EXXON IT0316彈性體在丁基橡膠內胎中的應用

黃 勤，任鵬杰，曹 揚

（中策橡膠集團有限公司，浙江 杭州 310008）

EXXON IT0316彈性體（以下簡稱EXXON IT0316）是美國?？松梨诠疽孕录夹g生產的一種具有良好彈性的乙烯和丙烯共聚物，EXXON IT0316的相對分子質量分布窄，與各種聚合物的相容性好，與丁基橡膠（IIR）和三元乙丙橡膠（EPDM）相比門尼粘度低，具有低灰分、低金屬含量的特性。它與EPDM相比價格更低，可有效提高生產廠家的經濟效益。

本工作研究EXXON IT0316在IIR內胎中部分替代EPDM的應用效果。

1 實驗

1.1 主要原材料

IIR，牌號301；EPDM，牌號5260Q，德國朗盛公司產品。炭黑N660，江西黑貓炭黑有限公司產品。EXXON IT0316，美國?？松梨诠井a品。環烷油，中國石油化工有限公司杭州分公司產品。樹脂E1102，上海金森化工有限公司產品。

1.2 配方

生產配方：IIR 85，EPDM 15，炭黑N660 66，氧化鋅 5，硬脂酸 2，防老劑4020/微晶蠟3，環烷油 21，樹脂E1102 3，硫黃/促進劑M/促進劑TMTD 3.9。

試驗配方1：以5份EXXON IT0316等量替代EPDM，其余同生產配方。

試驗配方2：EXXON IT0316 5，EPDM 10，炭黑N660 58，炭黑N330 8，環烷油 21.5，其余同生產配方。

1.3 主要設備和儀器

1.5 L切線型密煉機，青島測控科技有限公司產品；F370型密煉機，大連橡膠塑料機械股份有限公司產品；GT2000A型硫化儀，TS-2000M型電子拉力機，高鐵檢測儀器有限公司產品；GABOMETER4000型動態力學分析儀，德國GABO公司產品。

1.4 混煉工藝

1.4.1 小配合試驗

膠料混煉采用兩段混煉工藝。

一段混煉在1.5 L密煉機中進行，轉子轉速為60 r·min-1，混煉工藝為：生膠、炭黑、小料→加壓30 s加油→加壓40 s提壓砣清掃→加壓至120 s排膠。

二段混煉在開煉機上進行，速比為1∶1.08，混煉工藝：一段混煉膠→硫黃和促進劑→搗膠→出片。

1.4.2 大配合試驗

膠料混煉采用兩段混煉工藝。

一段混煉在F370型密煉機中進行，轉子轉速為55 r·min-1，混煉工藝為：生膠、小料→加壓30 s，加炭黑壓壓砣→135 ℃加軟化劑壓壓砣→175℃排膠。

二段混煉在F370型密煉機中進行，轉子轉速為20 r·min-1，混煉工藝為：一段混煉膠、硫化劑保持2 s→壓壓砣保持30 s→壓壓砣到95 s排膠。

1.5 性能測試

膠料各項性能均按相應國家標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 理化分析

EXXON IT0316的理化分析結果如表1所示。

表1 EXXON IT0316的理化分析結果

從表1可以看出，EXXON IT0316的理化性能均符合企業標準要求。

2.2 小配合試驗

小配合試驗結果見表2。

表2 小配合試驗結果

從表2可以看出：與生產配方膠料相比，加入EXXON IT0316的膠料硫化速度接近，試驗配方1的Fmax相對略低；試驗配方膠料的硬度略高，試驗配方1的拉伸強度、300%定伸應力相對較低，而試驗配方2與生產配方的性能基本相同；三者的氣密性相近。根據小配方試驗結果，選擇試驗配方2進行大配合試驗。

2.3 大配合試驗

大配合試驗結果見表3。

表3 大配合試驗結果

由表3可見，試驗配方2與生產配方的物理性能和硫化速度都接近，但試驗配方2膠料的門尼粘度略低，更易加工，且在150 ℃×24 h老化后物理性能更為優異。由于二者在結構上存在一定差異，EPDM結構中側鏈上存在一定量雙鍵及活潑氫原子，易參與反應，試驗配方2中的EXXON IT0136為二元乙丙彈性體，其分子鏈是一種完全飽和的直鏈型結構，其熱穩定性較EPDM好，從而提高了IIR內胎的使用壽命。

2.4 工藝性能

（1）IIR內胎的擠出成型采用加硫料濾膠后直接進行，過程中必須確保濾膠機冷卻水暢通無阻，并嚴格控制膠料的濾膠溫度，一般不超過120 ℃，否則不能直接采用該方法，因此此次試驗膠料在125 ℃下進行，焦燒時間長于15 min。

（2）硫化溫度為185 ℃，采用一次法定型，試驗IIR內胎硫化后，外觀平整，無異常病疵，同時提升了成品內胎合格率。

（3）整個生產過程中，試驗配方2膠料工藝通過性良好，因EXXON IT0316二元乙丙分子鏈上無其他側基團，門尼粘度略低，有利于IIR內胎膠熱煉、濾膠，提高了濾膠產能。測試結果顯示，試驗配方2和生產配方的產能分別為24.81和23.5 kg·min-1。

2.5 成品輪胎性能

采用試驗配方2試制12.00R20 IIR內胎，對其進行物理性能檢測，并與正常生產內胎進行對比，結果見表4。從表4可以看出，采用試驗配方2生產的IIR內胎物理性能與正常生產IIR內胎基本一致，均超過國家標準要求。

表4 IIR內胎成品性能對比

試驗內胎與正常生產內胎接頭強度對比見表5。由表5可見，試驗配方2生產的IIR內胎接頭強度提高，且每一點測試值與均值接近，波動小。IIR內胎接頭強度測試點如圖1所示。表5和圖1中Ⅰ為下模底部左接頭處，對應接頭2；Ⅱ為下模底部右接頭處，對應接頭3和4（平均值）；Ⅲ為上模冠部左接頭處，對應接頭8；Ⅳ上模冠部右接頭處，對應接頭6和7（平均值）；Ⅴ為接頭R角處，對應的1和5（平均值）。

表5 接頭點強度對比 MPa

圖1 IIR內胎接頭強度測試點

3 結論

（1）在IIR內胎中以EXXON IT0316替代EPDM，可降低膠料的門尼粘度，改善工藝性能。

（2）使用EXXON IT0316對IIR內胎成品的物理性能影響不大，均滿足國家標準要求，且成品內胎接頭強度較高且均勻。

（3）使用EXXON IT0316后，半制品硫化后外觀平整，無其他異常病疵，提升了成品合格率。

（4）EXXON IT0316較IIR和EPDM價格低，以其部分等量替代EPDM用于IIR內胎可降低膠料成本。

（5）根據客戶反饋，所提供試制內胎在使用過程中運行情況良好。