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(dāng)前配方設(shè)計和調(diào)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(nèi)外輪胎生產(chǎn)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(yīng)用效果。
1實(shí)驗
1.1主要原材料增塑劑A,外觀為米黃色片狀物,化學(xué)分析結(jié)果見表1,武漢市徑河化工廠產(chǎn)品。
1.2配方試驗配方為:生膠100;硫化劑1.0;促進(jìn)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(chǎn)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(shè)備XK 160型開煉機(jī),廣東湛江機(jī)械廠產(chǎn)品;R 100S型硫化儀和T 10型拉力試驗機(jī),美國孟山都公司產(chǎn)品;MH 74型磨耗試驗機(jī),浙江橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品;ZND 1型門尼粘度計,上海橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品。
1.4性能測試?yán)鞆?qiáng)度、撕裂強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)測試。
2結(jié)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(yīng)用的小配合試驗結(jié)果見表2。從表2可以看出,與生產(chǎn)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(zhuǎn)矩和最小轉(zhuǎn)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(fā)生復(fù)雜化學(xué)反應(yīng),加速了硫化過程中橡膠分子交聯(lián),即加快了硫化反應(yīng)速度的結(jié)果;在硫化膠物理性能方面,試驗配方膠料的拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長率、300%定伸應(yīng)力、邵爾A型硬度和撕裂強(qiáng)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(lián)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(chǎn)配方膠料均采用F270密煉機(jī)進(jìn)行三段混煉。由于試驗配方膠料的門尼粘度值較生產(chǎn)配方膠料低,因此調(diào)整了試驗配方膠料各段混煉的混煉工藝參數(shù)(見表3),各段混煉中密煉機(jī)的功率消耗情況如圖1所示。從表3可以看出,與生產(chǎn)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(chǎn)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?zāi)z料物理性能見表4。從表4可以看出,與生產(chǎn)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(jié)果基本吻合。
2.2.3擠出工藝性能在預(yù)熱、供膠和擠出機(jī)各部件操作情況相同的條件下,試驗配方膠料和生產(chǎn)配方膠料的胎面擠出工藝參數(shù)見表5。從表5可以看出,與生產(chǎn)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(shí)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(zhì)量穩(wěn)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(jié)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(zhì)量。
