環(huán)保橡膠增塑劑HJA0810在工業(yè)橡膠板膠料中的應(yīng)用

于 淼，劉學(xué)民，于恩強(qiáng)，姜云平，秦 鍇，陳 宏

（1.北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100143；2.中海瀝青股份有限公司，山東 濱州 256619）

本工作對(duì)中海瀝青股份有限公司研制生產(chǎn)的高芳烴含量的環(huán)烷基環(huán)保橡膠增塑劑HJA0810（以下簡(jiǎn)稱增塑劑HJA0810）在工業(yè)橡膠板膠料中的應(yīng)用進(jìn)行研究，分析增塑劑HJA0810對(duì)工業(yè)橡膠板混煉膠和硫化膠性能的影響，并與現(xiàn)用機(jī)油進(jìn)行對(duì)比。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），SCR5，市售品；增塑劑HJA0810，中海瀝青股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)配方

試驗(yàn)配方見表1。

表1 試驗(yàn)配方 份

1.3 主要儀器

M200E型門尼粘度試驗(yàn)機(jī)和C200E型無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀，北京友深電子儀器有限公司產(chǎn)品；仿Z116型橡膠沖擊彈性試驗(yàn)器，天津市材料實(shí)驗(yàn)機(jī)廠產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

膠料混煉分3段。一段混煉在開煉機(jī)上進(jìn)行，混煉工藝為：生膠→小料→機(jī)油/增塑劑→下片。二段混煉在密煉機(jī)中進(jìn)行，密煉室初始溫度為80℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80 r·min-1，混煉工藝為：一段混煉膠→炭黑（2.5 min）→排膠。三段混煉在開煉機(jī)上進(jìn)行，混煉工藝為：二段混煉膠→硫黃和促進(jìn)劑→薄通2次→下片?；鞜捘z停放16 h后在平板硫化機(jī)上進(jìn)行硫化。

1.5 性能測(cè)試

（1）壓縮疲勞試驗(yàn)按照GB/T 1687—1993《硫化橡膠在屈撓試驗(yàn)中溫升和耐疲勞性能的測(cè)定 第2部分：壓縮屈撓試驗(yàn)》進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)條件為沖程4.45 mm，負(fù)荷 1.0 MPa，溫度 55 ℃。

（2）其他性能按相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

（2）流動(dòng)性：將粉末通過(guò)下孔徑為5 mm的玻璃漏斗，從10 cm的高度緩慢、均勻地落入平板上，形成圓錐體。測(cè)量圓錐體的高度（h）和基底的半徑（r），按公式計(jì)算休止角（θ，tanθ＝h/r）。

2 結(jié)果與討論

2.1 混煉膠

2.1.1 混煉工藝

膠料混煉過(guò)程中，密煉機(jī)的電流可以表征混煉能耗。膠料混煉工藝參數(shù)如表2所示。

表2 膠料的混煉工藝參數(shù)

從表2可以看出：5個(gè)配方膠料二段混煉時(shí)密煉機(jī)的電流相同，說(shuō)明操作油對(duì)膠料混煉工藝性能的影響無(wú)明顯差異；在三段混煉過(guò)程中，5個(gè)配方膠料均具有較好的包輥性，無(wú)起兜或破碎現(xiàn)象；各膠料配合劑混入速度較快，下片后膠片平整。

2.1.2 硫化特性

檢驗(yàn)?zāi)z料加工安全性的指標(biāo)主要是門尼焦燒時(shí)間，門尼焦燒時(shí)間越長(zhǎng)，膠料的加工安全性越好，反之越差。在輪胎或橡膠制品生產(chǎn)中，通常希望膠料的門尼焦燒時(shí)間較長(zhǎng)，以防止膠料在混煉或后續(xù)加工（尤其是擠出）過(guò)程中發(fā)生焦燒，影響產(chǎn)品性能。

不同操作油混煉膠的硫化特性如表3所示。

表3 混煉膠的硫化特性

從表3可以看出：5個(gè)配方混煉膠的門尼焦燒時(shí)間相當(dāng)，說(shuō)明油品對(duì)混煉膠的加工安全性能影響不大；增塑劑HJA0810等量替代機(jī)油后，膠料的FL，F(xiàn)max，t10，t90和Vc接近；隨著增塑劑HJA0810用量增大，混煉膠的門尼焦燒時(shí)間和Vc變化不大，F(xiàn)L和Fmax呈線性下降趨勢(shì)，t10和t90延長(zhǎng)。

2.2 硫化膠

2.2.1 物理性能

硫化膠的物理性能可反映出橡膠制品的基本性質(zhì)。不同操作油硫化膠的物理性能如表4所示。

表4 硫化膠的物理性能

從表4可以看出，增塑劑HJA0810等量替代機(jī)油后，硫化膠的硬度、撕裂強(qiáng)度和拉斷永久變形變化不大，100%定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率和回彈值增大，壓縮永久變形減小。增塑劑HJA0810用量為12～20份時(shí)，硫化膠的硬度保持在同一水平，且與添加10份增塑劑HJA0810的硫化膠相比，硬度略有減?。浑S著增塑劑HJA0810用量增大，硫化膠其他各項(xiàng)性能均保持較好水平。

綜上所述，添加增塑劑HJA0810的硫化膠物理性能優(yōu)于添加機(jī)油的硫化膠。

2.2.2 耐熱老化性能

不同操作油硫化膠的耐熱老化性能如表5所示。

表5 硫化膠的耐熱空氣（70 ℃×72 h）老化性能

從表5可以看出：增塑劑HJA0810等量替代機(jī)油后，硫化膠老化后的拉伸強(qiáng)度下降率和拉斷伸長(zhǎng)率下降率均減小；隨著增塑劑HJA0810用量增大，硫化膠的耐熱老化性能提高。

2.2.3 壓縮疲勞試驗(yàn)

硫化膠在周期性應(yīng)力作用下，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生的變化稱之為疲勞現(xiàn)象。由于橡膠的粘彈性，橡膠制品在周期性形變時(shí)會(huì)吸收一部分能量并將其轉(zhuǎn)換成熱能，又由于橡膠是熱的不良導(dǎo)體，其周期形變轉(zhuǎn)換成的熱能會(huì)導(dǎo)致橡膠制品內(nèi)部溫度較高，進(jìn)而影響橡膠制品的使用壽命。根據(jù)所受的作用力不同，疲勞可以分為不同類型。硫化膠的耐壓縮疲勞性能表征為在一定時(shí)間內(nèi)受周期性壓縮產(chǎn)生的終動(dòng)壓縮率、溫升和永久變形，其中溫升為主要性能指標(biāo)。溫升越小，硫化膠的耐壓縮疲勞性能越好。

不同操作油硫化膠的壓縮疲勞性能如表6所示。

表6 硫化膠的壓縮疲勞性能

從表6可以看出：增塑劑HJA0810與機(jī)油用量相同的硫化膠溫升相當(dāng)；隨著增塑劑HJA0810用量增大，硫化膠的終動(dòng)壓縮率和永久變形先減小后增大，溫升先降低后升高。

3 結(jié)論

（1）增塑劑HJA0810等量替代機(jī)油后，膠料的混煉工藝性能和硫化特性相當(dāng)。

（2）增塑劑HJA0810等量替代機(jī)油后，硫化膠的硬度、撕裂強(qiáng)度和拉斷永久變形相差不大，100%定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率和回彈值增大，壓縮永久變形減小，耐熱老化性能提高。

（3）隨著增塑劑HJA0810用量增大，硫化膠的物理性能和耐熱老化性能提高，耐壓縮疲勞性能先提高后降低。

（4）增塑劑HJA0810可等量或適當(dāng)增量替代機(jī)油應(yīng)用于工業(yè)橡膠板膠料中，改善工業(yè)橡膠板的環(huán)保性能。