馬 浩(杭州中策橡膠有限公司新安江分廠,浙江建德 311607)
加入到膠料中能增加促進(jìn)劑活性,能減少促進(jìn)劑用量或縮短硫化時間的物質(zhì)稱為活性劑或促進(jìn)助劑,加入少量活性劑亦可大大提高硫化橡膠的硫化度。膠料常用活性劑有3大類,即金屬氧化物類、有機酸類和胺類,本文研究了金屬氧化物類中的氧化鋅對膠料物理性能的改善,氧化鋅對電子的親和能大,對促進(jìn)劑表面吸附作用大,活性作用也最強,在硫化過程中,橡膠大分子結(jié)構(gòu)生成的巰基團與氧化鋅作用,導(dǎo)致大分子間產(chǎn)生交聯(lián)。目前在用的氧化鋅共有3種,分別是間接氧化鋅、納米氧化鋅、濕法氧化鋅。本文研究使用濕法氧化鋅取代間接氧化鋅對膠料物理性能的影響。
1·1試驗儀器與設(shè)備
XK-160開煉機,湖州橡機廠產(chǎn)品; F370密煉機,大連冰山橡塑股份有限公司產(chǎn)品;C200E硫化儀,北京友深電子儀器廠產(chǎn)品;M200E門尼粘度儀,北京友深電子儀器廠產(chǎn)品; 50t平板硫化機,湖州橡機廠產(chǎn)品;電子拉力機,廣西師大產(chǎn)品;壓縮生熱機,北京橡研院機電技術(shù)開發(fā)公司產(chǎn)品;橡膠疲勞曲撓機,上海橡機廠產(chǎn)品;磨耗試驗機,長沙儀表機械廠產(chǎn)品;硫化橡膠抗刺試驗儀,自制。
1·2原材料與試驗配方
1·2·1原料
NR,國產(chǎn); BR,上海高橋石化公司產(chǎn)品;1712SBR,江蘇南通產(chǎn)品;間接氧化鋅、濕法氧化鋅,國產(chǎn)合格品;其余材料均為正常市購原材料。
1·2·2配方
小配合基本配方:NR 70; BR 30;硬脂酸2;防老劑 3; S+促進(jìn)劑 2·7;炭黑 45;合計152. 7。1#~3#使用4份、3份、2份的間接氧化鋅; 4#~6#使用4份、3份、2份的濕法氧化鋅,其它原材料相同。
大車中試配方:NR 70; BR 30;硬脂酸 2;防老劑 3; S+促進(jìn)劑 2·7;炭黑 45;合計 152.7。7#~9#使用10份、5份、0份的濕法氧化鋅。生產(chǎn)配方: NR/BR/1712SBR 50/35/15;WP0·55;再生膠+膠粉 45;氧化鋅 3·4(10#使用間接氧化鋅,11#濕法氧化鋅);硬脂酸 3; S+促進(jìn)劑 2·8;防老劑2·2;分散劑 0·8;軟化劑 11·8;炭黑 60;合計 229.55。
2結(jié)果與討論
2·1小試結(jié)果分析
試驗室小配合基本配方試驗與物理性能見表1。從間接氧化鋅、濕法氧化鋅的物理性能來看,300%定伸應(yīng)力間接氧化鋅稍好于濕法氧化鋅。拉伸強度:間接氧化鋅稍好于濕法氧化鋅。磨耗性能:間接氧化鋅稍好于濕法氧化鋅。壓縮生熱性能、屈撓龜裂性能相差不大。硫化速度間接氧化鋅稍快于濕法氧化鋅。
綜上所述,綜合性能間接氧化鋅稍好于濕法氧化鋅。
2·2中試結(jié)果分析
在基本配方中分別使用10份、5份、0份濕法氧化鋅,從物理性能來看, 300%定伸應(yīng)力、拉伸強度、硬度、彈性7#與8#相差不大,但9#性能很差。磨耗性能:7#稍好于8#,與9#同。壓縮生熱性能:7#與8#相差不大, 9#試驗數(shù)據(jù)丟失。屈撓龜裂: 9#性能最佳。硫化速度:7#< 8#< 9#。
綜上所述, 7#與8#的配方物理性能相差不大,說明濕法氧化鋅份數(shù)提高很大后對物理性能影響不是很明顯, 9#配方不加氧化鋅物理性能很差,說明在輪胎膠料配方中合理的氧化鋅份數(shù)對膠料物理性能的影響很大。
大車中試在F370上進(jìn)行,試驗?zāi)z料為正常基本配方,在嚴(yán)格的相同條件下進(jìn)行對比試驗,試驗配方與結(jié)果見表2。
在生產(chǎn)配方中分別使用3·4份間接氧化鋅和濕法氧化鋅進(jìn)行對比,從物理性能來看, 300%定伸應(yīng)力間接氧化鋅稍好于濕法氧化鋅。拉伸強度:間接氧化鋅稍好于濕法氧化鋅。磨耗性能:間接氧化鋅稍好于濕法氧化鋅。壓縮生熱性能相差不大,屈撓性能濕法氧化鋅稍好于間接氧化鋅。硫化速度間接氧化鋅稍快于濕法氧化鋅。
綜上所述,綜合性能間接氧化鋅稍好于濕法氧化鋅。
在生產(chǎn)配方K103中分別使用間接氧化鋅和濕法氧化鋅進(jìn)行對比,大車中試在F370上進(jìn)行,在嚴(yán)格的同等條件下進(jìn)行對比試驗,試驗配方與結(jié)果見表3。
3結(jié)論
1·加入氧化鋅可提高硫化橡膠的硫化度及膠料的物理機械性能。
2·性價比:濕法氧化鋅好于間接氧化鋅,從性價比考慮,配方中首選濕法氧化鋅。
3·硫化速度:間接氧化鋅稍快于濕法氧化鋅。
4·物理性能:間接氧化鋅好于濕法氧化鋅。
5·在斜交輪胎配方中,氧化鋅使用份數(shù)以3~4份為宜。
由上述試驗結(jié)果看,兩種氧化鋅以間接法氧化鋅的性能為最好,這可能與氧化鋅的粒徑、含量有關(guān),并且隨著氧化鋅用量增加膠料的硫化速度反而是減慢的,但膠料的硫化度卻與氧化鋅用量直接相關(guān),本試驗表明兩種氧化鋅有差異但差異是比較小的,驗證了濕法氧化鋅在部分輪胎配方中可以取代間接氧化鋅,是一種性價比較好的加工助劑。
納米碳酸鈣成功用于輪胎胎側(cè)膠山東盛大科技股份有限公司與清華大學(xué)聯(lián)合,成功開發(fā)出當(dāng)今世界納米粉體制造的尖端高新技術(shù)———膜分散微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器制備納米碳酸鈣技術(shù),并在國內(nèi)率先將產(chǎn)品成功應(yīng)用于橡膠輪胎行業(yè)。
納米碳酸鈣由于其粒子晶體結(jié)構(gòu)和表面電子結(jié)構(gòu)發(fā)生很大的變化,產(chǎn)生了普通碳酸鈣所不具備的量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子效應(yīng)。盛大公司研制的橡膠專用納米碳酸鈣產(chǎn)品用在輪胎胎側(cè)膠中,使抗屈撓性能提高了150%,用在內(nèi)胎中使產(chǎn)品的耐熱老化性能提高了5% ~7%,且大大提高了氣密性能。在輪胎配方中可以替代部分高檔原材料如價格昂貴的白炭黑,性價比高,可顯著降低生產(chǎn)成本。
