出口橡膠墊板膠料的配方優化

劉士鐸，李偉杰

（1.河北辛集金昊橡膠有限公司，河北 辛集 052306；2.廣州盈瀧貿易有限公司，廣東 廣州 510660）

在研制出口橡膠墊板的過程中，由于國外客戶要求橡膠墊板邵爾A型硬度為（90±2）度，而且不能出現返藍現象，這就限制了炭黑品種的選擇，只能選用高結構炭黑，并增大了耐磨性能不高的無機補強劑的用量，從而影響了膠料的硫化程度和耐磨性能以及產品的手感和外觀質量（發暗）。此外，在硫化工序中成品墊板與手接觸后會出現手摸痕跡。我公司經過試驗，通過改變主體材料和硫化體系、添加助硫化體系和耐磨劑、調整補強體系和防護體系對膠料配方進行優化，以提高橡膠墊板的耐磨性能，消除手摸痕跡和返藍現象，改善手感和外觀質量。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），3#煙膠片，泰國產品；丁苯橡膠（SBR，牌號1502）和順丁橡膠（BR，牌號9000），齊魯石化公司橡膠廠產品；炭黑N774，上海卡博特化工有限公司產品；無機補強劑Si750、偶聯劑Si69和抗硫化還原劑TDB-680，安徽阜陽利普化工有限公司產品；無機補強劑JC-069（纖維狀鋁硅納米材料），江蘇玖川納米科技有限公司產品；抗撕裂樹脂HR-801和耐磨劑HSR-580，廣州盈瀧貿易有限公司產品；耐磨劑JTH-315，浙江衢州萬能達科技有限公司產品。

1.2 生產配方

NR 70，SBR 30，炭黑N774 70，無機補強劑Si750 75，活性劑 8，抗撕裂樹脂HR-801 5，防老劑 3，硫黃 2，促進劑DM 1，促進劑CZ 2，其他 9，總計 275。

1.3 主要儀器

JC-2000E型密閉型無轉子硫化儀，江蘇江都精誠測試儀器有限公司產品；GT-TCS-2000型電子拉力機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產品；WTB-0.5型沖擊彈性儀和WML-76型阿克隆磨耗試驗機，揚州天發試驗機械有限公司產品。

1.4 性能測試

硫化特性按照GB/T 16584—1996《橡膠用無轉子硫化儀測定硫化特性》測試；拉伸性能按照GB/T 528—2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定》測試；回彈值按照GB/T 1681—2009《硫化橡膠回彈性的測定》測試；耐磨性能按照GB/T 1689—2014《硫化橡膠耐磨性能的測定（用阿克隆磨耗機）》測試。

2 結果與討論

2.1 主體材料

根據橡膠墊板性能要求和膠料成本，采用通用橡膠作為膠料主體材料。生產配方主體材料采用NR和SBR并用，為了改善橡膠墊板的手感和外觀質量，采用彈性和耐磨性能好的BR替代SBR。但采用BR的橡膠墊板發亮，容易出現返藍現象，因此BR用量不宜過大。試驗配方主體材料采用NR和BR并用，兼顧膠料強度和工藝，確定NR/BR并用比為80/20。主體材料改變前后膠料和產品性能測試結果如表1所示。

表1 主體材料改變前后膠料和產品性能測試結果

從表1可以看出，主體材料改變前后膠料的硫化儀數據和拉伸性能基本相當，但主體材料改變后膠料彈性提高，產品的手感和外觀質量改善。因此，主體材料采用并用比為80/20的NR/BR并用體系進行后續試驗。

2.2 硫化體系和助硫化體系

根據原來橡膠墊板硬度高、手感差的缺點，為達到橡膠墊板無手摸痕跡和手感好的要求，改變膠料的硫化體系。原硫化體系為：硫黃 2，促進劑DM 1，促進劑CZ 2。此硫化體系對于硬度高的橡膠墊板硫化程度不高。為提升膠料硫化程度，保證產品無手摸痕跡和手感好，采用硫化程度比較高的硫化體系：硫黃 2，促進劑TMTD 1，促進劑CZ 2。

橡膠墊板膠料的補強體系采用了補強性能一般的炭黑N774，且無機補強材料用量大，采用普通硫化體系會使膠料的硫化程度不足，因此添加助硫化體系來提高膠料的硫化程度，以消除產品的手摸痕跡，提高產品的手感質量。試驗配方中加入2份偶聯劑Si69和1份抗硫化返原劑TDB-680，以改善硫化效果。硫化體系改變前后膠料和產品性能測試結果如表2所示。

表2 硫化體系改變前后膠料和產品性能測試結果

從表2可以看出：改變硫化體系后，膠料的焦燒時間和正硫化時間縮短，但在工藝合理范圍內，可以提高生產效率；膠料的拉伸強度略有提高，彈性改善，阿克隆磨耗量減小；產品的手摸痕跡減少，手感和外觀質量均有一定改善。因此，采用改變后硫化體系進行后續試驗。

2.3 補強體系

根據國外客戶要求，橡膠墊板5個月不能返藍，因此膠料中炭黑的品種和用量很重要。根據經驗，采用炭黑N774。試驗結果表明：膠料中炭黑N774用量為50份時，產品4個月未返藍；膠料中炭黑N774用量為60份時，產品4個月未返藍；膠料中炭黑N774用量為70份時，產品3個月返藍；膠料中炭黑N774用量為80份時，產品3天返藍。由此可見，為達到橡膠墊板不返藍的要求，膠料中炭黑N774用量不能超過60份。為了滿足橡膠墊板硬度和彈性要求，其余補強劑采用補強性能和彈性較好的無機補強劑Si750（70份）和JC-069（15份）。補強體系改變前后膠料和產品性能測試結果如表3所示。

從表3可以看出：補強體系改變后，膠料的拉斷伸長率提高，彈性改善；產品的手感和外觀質量有較大提升，返藍問題解決。因此，采用改變后的補強體系進行后續試驗。

表3 補強體系改變前后膠料和產品性能測試結果

2.4 防護體系

由于橡膠墊板對變色要求比較嚴格，導致防護效果顯著但易于使產品變色的防老劑4010NA不能使用，采用防老劑RD和BLE并用（并用比2∶1），既保證了防護效果，又能使橡膠墊板長期放置不變色。

2.5 耐磨劑

為了消除橡膠墊板的手摸痕跡、改善手感和外觀質量，膠料中添加耐磨劑。耐磨劑的種類繁多，選擇耐磨性能比較顯著的耐磨劑HSR-580和JTH-318進行耐磨性能對比試驗。耐磨劑HSR-580主要是減小橡膠表面的摩擦因數，同時提高膠料的硬度，改善膠料的動剛性，但其具有高熔點的特性，其膠料混煉溫度為120 ℃，混煉時間為10 min左右。若膠料混煉溫度未達到120 ℃，耐磨劑HSR-580內的高分子材料無法完全熔融，會造成膠料性能下降。

兩種耐磨劑（用量為3份）對橡膠墊板膠料性能和工藝性能的影響如表4所示。

從表4可以看出，添加耐磨劑JTH-315的膠料彈性和耐磨性能比添加耐磨劑HSR-580的膠料略好，但膠料的混煉工藝和硫化工藝性能差。綜合考慮，在橡膠墊板膠料中添加工藝性能比較好的耐磨劑HSR-580。

表4 兩種耐磨劑對橡膠墊板膠料性能和工藝性能的影響

2.6 優化配方

通過試驗，最終確定的優化配方為：NR 80，BR 20，炭黑N774 60，無機補強劑Si750 70，無機補強劑JC-069 15，活性劑 8，耐磨劑HSR-580 3，抗撕裂樹脂HR-801 5，橡膠流動助劑2，防老劑RD 2，防老劑BLE 1，偶聯劑Si69 2，抗硫化還原劑TDB-680 1，硫黃 2，促進劑TMTD 1，促進劑CZ 2，其他 2，總計 276。

3 結語

對出口橡膠墊板膠料配方進行優化，通過改變主體材料來提升產品的手感和外觀質量，改變硫化體系和添加助硫化體系來提高膠料的硫化程度，調整補強體系和防護體系來防止產品返藍，添加耐磨劑HSR-580改善產品的耐磨性能等。采用優化配方后，橡膠墊板的耐磨性能提高，不僅消除了手摸痕跡和返藍現象，而且手感和外觀質量改善，工藝性能和合格率得到保障。