環保橡膠增塑劑HJA0810在工業橡膠板膠料中的應用

于 淼，劉學民，于恩強，姜云平，秦 鍇，陳 宏

（1.北京橡膠工業研究設計院有限公司，北京 100143；2.中海瀝青股份有限公司，山東 濱州 256619）

本工作對中海瀝青股份有限公司研制生產的高芳烴含量的環烷基環保橡膠增塑劑HJA0810（以下簡稱增塑劑HJA0810）在工業橡膠板膠料中的應用進行研究，分析增塑劑HJA0810對工業橡膠板混煉膠和硫化膠性能的影響，并與現用機油進行對比。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），SCR5，市售品；增塑劑HJA0810，中海瀝青股份有限公司產品。

1.2 試驗配方

試驗配方見表1。

表1 試驗配方 份

1.3 主要儀器

M200E型門尼粘度試驗機和C200E型無轉子硫化儀，北京友深電子儀器有限公司產品；仿Z116型橡膠沖擊彈性試驗器，天津市材料實驗機廠產品。

1.4 試樣制備

膠料混煉分3段。一段混煉在開煉機上進行，混煉工藝為：生膠→小料→機油/增塑劑→下片。二段混煉在密煉機中進行，密煉室初始溫度為80℃，轉子轉速為80 r·min-1，混煉工藝為：一段混煉膠→炭黑（2.5 min）→排膠。三段混煉在開煉機上進行，混煉工藝為：二段混煉膠→硫黃和促進劑→薄通2次→下片。混煉膠停放16 h后在平板硫化機上進行硫化。

1.5 性能測試

（1）壓縮疲勞試驗按照GB/T 1687—1993《硫化橡膠在屈撓試驗中溫升和耐疲勞性能的測定 第2部分：壓縮屈撓試驗》進行測試，試驗條件為沖程4.45 mm，負荷 1.0 MPa，溫度 55 ℃。

（2）其他性能按相應國家標準進行測試。

（2）流動性：將粉末通過下孔徑為5 mm的玻璃漏斗，從10 cm的高度緩慢、均勻地落入平板上，形成圓錐體。測量圓錐體的高度（h）和基底的半徑（r），按公式計算休止角（θ，tanθ＝h/r）。

2 結果與討論

2.1 混煉膠

2.1.1 混煉工藝

膠料混煉過程中，密煉機的電流可以表征混煉能耗。膠料混煉工藝參數如表2所示。

表2 膠料的混煉工藝參數

從表2可以看出：5個配方膠料二段混煉時密煉機的電流相同，說明操作油對膠料混煉工藝性能的影響無明顯差異；在三段混煉過程中，5個配方膠料均具有較好的包輥性，無起兜或破碎現象；各膠料配合劑混入速度較快，下片后膠片平整。

2.1.2 硫化特性

檢驗膠料加工安全性的指標主要是門尼焦燒時間，門尼焦燒時間越長，膠料的加工安全性越好，反之越差。在輪胎或橡膠制品生產中，通常希望膠料的門尼焦燒時間較長，以防止膠料在混煉或后續加工（尤其是擠出）過程中發生焦燒，影響產品性能。

不同操作油混煉膠的硫化特性如表3所示。

表3 混煉膠的硫化特性

從表3可以看出：5個配方混煉膠的門尼焦燒時間相當，說明油品對混煉膠的加工安全性能影響不大；增塑劑HJA0810等量替代機油后，膠料的FL，Fmax，t10，t90和Vc接近；隨著增塑劑HJA0810用量增大，混煉膠的門尼焦燒時間和Vc變化不大，FL和Fmax呈線性下降趨勢，t10和t90延長。

2.2 硫化膠

2.2.1 物理性能

硫化膠的物理性能可反映出橡膠制品的基本性質。不同操作油硫化膠的物理性能如表4所示。

表4 硫化膠的物理性能

從表4可以看出，增塑劑HJA0810等量替代機油后，硫化膠的硬度、撕裂強度和拉斷永久變形變化不大，100%定伸應力、拉伸強度、拉斷伸長率和回彈值增大，壓縮永久變形減小。增塑劑HJA0810用量為12～20份時，硫化膠的硬度保持在同一水平，且與添加10份增塑劑HJA0810的硫化膠相比，硬度略有減小；隨著增塑劑HJA0810用量增大，硫化膠其他各項性能均保持較好水平。

綜上所述，添加增塑劑HJA0810的硫化膠物理性能優于添加機油的硫化膠。

2.2.2 耐熱老化性能

不同操作油硫化膠的耐熱老化性能如表5所示。

表5 硫化膠的耐熱空氣（70 ℃×72 h）老化性能

從表5可以看出：增塑劑HJA0810等量替代機油后，硫化膠老化后的拉伸強度下降率和拉斷伸長率下降率均減小；隨著增塑劑HJA0810用量增大，硫化膠的耐熱老化性能提高。

2.2.3 壓縮疲勞試驗

硫化膠在周期性應力作用下，其內部結構和性能產生的變化稱之為疲勞現象。由于橡膠的粘彈性，橡膠制品在周期性形變時會吸收一部分能量并將其轉換成熱能，又由于橡膠是熱的不良導體，其周期形變轉換成的熱能會導致橡膠制品內部溫度較高，進而影響橡膠制品的使用壽命。根據所受的作用力不同，疲勞可以分為不同類型。硫化膠的耐壓縮疲勞性能表征為在一定時間內受周期性壓縮產生的終動壓縮率、溫升和永久變形，其中溫升為主要性能指標。溫升越小，硫化膠的耐壓縮疲勞性能越好。

不同操作油硫化膠的壓縮疲勞性能如表6所示。

表6 硫化膠的壓縮疲勞性能

從表6可以看出：增塑劑HJA0810與機油用量相同的硫化膠溫升相當；隨著增塑劑HJA0810用量增大，硫化膠的終動壓縮率和永久變形先減小后增大，溫升先降低后升高。

3 結論

（1）增塑劑HJA0810等量替代機油后，膠料的混煉工藝性能和硫化特性相當。

（2）增塑劑HJA0810等量替代機油后，硫化膠的硬度、撕裂強度和拉斷永久變形相差不大，100%定伸應力、拉伸強度、拉斷伸長率和回彈值增大，壓縮永久變形減小，耐熱老化性能提高。

（3）隨著增塑劑HJA0810用量增大，硫化膠的物理性能和耐熱老化性能提高，耐壓縮疲勞性能先提高后降低。

（4）增塑劑HJA0810可等量或適當增量替代機油應用于工業橡膠板膠料中，改善工業橡膠板的環保性能。