SG-100主要由液態(tài)橡膠操作油、高分散白炭黑、增黏樹脂聚合而成,是一種改制的環(huán)保型固態(tài)橡膠操作油,是青島中海嘉新材料有限公司研發(fā)的專利產(chǎn)品,可廣泛應(yīng)用于輸送帶、高性能子午胎及其他橡膠制品行業(yè)。
SG-100軟化點(diǎn)較低,操作效果、使用性能均優(yōu)于液態(tài)黏稠橡膠操作油。
SG-100環(huán)保固體油是粉狀固體,儲(chǔ)存條件寬松,性能穩(wěn)定,無毒無污染,具有分散性好、不飛揚(yáng)等特性,使用時(shí)無需加熱,改變了以往桶裝油的操作不便性,為企業(yè)節(jié)省了人力、物力和財(cái)力,是節(jié)能環(huán)保新材料。SG-100環(huán)保固體油不但方便運(yùn)輸和儲(chǔ)存,還可以進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量,從而保證不同批量的添加量準(zhǔn)確一致,可使膠料門尼調(diào)整更精準(zhǔn)性和便捷性,保證了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
一、試驗(yàn)
1.原材料
丁苯橡膠(SBR)1502,齊魯石化公司橡膠廠;順丁橡膠(BR9000),北京四聯(lián)創(chuàng)業(yè)化工集團(tuán)有限公司;RC2557S,中國石油天然氣股份有限公司獨(dú)山子石化分公司;SG-100(固體油,含69%環(huán)保型芳烴油、30%1115MP白炭黑、1%功能性樹脂),青島中海嘉新材料有限公司;白炭黑,艾博特(晉江)橡膠科技有限公司;N234炭黑,江西黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰荆画h(huán)保油V700,德國漢圣公司; 微晶蠟Antilux111,萊茵化學(xué)公司;促進(jìn)劑CZ,山東尚舜化工有限公司;防老劑4020,山東尚舜化工有限公司;防焦劑CTP,山東尚舜化工有限公司;硫黃,山東尚舜化工有限公司。
2.原始配方
SBR1502 15,BR9000 25,RC2557S 82.5,氧化鋅 2.5,硬脂酸 2.0,炭黑N234 60,白炭黑1115MP 17,微晶蠟Antilux111 1.5,環(huán)保油 V700 12, Si-69 2.3,SG-100 5,促進(jìn)劑DPG、促進(jìn)劑CZ 2.0,防老劑4020、防焦劑CTP、硫黃小計(jì)4.0。
3.主要設(shè)備與儀器
Z3130硬度計(jì),德國Zwick公司;門尼黏度儀,MV3000,德國Montech公司;Zwick Z010拉力試驗(yàn)機(jī),德國Zwick公司;橡膠流動(dòng)性測試儀VMA,特拓(青島)輪胎技術(shù)有限公司。
4.胎面膠料生產(chǎn)
小配合試驗(yàn)在密煉機(jī)進(jìn)行母煉膠混煉,開煉機(jī)上進(jìn)行終煉膠加硫。一段混煉順序?yàn)椋荷z→促進(jìn)劑、微晶蠟、硬脂酸等小料→炭黑、白炭黑→環(huán)保油→下片。母煉膠料停放4小時(shí)后加硫,二段開煉機(jī)混煉順序?yàn)椋阂欢文笩捘z→硫黃、促進(jìn)劑、黏合劑等小料→下片。
車間大料試驗(yàn)工藝采用串聯(lián)密煉機(jī)工藝,生膠料與母膠小料在1#密煉機(jī)(GK320)中初步混煉,再在2#密煉機(jī)(GE590T)加硫,然后下片、冷卻、收取。
5.性能測試
膠料性能均按相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。
二、結(jié)果與討論
1.小配合試驗(yàn)
(1)試驗(yàn)方案
小配合試驗(yàn)方案按照固體油中有效含量等量代替生產(chǎn)配方中的V700油,白炭黑從配方中的白炭黑等量扣除。
表1 固體油在胎面中的應(yīng)用小配合試驗(yàn)方案
|
原材料 |
R-1 |
R-2 |
R-3 |
R-4 |
|
固體油 |
0 |
5 |
10 |
15 |
|
V700 |
17.2 |
13.7 |
10.2 |
6.7 |
|
白炭黑 |
24.4 |
22.9 |
21.4 |
19.9 |
(2)性能分析
表2 小配合膠料性能檢測數(shù)據(jù)
|
項(xiàng)目 |
R-1 |
R-2 |
R-3 |
R-4 |
|
門尼黏度【ML(1+4)100℃】 |
76 |
75 |
72 |
70 |
|
門尼焦燒時(shí)間t5(130℃)/min |
19.0 |
17.2 |
16.8 |
18.4 |
|
流變儀數(shù)據(jù)(150℃×40min) |
||||
|
ML/dN·m |
2.9 |
3.1 |
3.2 |
3.1 |
|
MH/dN·m |
15.9 |
16.5 |
16.5 |
15.8 |
|
t10/min |
6.2 |
5.5 |
5.6 |
6.0 |
|
t50/min |
9.0 |
8.5 |
8.2 |
8.8 |
|
t90/min |
15.7 |
15.5 |
15.3 |
15.9 |
|
硫化膠性能 150℃×40min |
||||
|
邵爾A型硬度/ 度 |
63 |
64 |
64 |
63 |
|
50%定伸應(yīng)力/MPa |
1.51 |
1.58 |
1.64 |
1.60 |
|
100%定伸應(yīng)力/MPa |
2.55 |
2.75 |
2.95 |
2.68 |
|
300%定伸應(yīng)力/MPa |
12.57 |
12.43 |
12.55 |
12.01 |
|
拉伸強(qiáng)度/ MPa |
21.04 |
20.89 |
21.77 |
21.97 |
|
拉斷伸長率/ % |
460 |
450 |
487 |
465 |
|
永久變形/ % |
10 |
10 |
9 |
11 |
|
撕裂強(qiáng)度/ kN·m-1 |
40 |
40 |
39 |
42 |
|
回彈/ % |
36 |
36 |
35 |
37 |
|
密度/ mg·m-3 |
1.14 |
1.14 |
1.14 |
1.14 |
|
炭黑分散等級/ X |
7 |
8 |
8 |
9 |
|
阿克隆磨耗/ cm3·1.61km-1 |
0.130 |
0.106 |
0.102 |
0.098 |
小配合膠料檢測數(shù)據(jù)見表2。隨著固體油SG-100量的增加,胎面膠料R的硫化速度、焦燒時(shí)間、定伸應(yīng)力等性能無明顯變化。胎面膠料R的門尼黏度值逐漸降低,說明其加工性能有所改善;炭黑分散等級有所提高,說明添加SG-100能有效改善炭黑的分散性能;阿克隆磨耗量逐漸降低,說明其耐磨性能有所改善。混煉膠的門尼黏度、炭黑分散等級、阿克隆磨耗分別見圖1、圖2、圖3。

圖1 門尼黏度

圖2 炭黑分散等級

圖3 阿克隆磨耗
2.車間試驗(yàn)
根據(jù)前期小配合試驗(yàn)結(jié)果,選取試驗(yàn)數(shù)據(jù)較好的R-3膠料進(jìn)行車間大料試驗(yàn)。
(1)車間試驗(yàn)?zāi)z料性能分析
表3 車間試驗(yàn)結(jié)果
|
項(xiàng)目 |
正常R-1 |
大試R-3 |
||
|
門尼黏度【ML(1+4)100℃】 |
76 |
71 |
||
|
焦燒時(shí)間t5(130℃)/min |
20.7 |
21.2 |
||
|
150℃×40min |
|
|
||
|
ML/dN·m |
3 |
3.4 |
||
|
MH/dN·m |
16.1 |
16.4 |
||
|
t10/min |
6.2 |
6.7 |
||
|
t50/min |
9.8 |
10.1 |
||
|
t90/min |
16.5 |
17.4 |
||
|
150℃×40min |
||||
|
老化條件(100℃×72h) |
老化前 |
老化后 |
老化前 |
老化后 |
|
邵爾A型硬度 / 度 |
62 |
86 |
63 |
87 |
|
50%定伸應(yīng)力 /MPa |
1.65 |
7.33 |
1.71 |
7.62 |
|
100%定伸應(yīng)力 /MPa |
2.78 |
|
2.91 |
|
|
200%定伸應(yīng)力 /MPa |
11.79 |
|
12.16 |
|
|
拉伸強(qiáng)度 / MPa |
17.3 |
10.15 |
17.11 |
9.76 |
|
拉斷伸長率 / % |
397 |
152 |
414 |
165 |
|
永久變形 / % |
12 |
4 |
10 |
4 |
|
撕裂強(qiáng)度 /kN·m-1 |
38 |
|
39 |
|
|
回彈/ % |
35 |
|
35 |
|
|
密度/mg·m-3 |
1.14 |
|
1.14 |
|
|
炭黑分散等級/ X |
8 |
|
8 |
|
|
阿克隆磨耗/cm3·1.61km-1 |
0.114 |
|
0.101 |
|
車間大試試驗(yàn)結(jié)果見表3,檢測結(jié)果與車間小試結(jié)果相差不大。
(2)成品試驗(yàn)
固體油SG-100車間大試成品胎與正常成品胎進(jìn)行廠內(nèi)高速耐久對比試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果正常,均通過企業(yè)研發(fā)標(biāo)準(zhǔn),見表4。
表4 輪胎高速耐久對比結(jié)果
|
項(xiàng)目 |
正常R-1 |
大試R-3 |
增幅/% |
|
|
耐久試驗(yàn) |
試驗(yàn)累計(jì)時(shí)間/h |
70 |
73 |
4.3 |
|
試驗(yàn)累計(jì)里程/km |
8405 |
8603 |
2.4 |
|
|
胎冠表面溫度/℃ |
52.4 |
52.3 |
|
|
|
花紋溝底溫度/℃ |
52.9 |
52.6 |
|
|
|
高速試驗(yàn) |
累計(jì)行駛時(shí)間/min |
105 |
115 |
9.5 |
|
最高速度/km·h-1 |
300 |
310 |
3.3 |
|
|
最高速度行駛時(shí)間/min |
5 |
1 |
|
|
|
損壞處溫度/℃ |
54.9 |
53.1 |
-3 |
|
|
胎冠表面溫度/℃ |
53.7 |
53.1 |
-1 |
|
|
花紋溝底溫度/℃ |
54.9 |
54.3 |
-1 |
|
通過表4可以看出,應(yīng)用固體油SG-100生產(chǎn)的輪胎的高速性能提升,累計(jì)行駛時(shí)間延長4.3%,累計(jì)行駛里程延長2.4%,高速性能提升,最高行駛速度提升3.3%,損壞時(shí)胎面損壞處及花紋溝底的溫度都有所降低。
三、結(jié) 論
通過固體油SG-100在半鋼子午線輪胎胎面膠中的應(yīng)用試驗(yàn),對比了固體油SG-100用量不同對胎面膠料性能的影響。
1.隨著固體油SG-100用量的增加,膠料加工性能有所改善,膠料門尼黏度降低。
2.隨著固體油SG-100用量的增加,炭黑分散性能得到改善,從而提高了膠料的耐磨性能。
3.添加固體油SG-100生產(chǎn)的輪胎的耐疲勞生熱性能得到改善。