炭黑在高壓膠管內(nèi)膠配方中的應(yīng)用研究

趙建勛

（兗礦集團(tuán)鄒城金通橡膠有限公司，山東鄒城　273500）

炭黑在高壓膠管內(nèi)膠配方中的應(yīng)用研究

趙建勛

（兗礦集團(tuán)鄒城金通橡膠有限公司，山東鄒城273500）

本文介紹了兩種常用炭黑在高壓膠管內(nèi)層膠料中的應(yīng)用研究，提出了影響高壓膠管內(nèi)層膠料的幾個(gè)重要因素。作者通過有限元分析和正交配方實(shí)驗(yàn)對(duì)市售幾種通用炭黑和高耐磨炭黑進(jìn)行研究對(duì)比，通過多項(xiàng)混煉膠物理指標(biāo)和高壓膠管脈沖性能指標(biāo)綜合考量，得出了選用N660作為高壓膠管內(nèi)膠補(bǔ)強(qiáng)劑其綜合性能優(yōu)于選用N 330補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)論。

高壓膠管內(nèi)膠配方

N330是應(yīng)用最為廣泛的高耐磨型爐黑。耐磨性比中超耐磨系列炭黑稍差，但優(yōu)于槽法炭黑，是一種補(bǔ)強(qiáng)性能良好的炭黑，能賦予膠料較好的拉伸性能、抗撕裂性能、耐磨性和彈性。在膠料中分散和壓出性能也好，適用于各種合成橡膠和天然橡膠。炭黑N660又稱通用爐黑。具有高定伸爐黑的高定伸應(yīng)力，快壓出爐黑的良好加工性能，半補(bǔ)強(qiáng)爐黑的高回彈性和細(xì)粒子爐黑的耐屈撓性，它適用于各種橡膠。美國卡博特公炭黑是行業(yè)公認(rèn)優(yōu)良產(chǎn)品，該實(shí)驗(yàn)選用該公司生產(chǎn)的N660和N330有較強(qiáng)的代表性和穩(wěn)定性。

1　試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)及實(shí)驗(yàn)設(shè)備

1.1內(nèi)膠主要技術(shù)指標(biāo)

項(xiàng)目試驗(yàn)方法指標(biāo)

邵爾硬度/A GB/T531.1-200880±5

拉伸強(qiáng)度/MPa GB/T528-2009≥12

拉斷伸長率/%GB/T528-2009≥180

與單根鋼絲粘合力/kgf GB/T3513-2001≥4

管體脈沖次數(shù)/萬次GB/T5568-2003≥20

成品高壓膠管目標(biāo)：內(nèi)膠形成公司1/2及以上規(guī)格編織管脈沖次數(shù)≥20萬次

1.2現(xiàn)有儀器及生產(chǎn)設(shè)備

XK-160型開放式煉膠機(jī)；XL6-0.5型雙層電加熱平板硫化機(jī)；GT-TCS-2000型拉力試驗(yàn)機(jī)，GT-M 2000-4型無轉(zhuǎn)子硫化儀及GT-7080-S2型門尼粘度儀，LX-A型橡膠硬度計(jì)、意大利畢瑪公司脈沖試驗(yàn)機(jī)、90#擠出機(jī)、德國MR編織機(jī)。

2　實(shí)驗(yàn)材料、配比及工藝

2.1主要材料

丁腈膠（NBR），牌號(hào)1052、1042，臺(tái)灣南帝；炭黑N660、N330（卡博特）；氧化鋅，淄博海順；二辛脂，齊魯石化；其它均為橡膠工業(yè)常用原材料。

2.2基本配方

丁腈膠，100；氧化鋅，5；N660，95.6；二辛脂，14.7；其它24.3。

2.3混煉工藝

小樣試驗(yàn)在小型開煉機(jī)上混煉，混煉工藝為：生膠包輥，最小輥距，輥溫45℃，薄通5次→加入小料→待吃粉完全后左右割刀各3次→加入炭黑等其它物料，左右割刀各3次→加入硫化劑，左右割刀各3次，最小輥距打3個(gè)豎卷，3個(gè)三角包，3mm輥距打3個(gè)豎卷，下片停放8h待測。

3　性能測試

3.1硫化特性

膠料的硫化特性采用無轉(zhuǎn)子硫化儀按照GB/T16584-1996《橡膠用無轉(zhuǎn)子硫化儀測定硫化特性》進(jìn)行測定，溫度為180℃，時(shí)間為5m in。

3.2膠料的門尼焦燒性能

膠料的門尼焦燒性能按照GB/T1233-2008《未硫化橡膠初期硫化特性的測定用圓盤剪切粘度計(jì)》進(jìn)行測定，溫度為121℃，時(shí)間為1h。

3.3物理性能

硫化膠的拉伸強(qiáng)度按照GB/T528-2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測試》進(jìn)行測定；紹爾A型硬度按照GB/T 531.1-2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠第一部分：邵氏硬度計(jì)法（邵爾硬度）》進(jìn)行測試。

4　數(shù)據(jù)對(duì)比

4.1物理性能

從表2可以看出：N660的混煉膠的焦燒時(shí)間明顯長于N330的膠料，其壓縮永久變形低，伸長率高。經(jīng)過工業(yè)性實(shí)驗(yàn)，大配合試驗(yàn)?zāi)z料性能與小配合試驗(yàn)?zāi)z料性能基本一致。

4.2工藝性能

為進(jìn)一步驗(yàn)證兩種膠料的工藝性能，采用ф90型冷喂料擠出機(jī)進(jìn)行2SN1/2內(nèi)膠管體擠出試驗(yàn)，擠出工藝按喂料段55℃、擠出段70℃、塑

表2　配合試驗(yàn)?zāi)z料性能（硫化時(shí)間條件150℃、20m in）

············化段50℃、機(jī)頭80℃、螺桿50℃工藝進(jìn)行。從現(xiàn)場擠出工藝可以看出，N660膠料表面光澤度良好，N330擠出困難。

4.3成品脈沖檢測

規(guī)格N 330N 660

2SN 1/2（3條）125000（接頭漏）250000（未壞卸下）

2-13（3條）108000（接頭漏）240000（未壞卸下）

2SN 1/2（3條）118000（接頭漏）265000（未壞卸下）

5　結(jié)語

在高壓膠管內(nèi)膠中采用N660作為補(bǔ)強(qiáng)炭黑，混煉加工過程生熱小，性狀專一，有很好的加工性能。N660補(bǔ)強(qiáng)的成品混煉膠焦燒時(shí)間較長，門尼粘度適中，加工過程順暢。使用N 660補(bǔ)強(qiáng)的高壓膠管內(nèi)膠，在成品膠管上經(jīng)過驗(yàn)證，由于其壓縮永久變形低，不易產(chǎn)生接頭泄漏。

［1］繆桂韶.橡膠配方設(shè)計(jì)［M］.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001：246-254.

［2］楊清芝.現(xiàn)代橡膠工藝學(xué)［M］.北京：中國石化出版社，126-128.

趙建勛（1979—），男，山東海陽人，畢業(yè)于山東省輕工業(yè)學(xué)院高分子材料系，現(xiàn)工作于兗礦集團(tuán)鄒城金通橡膠有限公司，工程師，主要從事鋼絲增強(qiáng)高壓橡膠軟管工藝原理、配方和加工設(shè)備的研究工作。