再生膠用量對V帶壓縮膠性能的影響研究

李旭，于祥，林堯 ，鄧濤

(青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266042)

再生膠，是以橡膠制品中已硫化的邊角廢料或制品為原料，經(jīng)過脫硫加工成能重新使用的橡膠稱為再生膠。按所用廢膠不同，可分為外胎膠、內(nèi)胎膠、膠鞋類等。再生膠能部分替代生膠用于橡膠制品，以節(jié)約生膠及炭黑，也有利于改善加工性能及橡膠制品的某些性能。再生過程是廢膠在增塑劑（軟化劑和活化劑）、氧、熱和機械剪切的綜合作用下使硫化膠的部分分子鏈和交聯(lián)點斷裂的過程。軟化劑起膨脹和增塑作用，常用的有煤焦油、松焦油、石油系軟化劑、裂化渣油。活化劑能縮短再生時間，減少軟化劑用量。再生膠生產(chǎn)過程包括粉碎、再生（脫硫）和精煉3個工序。再生膠產(chǎn)業(yè)其利用的廢橡膠量已達到總利用量的80%。并且通過近幾年技術(shù)革新，再生膠工藝由原來的水油法、油法變?yōu)楝F(xiàn)在的高溫動態(tài)法，廢氣實現(xiàn)了集中排放、處理、回收，基本實現(xiàn)無污染、無公害發(fā)展。再生膠作為橡膠工業(yè)常用添加劑對其制備過程有較多的研究，但其應(yīng)用對橡膠制品的性能的影響卻少有研究，因此研究再生膠用量對橡膠制品的物理性能及動態(tài)性能的影響具有很強的應(yīng)用價值。[1-12]

1 實驗部分

1.1 原材料

NR：越南3L標準膠；BR9000，中國石化；輪胎再生膠，寧?？h梅林花園煉膠廠；其他藥品均為市售。

1.2設(shè)備與儀器

SK-160B型雙輥開煉機，上海橡膠機械廠；LCM-3C2-G03-LM平板硫化機。深圳佳鑫電子設(shè)備科技有限公司；GT-7017-M型老化箱，臺灣高鐵公司；M-3000A硫化儀，臺灣高鐵公司；MV-3000門尼黏度儀，臺灣高鐵公司；JDL-2500N電子拉力機，天發(fā)試驗機械有限公司；RPA2000橡膠加工分析儀，ALPHA公司。

1.3 性能測試

硫化性能：按GB/T 16584—1996測試，硫化溫度150℃；拉伸性能：采用電子拉力試驗機按照GB/T 528—1998進行測試，拉伸速度為500 mm/min，測試溫度為室溫；熱空氣老化：按GB/T 3512—2001測試，在100℃下老化24 h；邵爾硬度按GB/T531.1—2008測定。

1.4 試樣制備

試樣配方如表1所示。

表1 試驗配方

1.4.1 混煉

開煉機調(diào)整輥距，將塑煉好的NR、BR9000、再生膠放入輥隙，使之包輥產(chǎn)生適量堆積膠，加入小料、補強填充體系、硫化體系，切割翻煉，薄通后打三角包5～6次，調(diào)整輥距及擋膠板至合適距離后下片，停放8 h以上待用。

1.4.2 硫化

膠料的硫化條件：采用平板硫化機硫化，硫化溫度為150℃，硫化壓力不小于10 MPa，硫化時間為各膠料的硫化曲線t90對應(yīng)的時間。

2 結(jié)果與討論

2.1 再生膠用量對V帶壓縮膠硫化性能及門尼黏度的影響

由于硫化特性與門尼黏度是壓縮膠硫化、加工的重要保障，因此研究了再生膠用量對V帶壓縮膠硫化性能及門尼黏度的影響。

表2為再生膠對V帶壓縮膠硫化性能的影響。

表2 再生膠用量對V帶壓縮膠硫化特性的影響

由表2可以看出，隨著再生膠用量不斷減少，t10變化不大，說明再生膠用量對加工安全性影響不大。此外，隨著再生膠用量的不斷減少，t90先減小后增大，這可能由于，隨著再生膠用量增大，再生膠占據(jù)的S與促進劑的量增大而再生膠硫化速度快硫化程度低使得整體上t90縮短，而再生膠超過60份后S與促進劑在再生膠中的溶解度趨于飽和，再生膠中酸性物質(zhì)增加使得硫化速度減慢、t90增大。且可以看出，在不改變硫化體系用量的條件下，隨著再生膠用量減少MH-ML迅速增大,一方面表明再生膠用量減少溶解在再生膠中的S與促進劑減少，NR/BR開始過硫；另一方面，再生膠可以起到軟化、增塑的作用。

由圖1看出，在不改變硫化體系用量的前提下，再生膠用量越大表觀交聯(lián)密度越小，說明硫化劑在再生膠中有一定溶解度且再生膠交聯(lián)程度遠低于BR/NR。由圖2可以看出，隨著再生膠用量增大，門尼黏度下降明顯，說明再生膠確實在此體系中可以起到軟化、增塑的作用。

2.2 再生膠對V帶壓縮膠物理機械性能的影響

圖1 再生膠用量對表觀交聯(lián)密度的影響

圖2 再生膠用量對門尼黏度的影響

物理機械性能是壓縮膠使用性能的重要保障，因此研究了再生膠的用量對V帶壓縮膠物理機械性能的影響。

再生膠用量對V帶壓縮膠物理機械性能的影響見圖3。

由圖3可知，隨著再生膠用量的增加，拉伸強度、100%定伸應(yīng)力、200%定伸應(yīng)力有所降低；扯斷伸長率、壓縮永久形變有所增大；硬度變化不大。這還是由于再生膠一方面降低了整體硫化膠的硫化程度，另一方面再生膠的增塑作用使得體系有所軟化。在100℃×24 h老化后再生膠用量的總體變化規(guī)律與老化前相差不大，性能保持率變化不大。因此再生膠用量對老化性能影響不大。

2.3 再生膠對V帶壓縮膠滯后損失的影響

損耗因子（tanδ）即黏彈性材料在交變力場作用下應(yīng)變與應(yīng)力周期相位差角的正切，也等于該材料的損耗模量與儲能模量之比。同時tanδ也是衡量橡膠制品動態(tài)生熱的重要指標，也是評價動態(tài)制品使用效果的重要參數(shù)。

故考察了再生膠對硫化膠tanδ的影響。

由圖4可知，隨著再生膠用量的增加，硫化膠tanδ呈現(xiàn)出先上升后下降再上升的波動趨勢，在不同溫度下趨勢的表現(xiàn)程度所有不同。60、80、120℃的tanδ表現(xiàn)明顯。這與交聯(lián)密度變化對tanδ的影響規(guī)律相符，因此在不改變硫化體系用量的條件下，再生膠用量對tanδ的影響主要通過對硫化膠交聯(lián)密度的影響從而影響到硫化膠tanδ。

圖4 再生膠用量對V帶壓縮膠滯后損失的影響

3 結(jié)論

（1）隨著再生膠用量不斷減少，t10變化不大、t90先減小后增大且MH-ML迅速增大。

（2）隨著再生膠用量的增加，拉伸強度、100%定伸應(yīng)力、200%定伸應(yīng)力有所降低；扯斷伸長率、壓縮永久形變有所增大；硬度變化不大。在100℃×24 h老化后再生膠用量的總體變化規(guī)律與老化前相差不大，性能保持率變化不大。

（3）隨著再生膠用量的增加，tanδ呈現(xiàn)出先上升后下降再上升的波動趨勢，在不同溫度下趨勢的表現(xiàn)程度所有不同。60、80、120℃的tanδ表現(xiàn)明顯。

參考文獻：

[1] 劉其林，董長征.降低輪胎滾動阻力方法的初步探討[J].輪胎工業(yè)，1999,(19):13l～136.

[2] Perkio R，Juopperi A .Light weight for summer performance[J].Tire Technology International，1997,44．

[3] 崔俞，馮圣玉，杜華太，等.橡膠壓縮永久變形性能影響因素分析及研究[J].航天制造技術(shù)，2014,31(3):2～5．

[4] 陸永俊，劉江偉，張艷霞，等.影響負重輪橡膠材料壓縮疲勞生熱性能因素的研[J].特種橡膠制品，2010,31(1):36～37．

[5] 吳向東.影響硫化橡膠壓縮永久變形性能的因素[J].廣東橡膠，2005(3):6～7．

[6] 朱閏平，楊軍.補強體系對NR硫化膠及產(chǎn)品動態(tài)性能的影響[J]．橡膠助劑，2006,26(4):27～30．

[7] 董誠春.廢橡膠資源綜合利用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[8] 庾晉，白杉.廢舊輪胎回收利用現(xiàn)狀和利用途徑[J]，再生資源研究，2003,(5):7～13.

[9] 張梁，李秋影，等.用Haake流變儀再生和硫化的廢舊丁基橡膠的性能[J]．合成橡膠工業(yè)，2010,33(2):142～144.

[10] 吳翠，廖小雪，陳風(fēng)榮.廢舊橡膠脫硫再生橡膠的研究現(xiàn)狀[J]．特種橡膠制品，2010,3l(5):66～70.

[11] 趙素合，覃柳莎，姜廣明，等.微生物脫硫膠粉／天然橡膠共混膠的性能[J]．合成橡膠工業(yè)，2008,3(3):209～213.

[12] 張子宏，鄭宏祥，召巍，等.再生活化劑結(jié)構(gòu)對再生橡膠物理性能的影響[J].橡塑資源利用，2008(2):3～8.