改善各种配合剂在胶料中的分散程度及提高胶料的加工性能,以降低能量消耗和提高混炼效率,是当前配方设计和调整的一个方向。由于子午线轮胎胶料对各种配合剂的分散性要求较高,胶料的混炼能量消耗较大,因此国内外轮胎生产厂家已在子午线轮胎胶料中广泛地使用各种橡胶加工助剂。增塑剂A是一种脂肪油系增塑剂,由硬脂酸、软脂酸、油酸、亚油酸和蔻酸等多种不饱和和饱和高级脂肪酸的锌皂混合而成,它可改善胶料加工工艺性能,提高配合剂在胶料中的分散性,改善胶料流动性。本课题探讨了增塑剂A在子午线轮胎胎面胶中的应用效果。

1 实验

1.1 主要原材料增塑剂A,外观为米黄色片状物,化学分析结果见表1,武汉市径河化工厂产品。

1.2 配方试验配方为:生胶 100;硫化剂 1.0;促进剂 1.5;氧化锌 4.0;硬脂酸 2.0;防老剂 2.5;炭黑 55.0;增塑剂A 1.5;其它 0.33,合计 167.83。生产配方除无增塑剂A外,其余组分与试验配方相同。

1.3 仪器与设备XK 160型开炼机,广东湛江机械厂产品;R 100S型硫化仪和T 10型拉力试验机,美国孟山都公司产品;MH 74型磨耗试验机,浙江橡胶机械厂产品;ZND 1型门尼粘度计,上海橡胶机械厂产品。

1.4 性能测试拉伸强度、撕裂强度、磨耗性能、邵尔A型硬度和门尼粘度分别按GB/T528―92,GB/T529―91,GB1689―89,GB/T531―92和GB/T1232―92标准测试。

2 结果与讨论

2.1 小配合试验增塑剂A在子午线轮胎胎面胶中应用的小配合试验结果见表2。从表2可以看出,与生产配方胶料相比,在未硫化胶性能方面,试验配方胶料的最大转矩和最小转矩略有减小,焦烧时间和硫化时间略有缩短,这是增塑剂A的不饱和键活性较高,与胶料中各种成分发生复杂化学反应,加速了硫化过程中橡胶分子交联,即加快了硫化反应速度的结果;在硫化胶物理性能方面,试验配方胶料的拉伸强度、扯断伸长率、300%定伸应力、邵尔A型硬度和撕裂强度稍有提高,回弹值略有减小,耐磨性能和耐疲劳性能有较大幅度改善,这是增塑剂A的加入改善了各种配合剂的分散性,使橡胶大分子交联键分布更均匀的缘故。

2.2 大配合试验

2.2.1 混炼工艺在大配合试验中,试验配方胶料与生产配方胶料均采用F270密炼机进行三段混炼。由于试验配方胶料的门尼粘度值较生产配方胶料低,因此调整了试验配方胶料各段混炼的混炼工艺参数(见表3),各段混炼中密炼机的功率消耗情况如图1所示。从表3可以看出,与生产配方胶料相比,试验配方胶料的二段混炼和终炼排胶温度均降低了5℃,一段混炼、二段混炼和终炼时间分别缩短了18%,23%和10%。从图1可以看出,与生产配方胶料相比,试验配方胶料的一段混炼、二段混炼和终炼功率消耗均有不同程度的降低。混炼时间缩短和功率消耗降低说明,增塑剂A的加入,增大了胶料的柔软性和流动性,使各种配合剂分散更容易和更均匀,减小了混炼所需的剪切力,从而降低了胶料混炼的能量消耗,提高了混炼效率。

2.2.2 物理性能大配合试验胶料物理性能见表4。从表4可以看出,与生产配方胶料相比,试验配方胶料的耐磨性能和耐疲劳性能有所提高,而其余性能变化不大。这与小配合试验结果基本吻合。

2.2.3 挤出工艺性能在预热、供胶和挤出机各部件操作情况相同的条件下,试验配方胶料和生产配方胶料的胎面挤出工艺参数见表5。从表5可以看出,与生产配方胶料相比,试验配方胶料的胎面挤出温度明显降低。同时可以实际观察到,试验配方胶料的流动性更好,挤出胎面的尺寸和质量稳定性更高,且挤出胎面中部的气孔减少,因而挤出胎面的表面更光滑和更致密,返胶率降低。

3 结论在子午线轮胎胎面胶中加入1.5份增塑剂A,具有以下作用:(1)提高胎面胶的耐磨性和耐疲劳性能;(2)降低胎面胶混炼的能量消耗和提高混炼效率,平均混炼时间缩短17%左右。(3)改善胎面胶的流动性,降低胎面挤出温度,提高了挤出胎面的质量。