新型促進劑SWG在輪胎膠料中的應用研究

徐國成，許 凱，姜元達，董慧敏

（中策橡膠集團股份有限公司，浙江 杭州 310018）

促進劑加入膠料中能促使硫化劑活化，從而加快硫化劑與橡膠分子的交聯，達到縮短硫化時間和降低硫化溫度的效果[1-6]。

新型促進劑SWG是脲醛酸鈉聚合物與促進劑基團（由二苯胍、次磺胺類等促進劑等裂解而產生的自由基）形成的絡合物，通過對傳統促進劑的改性而達到分散均勻及硫化速度合理分布的目的。添加脲醛酸鈉聚合物有利于促進劑聚集體的膨脹與離解，在煉膠過程中會使其分解成更小的分子結構。由于脲醛酸鈉聚合物與促進劑基團都具有形成氫鍵的官能團，故能形成低溫穩定的絡合物，從而降低低溫時促進劑自由基的引發速度，同時在高溫下又能保證促進硫化的作用。與傳統早效型促進劑相比，新型促進劑SWG具有較長的焦燒時間，而與傳統后效型促進相比，又具有較低的持效作用，能提高膠料早期硫化的物理性能和深度硫化的熱穩定性。

本工作研究促進劑SWG在天然橡膠（NR）和再生橡膠硫黃硫化體系膠料中的應用，為開發高性能橡膠材料提供參考。

1 實驗

1.1 主要原材料

NR，SMR20，馬來西亞產品；丁苯橡膠（SBR），牌號1500和1712，中國石化齊魯石油化工有限公司產品；再生橡膠，牌號JZ-9（含膠率為40%），杭州中策橡膠循環科技有限公司產品；新型促進劑SWG（pH值為5～6.5，灼燒殘留物質量分數為11.5%±2.0%），蘭溪市雙牛助劑化工有限公司產品。

1.2 試驗配方

NR體系配方見表1。

表1 NR體系配方 份

再生橡膠體系配方見表2。

表2 再生橡膠體系配方 份

1.3 主要設備和儀器

XK-160型開煉機，廣東省湛江機械廠產品；0.5MN型平板硫化機，上海第一機械廠產品；MDR2000型硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產品；TS-2000M型拉力機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產品。

1.4 試樣制備

膠料混煉在開煉機上進行，前、后輥的溫度分別為30～50 ℃和40～50 ℃，輥距為3.5 mm。先加入生膠、炭黑、小料，混煉均勻，然后分別加入硫黃和不同促進劑，包后輥，待硫黃和促進劑全部混入后，左右各割刀15次，薄通6次，再割刀10次，下片（總操作時間約為15 min）。混煉膠在平板硫化機上硫化，硫化條件為150 ℃×（t90+1 min）。

1.5 性能測試

膠料各項性能均按照相應國家標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 硫化特性

NR體系膠料的硫化特性如表3所示。

表3 NR體系膠料的硫化特性

從表3可以看出：不同促進劑膠料的Fmax－FL由大到小依次為促進劑CBS，SWG，MBTS；t10由長到短依次為促進劑CBS，SWG，MBTS；硫化速度由快到慢依次為促進劑MBTS，SWG，CBS。這說明促進劑SWG膠料的抗焦燒性能優于促進劑MBTS膠料（兩者相差不大），稍遜于促進劑CBS膠料；促進劑SWG膠料的硫化速度比促進劑CBS膠料快，說明其硫化活性比促進劑CBS高。

再生橡膠體系膠料的硫化特性如表4所示。

表4 再生橡膠體系膠料的硫化特性

從表4可以看出，與促進劑MBTS膠料相比，促進劑SWG膠料的Fmax－FL較大，t10較長，硫化速度稍慢。這說明促進劑SWG膠料的交聯程度較大，抗焦燒性能優于促進劑MBTS膠料，但硫化活性略低。

綜上所述，促進劑SWG的起硫速度快于促進劑CBS，而慢于促進劑MBTS。說明促進劑SWG對早期硫化有一定促進作用，但對總硫化速度影響不大。

2.2 物理性能

NR體系硫化膠的物理性能如表5所示。

表5 NR體系硫化膠的物理性能

從表5可以看出：促進劑CBS硫化膠的拉伸強度較高，拉斷伸長率較低，總體來看3種促進劑硫化膠的強伸性能相差不大；不同促進劑硫化膠的300%定伸應力由大到小依次為促進劑CBS，SWG，MBTS，與Fmax－FL順序一致，說明促進劑CBS和SWG的促進硫化效果比促進劑MBTS更好。

再生橡膠體系硫化膠的物理性能如表6所示。

從表6可以看出，兩種促進劑膠料的物理性能無明顯差異。

表6 再生橡膠體系硫化膠的物理性能

3 結語

在以NR或再生橡膠為主的膠料中，與早效型促進劑MBTS膠料相比，促進劑SWG膠料的加工安全性較好，促進硫化效果更好，改善生產環境。與次磺酰胺類促進劑CBS相比，促進劑SWG膠料的硫化速度較快，交聯程度和物理性能相當。此外，促進劑SWG比促進劑MBTS和CBS價格低，可創造較好的經濟效益。