固體橡膠操作油SG-100在半鋼子午線輪胎胎面膠中的應(yīng)用

張 寧，龍飛飛，鄭 濤，姜 杰，徐 巖，張悉帥

（山東豐源輪胎制造股份有限公司，山東 棗莊 277300）

環(huán)保型固體橡膠操作油SG-100（以下簡稱固體油SG-100）是高性能子午線輪胎用輔助材料。固體油SG-100是由傳統(tǒng)的粘稠液態(tài)橡膠操作油制成的便于稱量的固態(tài)橡膠操作油，主要由液態(tài)橡膠操作油、高分散白炭黑和增粘樹脂等聚合而成。

固體油SG-100為粉狀固體，性質(zhì)穩(wěn)定，不易變質(zhì)，無毒，無污染，不需要儲(chǔ)存保溫油庫及運(yùn)送管道，便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存；軟化點(diǎn)較低，使用時(shí)無需加熱，分散性好，不飛揚(yáng)，可以準(zhǔn)確計(jì)量，避免了桶裝油帶來的操作不便性，不但節(jié)省人力和設(shè)備成本，而且節(jié)能和環(huán)保；使膠料門尼粘度調(diào)節(jié)更精準(zhǔn)、便捷，保證產(chǎn)品性能穩(wěn)定性[1-3]。固體油SG-100的工藝性能和使用效果優(yōu)于傳統(tǒng)的液態(tài)橡膠操作油，可廣泛應(yīng)用于輪胎、輸送帶及其他橡膠制品行業(yè)。

本工作研究固體油SG-100在半鋼子午線輪胎胎面膠中的應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

溶聚丁苯橡膠（SSBR），牌號(hào)RC2557S，油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.27，中國石油獨(dú)山子石化公司產(chǎn)品；乳聚丁苯橡膠（ESBR），牌號(hào)SBR1502，中國石化齊魯石化公司產(chǎn)品；順丁橡膠（BR），牌號(hào)9000，北京四聯(lián)創(chuàng)業(yè)化工有限公司提供；固體油SG-100（環(huán)保芳烴油、白炭黑1115MP和功能性樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.69，0.30和0.01），青島中海嘉新材料有限公司產(chǎn)品；白炭黑1115MP，青島艾博特有限公司產(chǎn)品；炭黑N234，江西黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰井a(chǎn)品；環(huán)保油V700，德國漢圣公司產(chǎn)品；微晶蠟Antilux111，萊茵化學(xué)（青島）有限公司產(chǎn)品；防老劑4020、防焦劑CTP、硫黃和促進(jìn)劑CZ，山東尚舜化工有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

試驗(yàn)配方如表1所示。固體油SG-100中的環(huán)保芳烴油和功能性樹脂等量替代環(huán)保油V700，固體油SG-100中的白炭黑等量替代配方中單獨(dú)添加的白炭黑。

表1 試驗(yàn)配方 份

1.3 主要設(shè)備和儀器

串聯(lián)密煉機(jī)系統(tǒng)（GK320型密煉機(jī)、GE590T型密煉機(jī)和XM305型開煉機(jī)），大連橡膠塑料機(jī)械股份有限公司產(chǎn)品；X（S）M-1.5X型小密煉機(jī)、XK-160型開煉機(jī)和XLB-400-400型四立柱平板硫化機(jī)，青島科高橡塑機(jī)械技術(shù)裝備有限公司產(chǎn)品；MV3000型門尼粘度儀，德國Montech公司產(chǎn)品；M-3000A型無轉(zhuǎn)子硫化儀，高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品；Zwick Z3130型硬度計(jì)和Z010型拉力試驗(yàn)機(jī)，德國Zwick公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

小配合試驗(yàn)?zāi)z料混煉分兩段進(jìn)行。一段混煉在X（S）M-1.5X型密煉機(jī)中進(jìn)行，加料順序?yàn)椋荷z→氧化鋅、微晶蠟、硬脂酸等小料→炭黑、白炭黑、偶聯(lián)劑Si69→環(huán)保油V700或固體油SG-100→排膠，停放4 h。二段混煉在XK-160型開煉機(jī)上進(jìn)行，加料順序?yàn)椋阂欢位鞜捘z→硫黃、促進(jìn)劑、防焦劑→下片。

大配合試驗(yàn)?zāi)z料混煉采用串聯(lián)密煉工藝，生膠和小料在GK320型密煉機(jī)中初步混煉后，在GE590T型密煉機(jī)中加硫，在XM305型開煉機(jī)上下片，收取。

膠料在平板硫化機(jī)上硫化，硫化條件為150℃×40 min。

1.5 性能測試

膠料性能按照相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 小配合試驗(yàn)

小配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性和物理性能如表2和3所示。

表2 小配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性

表3 小配合試驗(yàn)?zāi)z料的物理性能

從表2和3可以看出：隨著固體油SG-100用量增大，膠料門尼粘度減小，硫化速率變化不大，加工性能改善；炭黑分散等級(jí)提高，說明添加固體油SG-100可以有效改善炭黑在膠料中的分散性；阿克隆磨耗量明顯減小，膠料耐磨性能提高。

與R1配方膠料相比，R2和R3配方膠料門尼焦燒時(shí)間略縮短，50%和100%定伸應(yīng)力提高，300%定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、彈性基本相當(dāng)，R4配方膠料的300%定伸應(yīng)力較低，拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度較高；添加10份固體油SG-100的R3配方膠料綜合性能最好。

2.2 大配合試驗(yàn)

根據(jù)小配合試驗(yàn)結(jié)果，選取綜合性能較好的R3配方膠料進(jìn)行大配合試驗(yàn)，并與生產(chǎn)配方對(duì)比。

大配合膠料的硫化特性和物理性能如表4和5所示。

從表4和5可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的門尼粘度較低，耐磨性能較高，定伸應(yīng)力有所提高，其他性能基本相當(dāng)。大配合試驗(yàn)與小配合試驗(yàn)結(jié)果相差不大。

表4 大配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性

表5 大配合試驗(yàn)?zāi)z料的物理性能

2.3 成品性能

采用大配合試驗(yàn)?zāi)z料生產(chǎn)半鋼子午線輪胎，進(jìn)行廠內(nèi)高速性能和耐久性試驗(yàn)，并與生產(chǎn)輪胎對(duì)比。成品輪胎耐久性能和高速性能分別如表6和7所示。

從表6可以看出，試驗(yàn)輪胎的耐久性能優(yōu)于生產(chǎn)輪胎，累計(jì)行駛時(shí)間延長4.3%，累計(jì)行駛里程延長2.4%。

表6 成品輪胎耐久性能

從表7可以看出，與生產(chǎn)輪胎相比，試驗(yàn)輪胎的高速性能提升，最高行駛速度提升3.3%，累計(jì)行駛時(shí)間延長9.5%，損壞時(shí)胎面損壞處、胎冠表面及花紋溝底溫度都有所降低。

表7 成品輪胎高速性能

3 結(jié)論

（1）在半鋼子午線輪胎胎面膠中添加適量固體油SG-100，膠料門尼粘度減小，加工性能明顯改善，炭黑分散性和膠料耐磨性能提高，其他性能變化不大。

（2）用添加固體油SG-100的膠料制備的成品輪胎耐久性能和高速性能提高，胎面生熱降低。