新型加工助劑HPP在半鋼子午線輪胎胎面膠中的應用

2015-07-31 05:47:04杜孟成

橡膠科技 2015年1期

杜孟成

（山東陽谷華泰化工股份有限公司，山東陽谷 2 523001）

綠色輪胎具有抓著力大、抗濕滑性能好、滾動阻力低及耐磨性能優的特點，其胎面膠一般采用白炭黑/炭黑作補強材料。但白炭黑的分散性差，且膠料的擠出和模壓困難，因此，研究開發相應的加工助劑十分必要。

加工助劑HPP是用特定碳鏈分布的脂肪酸和高純度氧化鋅制備而成的，是飽和與不飽和脂肪酸鋅皂混合物。在橡膠加工過程中，加工助劑HPP通過包封斷裂產生的自由基或橡膠分子的極性鏈端或改變橡膠分子側鏈鏈端的極性，降低橡膠相對分子質量，提高橡膠分子鏈的運動能力，改善膠料流動性，提高膠料的抗硫化返原性能和耐熱性能[1]。研究[2-3]顯示，在固定剪切場的混合體系中，硅烷偶聯劑只能部分改性白炭黑，而添加少量分散劑，在適當的混煉工藝條件下，鋅皂類加工助劑與硅烷偶聯劑在白炭黑胎面膠中具有協同作用，可提高白炭黑和炭黑在膠料中的分散性，同時改善膠料的擠出致密性以及半成品的尺寸穩定性等。

本工作主要研究加工助劑HPP在半鋼子午線輪胎胎面膠中的應用。

1 實驗

1.1 主要原材料

新型加工助劑HPP和防護蠟H3841，山東陽谷華泰化工股份有限公司產品；SSBR（牌號HP355）和BR（牌號9000），中國石化齊魯石化橡膠廠產品；氧化鋅（純度99.7%），美鋅（常熟）金屬有限公司產品；白炭黑175GR，壽光市寶特化工有限公司產品；炭黑N110，江西黑貓炭黑股份有限公司產品。

1.2 配方

生產配方：SSBR，80；BR，20；白炭黑175GR，47；炭黑N110，16；偶聯劑NXT，5.8；硬脂酸，0.8；氧化鋅，2.3；防老劑4020，1.6；防老劑RD，0.9；防護蠟H3841，0.8；硫黃，1.2；促進劑CZ，1.3；促進劑DPT，1.6；其他，2.3。

試驗配方：除加入2.3份加工助劑HPP外，其余組分同生產配方。

1.3 主要設備與儀器

BR密煉機，德國法雷爾公司產品；GK400N型和GK255N型密煉機，德國克虜伯公司產品；XK-160型開煉機，廣東湛江機械廠產品；MV型門尼粘度計和MDR2000型硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產品；140 t平板硫化機，上海第一橡膠機械廠產品；UT-2060型電子拉力試驗機和GT-RH2000型壓縮生熱試驗機，臺灣高鐵科技股份有限公司產品；MH-74型阿克隆磨耗試驗機，上海非金屬試驗機廠產品；Y401A型熱老化試驗箱，江都市天源試驗機械有限公司產品。

1.4 試樣制備

小配合試驗膠料混煉分3段進行。一段混煉在BR密煉機中進行，混煉工藝：生膠→炭黑、1/2白炭黑、1/2硅烷偶聯劑、氧化鋅、硬脂酸和加工助劑HPP→剩余1/2白炭黑、剩余1/2硅烷偶聯劑、防老劑和防護蠟→清掃→壓砣→混煉→排膠（溫度低于130 ℃），室溫下停放24 h。二段混煉仍在BR密煉機中進行，混煉工藝：一段混煉膠→混煉→排膠（溫度低于130 ℃），室溫下停放24 h。三段混煉在開煉機上進行，混煉工藝：二段混煉膠→促進劑和硫黃→下片（溫度低于110 ℃）。

大配合試驗膠料混煉分3段進行。一段混煉和二段混煉在GK400N型密煉機中進行，三段混煉在GK255N型密煉機中進行。一段混煉：轉子轉速40 r·min-1，壓砣壓力18 MPa，混煉工藝為：生膠→氧化鋅、硬脂酸、1/2白炭黑、1/2硅烷偶聯劑和加工助劑HPP→提砣→壓砣→剩余1/2白炭黑、剩余1/2硅烷偶聯劑→提砣→壓砣→排膠（溫度低于145 ℃），停放24 h。二段混煉：轉子轉速45 r·min-1，壓砣壓力18 MPa，混煉工藝：一段混煉膠→防老劑、防護蠟等→提砣→壓砣→排膠（溫度低于145 ℃），停放24 h。三段混煉：轉子轉速25 r·min-1，壓砣壓力18 MPa，混煉工藝：二段混煉膠→促進劑和硫黃→提砣→壓砣→排膠（溫度低于110 ℃）。

1.5 性能測試

膠料物理性能和成品輪胎性能測試均按相應國家標準進行。胎面擠出溫度采用點溫度計隨機測量，胎面厚度采用游標卡尺測量。

2 結果與討論

2.1 理化性能

加工助劑HPP的理化性能如表1所示。從表1可以看出，加工助劑HPP的理化性能符合企業標準要求。

表1 加工助劑HPP的理化性能

2.2 小配合試驗

加工助劑HPP可溶于橡膠中，類似于軟化劑，能使橡膠溶脹，減小橡膠大分子內聚力，兼具內外潤滑和分散功能。小配合試驗膠料性能如表2所示。從表2可以看出：與生產配方膠料相比，試驗配方膠料的流變儀試驗擠出量和擠出速度大幅提高，門尼粘度減小，焦燒時間和正硫化時間延長，說明加工助劑HPP能顯著改善膠料的加工工藝性能和安全性能；撕裂強度提高，阿克隆磨耗量減小，生熱下降，其它性能相差不大。