液体异戊橡胶在全钢载重子午线轮胎下三角胶中的应用

2017-07-22黄黔，黄凯

轮胎工业 2017年11期

黄黔，黄凯

（1.青岛科技大学高分子材料与科学学院，山东青岛 266042；2.杭州朝阳橡胶有限公司，浙江杭州 310018）

液体异戊橡胶（LIR）由锂系阴离子活性聚合而成，玻璃化温度为－63 ℃，是一种无色无味粘稠性透明液体，颜色浅、无杂质、流动性好，除具有普通液体橡胶的性能外，由于LIR链节结构与天然橡胶（NR）相同，因此LIR更适合作为橡胶的增塑剂或软化剂。芳烃油作为增塑剂或软化剂，不仅会降低硫化胶的物理性能，而且在高温下易挥发，具有污染性，易迁移到部件表面或相邻的部件中，从而影响使用寿命。随着各国环保法规的相继推行，轮胎行业将逐步淘汰芳烃油。LIR是一种相对分子质量较低的液体聚合物，可替代芳烃油作为橡胶软化剂，在硫化过程中与NR产生交联而使硫化胶获得优良的物理性能和化学稳定性。这种增塑剂不迁移、不挥发、无污染，同时还具有降低胶料混炼能耗、提高型胶部件尺寸稳定性、降低滚动阻力和节能等优点。

本工作研究LIR在全钢载重子午线轮胎下三角胶中的应用。

1 实验

1.1 主要原材料

NR，20#标准胶，泰国产品；LIR，上海麒翔化工有限公司产品；炭黑N330，卡博特（中国）投资有限公司产品；氧化锌，浙江联华锌品有限公司产品；硬脂酸，杭州油脂化工有限公司产品；防老剂，中国石化集团南京化工厂产品；补强树脂，华奇（中国）化工有限公司产品；芳烃油，杭州特种油品厂产品；硫黄，牌号IS7020，宁波市镇海大方硫黄厂产品；促进剂NS，山东尚舜化工有限公司产品。

1.2 配方

生产配方：NR100，炭黑N33068，氧化锌4，硬脂酸2，芳烃油4，补强树脂10，防老剂RD1，防老剂40201，硫黄4，促进剂NS 1.8，其他4.2。

试验配方：NR 95，LIR 5，炭黑N330 82，氧化锌 4，硬脂酸 2，防老剂RD 1，防老剂4020 1，硫黄 4，促进剂NS 1.8，其他 4.2。

1.3 主要设备和仪器

XK-160型开炼机，无锡市第一橡塑机械设备厂产品；3 L密炼机，佰弘机械（上海）有限公司产品；GK255型和GK400型密炼机，益阳双龙橡塑机械有限公司产品；XLB-D型平板硫化机，湖州宏侨橡胶机械有限公司产品；MDR2000型橡胶硫化仪，美国阿尔法科技有限公司产品；A1-3000-ND型拉力机，高铁检测仪器有限公司产品；Y3000E型压缩升热试验机，北京友深电子仪器有限公司产品；轮胎耐久性试验机，天津久荣车轮技术有限公司产品。

1.4 试样制备

小配合试验胶料分两段混炼，一段混炼在3 L密炼机中进行，转子转速为80 r·min-1，混炼工艺为：生胶和小料→压压砣 30 s 加炭黑、芳烃油→压压砣→提压砣（125 ℃）→排胶（155 ℃）；二段混炼在开炼机上加硫黄和促进剂。

大配合试验胶料分三段混炼，一段在GK400型密炼机中进行，转子转速为55 r·min-1，混炼工艺为：生胶、小料和2/3炭黑→压压砣→提压砣（125 ℃）→排胶（160 ℃）；二段混炼在GK400型密炼机中进行，转子转速为50 r·min-1，混炼工艺为：一段混炼胶和1/3炭黑→压压砣→提压砣（130 ℃）→排胶（155 ℃）；三段混炼在GK255型密炼机中进行，转子转速为25 r·min-1，混炼工艺为：二段混炼胶、硫黄和促进剂→压压砣 50 s 提压砣→压压砣100s提压砣→排胶（100 ℃）。

试样在平板硫化机上硫化，硫化条件为151℃×30 min。

1.5 性能测试

压缩疲劳试验条件为：冲程 4.45 mm，负荷245 N，温度 100 ℃；其他性能均按相应的国家标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 理化分析

LIR的理化分析结果见表1。

表1 LIR的理化分析结果

从表1可以看出，LIR的理化分析结果符合指标要求。

2.2 小配合试验

小配合试验结果见表2。

从表2可以看出：与生产配方胶料相比，试验配方胶料的硫化速度加快，Fmax增大；硫化胶的硬度和定伸应力增大，拉伸强度和拉断伸长率减小；80 ℃高温拉伸后硫化胶的硬度和定伸应力增大，拉伸强度基本相当，拉断伸长率明显减小。

表2 小配合试验结果

2.3 大配合试验

大配合试验结果见表3。

表3 大配合试验结果

从表3可以看出：与生产配方胶料相比，试验配方胶料的硫化速度加快；硫化胶的硬度和定伸应力增大，拉伸强度和拉断伸长率减小，压缩生热基本一致；80 ℃高温拉伸后硫化胶的硬度和定伸应力增大，拉伸强度和拉断伸长率减小。

2.4 工艺性能

采用试验配方胶料进行12.00R20 18PR CM998规格下三角胶挤出试验，试验配方胶料的门尼粘度与生产配方胶料差别较小，但炭黑用量的增大使得挤出膨胀率高于生产配方胶料，同时挤出温升较生产配方胶料高。在正常生产工艺条件下，挤出下三角胶的厚度略大于生产配方胶料，调整挤出参数确保尺寸一致，下三角胶外观平整光洁。