環(huán)保型充油乳聚丁苯橡膠ESBR1723N在輪胎中應(yīng)用的評(píng)價(jià)

趙洪國(guó)，吳 宇，張 洪，楊玉瓊，胡海華

(1.中國(guó)石油天然氣股份有限公司 石油化工研究院，甘肅 蘭州 730060；2.貴州輪胎股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550008)

充油乳聚丁苯橡膠(ESBR)具有生熱低、滯后損失小和低溫屈撓性好等特點(diǎn)，常以ESBR、ESBR/順丁橡膠(BR)、ESBR/天然橡膠(NR)、ESBR/BR/NR等形式用于輪胎胎面膠和胎側(cè)膠中，能明顯改善輪胎的牽引性、耐磨耗性和耐疲勞性等綜合性能[1-2]。

傳統(tǒng)充油ESBR因其填充油含有致癌性多環(huán)芳烴，歐盟于2010年1月起已經(jīng)全面禁止在其區(qū)域銷售使用傳統(tǒng)充油ESBR的輪胎，這使得國(guó)產(chǎn)輪胎出口受到極大限制，嚴(yán)重影響了我國(guó)輪胎行業(yè)發(fā)展[3]。因此，輪胎企業(yè)采用環(huán)保型充油ESBR替代傳統(tǒng)型充油ESBR勢(shì)在必行，但是環(huán)保型填充油的加入導(dǎo)致了充油膠性能及加工工藝發(fā)生變化，從而影響胎面膠和胎側(cè)膠的生產(chǎn)工藝及性能。到目前為止，關(guān)于環(huán)保型充油ESBR加工應(yīng)用技術(shù)研究較少，有很多學(xué)者從不同角度研究了填充油對(duì)ESBR性能的影響以及傳統(tǒng)充油ESBR在輪胎工業(yè)中的應(yīng)用性能和工藝[2-3]，但是關(guān)于環(huán)保型充油ESBR1723N在輪胎中的應(yīng)用研究鮮有報(bào)道。本文研究了環(huán)保型充油乳聚丁苯橡膠ESBR1723N在子午線輪胎胎面膠和胎側(cè)膠中的應(yīng)用性能，以期能為輪胎企業(yè)選材和工藝配方開發(fā)提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

ESBR：環(huán)保型充油ESBR1723N、ESBR1500E，蘭州石化公司；BR9000：大慶石化公司；環(huán)保型操作油：NAP-10，稠環(huán)芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于3%，克拉瑪依石化公司；其它助劑均為市售橡膠工業(yè)常用原料。

1.2 實(shí)驗(yàn)配方

表1為丁苯橡膠評(píng)價(jià)配方，表2為胎面膠配方，表3為胎側(cè)膠配方。

表1 評(píng)價(jià)配方

表2 胎面膠配方

表3 胎側(cè)膠配方

1.3 儀器設(shè)備

密煉機(jī)：Banbury BR1600，法拉爾公司；恒溫開煉機(jī)：GX-2003，法拉爾公司；橡膠流變儀：UR-2030型，青島優(yōu)肯科技股份有限公司；電子拉力機(jī)：AI-7000 S型，高鐵檢測(cè)儀器有限公司；橡膠硬度測(cè)試儀：LX-A型，上海試驗(yàn)儀器總廠；DIN磨耗試驗(yàn)機(jī)：HF-766，蘇州力高檢測(cè)設(shè)備有限公司；壓縮生熱儀：uitim flex 1172型,德國(guó)DOLI公司；其它實(shí)驗(yàn)設(shè)備均為橡膠加工常用設(shè)備。

1.4 試樣制備

膠料混煉采用兩段混煉工藝，一段在密煉機(jī)中進(jìn)行，二段在開煉機(jī)上進(jìn)行。

(1) 一段混煉工藝：生膠塑煉30 s，加入小料混煉30 s，加入2/3炭黑混煉90 s，加入余下1/3炭黑和其它助劑混煉90 s，排料，

(2) 二段混煉工藝：在一段混煉膠基礎(chǔ)上加硫黃和促進(jìn)劑，薄通6～8次，下片。

(3) 膠料靜置2～24 h，在平板硫化機(jī)上采用模壓成型方式硫化試樣。

(4) 硫化試樣在室溫下調(diào)節(jié)2～24 h，按標(biāo)準(zhǔn)裁成啞鈴形試樣。

1.5 性能測(cè)試

膠料的各項(xiàng)性能均按相應(yīng)最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化分析

根據(jù)胎面膠和胎側(cè)膠的技術(shù)要求，對(duì)ESBR1723N生膠和硫化膠進(jìn)行了理化分析，其中配方采用表1的評(píng)價(jià)配方，按照1.4制備工藝制備硫化膠。其各項(xiàng)理化參數(shù)分析結(jié)果如表4所示。

表4 ESBR1723N的理化分析結(jié)果1)

1) 硫化條件:145 ℃×35 min×10 MPa。

由表4可以看出，ESBR1723N的各項(xiàng)理化參數(shù)均滿足技術(shù)指標(biāo)要求。

2.2 ESBR1723N在胎面膠中應(yīng)用

采用表2的胎面膠配方，按照1.4的制備工藝制備胎面膠，其各項(xiàng)性能參數(shù)如5所示。

表5 胎面膠各項(xiàng)參數(shù)

續(xù)表

1) 根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，數(shù)值越小越抗切割，下同。

由表5可以看出，混煉膠門尼黏度配方B最低，配方A最高，配方C居中，表明ESBR1723N有利于改善橡膠的加工性能，降低能耗；混煉膠焦燒時(shí)間(t10)和正硫化時(shí)間(t90)配方B最長(zhǎng)，表明ESBR1723N有利于改善膠料的操作安全性，但其硫化效率略有降低；3個(gè)配方膠料的硬度、定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度大致相當(dāng)；配方B膠料的屈撓龜裂次數(shù)最大，DIN磨耗體積最低，表明膠料耐屈撓龜裂性能和耐DIN磨耗性能優(yōu)于配方A和配方C。同時(shí)其疲勞壓縮條件下，中部和基部溫升均較低，表明其耐疲勞壓縮破壞能力有所提高；但是配方B的撕裂強(qiáng)度、耐切割性能略遜于配方A和配方C。

總體而言，ESBR1723N可以用于開發(fā)子午線輪胎胎面膠，胎面膠制備工藝得到較大改善，且制備的胎面膠耐屈撓龜裂性能、耐DIN磨耗性能、耐疲勞壓縮破壞能力有所提高，但是其硫化效率、撕裂強(qiáng)度、耐切割性能略有降低。

2.3 ESBR1723N在胎側(cè)膠中應(yīng)用

采用表3的胎側(cè)膠配方，按照1.4的制備工藝，制備胎側(cè)膠，其各項(xiàng)性能參數(shù)如6所示。

表6 胎側(cè)膠各項(xiàng)參數(shù)

續(xù)表

由表6可以看出，配方D和配方E的硫化特性、物理機(jī)械性能大致相當(dāng)，配方E膠料的屈撓龜裂次數(shù)略有提高，基部和中部壓縮生熱略有降低，表明膠料耐屈撓破壞能力和耐疲勞壓縮破壞能力均有提高。

總體而言，ESBR1723N可以用于開發(fā)子午線輪胎胎側(cè)膠，且綜合性能略有提高。

3 結(jié) 論

(1) ESBR1723N可以用于開發(fā)子午線輪胎胎面膠，胎面膠制備工藝得到較大改善，且制備的胎面膠耐屈撓龜裂性能、耐DIN磨耗性能、耐疲勞壓縮破壞能力有所提高，但是其硫化效率、撕裂強(qiáng)度、耐切割性能略有降低。

(2) ESBR1723N可以用于開發(fā)子午線輪胎胎側(cè)膠，且綜合性能略有提高。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] 趙旭濤，劉大華.合成橡膠工業(yè)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006:366.

[2] 李江利，王玉瑛.丁苯橡膠生產(chǎn)及市場(chǎng)分析[J].彈性體，2009,19(4):74-78.

[3] 孫井俠．芳烴油替代品的研發(fā)和應(yīng)用展望[J].橡膠科技市場(chǎng)，2007，5(20)：5-8.