門尼粘度計,上海橡膠機械廠產品。
1.4性能測試拉伸強度、撕裂強度、磨耗性能、邵爾A型硬度和門尼粘度分別按GB/T528—92,GB/T529—91,GB1689—89,GB/T531—92和GB/T1232—92標準測試。
2結果與討論
2.1小配合試驗增塑劑A在子午線輪胎胎面膠中應用的小配合試驗結果見表2。從表2可以看出,與生產配方膠料相比,在未硫化膠性能方面,試驗配方膠料的最大轉矩和最小轉矩略有減小,焦燒時間和硫化時間略有縮短,這是增塑劑A的不飽和鍵活性較高,與膠料中各種成分發生復雜化學反應,加速了硫化過程中橡膠分子交聯,即加快了硫化反應速度的結果;在硫化膠物理性能方面,試驗配方膠料的拉伸強度、扯斷伸長率、300%定伸應力、邵爾A型硬度和撕裂強度稍有提高,回彈值略有減小,耐磨性能和耐疲勞性能有較大幅度改善,這是增塑劑A的加入改善了各種配合劑的分散性,使橡膠大分子交聯鍵分布更均勻的緣故。
2.2大配合試驗
2.2.1混煉工藝在大配合試驗中,試驗配方膠料與生產配方膠料均采用F270密煉機進行三段混煉。由于試驗配方膠料的門尼粘度值較生產配方膠料低,因此調整了試驗配方膠料各段混煉的混煉工藝參數(見表3),各段混煉中密煉機的功率消耗情況如圖1所示。從表3可以看出,與生產配方膠料相比,試驗配方膠料的二段混煉和終煉排膠溫度均降低了5℃,一段混煉、二段混煉和終煉時間分別縮短了18%,23%和10%。從圖1可以看出,與生產配方膠料相比,試驗配方膠料的一段混煉、二段混煉和終煉功率消耗均有不同程度的降低。混煉時間縮短和功率消耗降低說明,增塑劑A的加入,增大了膠料的柔軟性和流動性,使各種配合劑分散更容易和更均勻,減小了混煉所需的剪切力,從而降低了膠料混煉的能量消耗,提高了混煉效率。
2.2.2物理性能大配合試驗膠料物理性能見表4。從表4可以看出,與生產配方膠料相比,試驗配方膠料的耐磨性能和耐疲勞性能有所提高,而其余性能變化不大。這與小配合試驗結果基本吻合。
2.2.3擠出工藝性能在預熱、供膠和擠出機各部件操作情況相同的條件下,試驗配方膠料和生產配方膠料的胎面擠出工藝參數見表5。從表5可以看出,與生產配方膠料相比,試驗配方膠料的胎面擠出溫度明顯降低。同時可以實際觀察到,試驗配方膠料的流動性更好,擠出胎面的尺寸和質量穩定性更高,且擠出胎面中部的氣孔減少,因而擠出胎面的表面更光滑和更致密,返膠率降低。
3結論在子午線輪胎胎面膠中加入1.5份增塑劑A,具有以下作用:(1)提高胎面膠的耐磨性和耐疲勞性能;(2)降低胎面膠混煉的能量消耗和提高混煉效率,平均混煉時間縮短17%左右。(3)改善胎面膠的流動性,降低胎面擠出溫度,提高了擠出胎面的質量。
