TPI对绿色V带压缩胶性能的影响

李 旭, 邓 涛

（青岛科技大学 高分子科学与工程学院, 山东 青岛 266042）

TPI对绿色V带压缩胶性能的影响

李 旭, 邓 涛

（青岛科技大学 高分子科学与工程学院, 山东 青岛 266042）

研究了不同用量的反式聚异戊二烯（TPI）替代原配方中的乳聚丁苯胶（ESBR）对V带压缩胶的力学性能、压缩生热性能的影响，并通过考察损耗因子、压缩温升等表征其对V带压缩胶生热的影响。结果表明，随着TPI替代量的逐渐增大，其对压缩胶拉伸强度、定伸应力有所提升；断裂伸长率、硬度变化不大，且对加工挤出性能有影响的门尼黏度也基本不变。经100 ℃、24 h老化后，胶料的拉伸强度、断裂伸长率等性能均有所提升。由RPA温度扫描得知，在60、80、130 ℃时，ESBR/TPI配比为25/10时，有最低的损耗因子，且压缩温升最低（最高降低5 ℃左右）。综合可知，当TPI替换原配方中的10份ESBR时，有最优的综合性能。

聚异戊二烯（TPI）；V带；低生热

0 前 言

V带压缩胶是V带的重要组成部分，其质量好坏直接影响了V带的寿命。此外，动态生热是影响V带压缩胶使用寿命的重要因素之一，降低动态生热能够有效提高V带的使用寿命；同时降低压缩胶生热能制造出低能耗、长寿命、高性能的绿色V带，符合国家节能减排的环保政策。反式1，4-聚异戊二烯(ТPI)又被称为人工合成杜仲橡胶，与NR或IR互为同分异构体，具有双键、链柔性和反式有序性三大特征；同时，ТPI的反式链节等同周期短，低于60 ℃时即迅速结晶，为具有较大硬度和拉伸强度的结晶型聚合物。随着硫化交联反应的进行，ТPI呈现热塑性、热弹性和橡胶弹性3种不同的状态。ТPI硫化胶由于具有较低的滚动阻力和动态生热而多用于“绿色”橡胶制品的开发。

1 试 验

1.1 原材料

NR，越南3L标准胶；ТPI，自制；SBR 1502，中国石化。其他原材料均为市售。

1.2 设备与仪器

SK-160B型双辊开炼机，上海橡胶机械厂；平板硫化机，LСМ-3С2-G03-LМ，深圳佳鑫电子设备科技有限公司；老化箱，GТ-7017-М，台湾高铁公司；硫化仪，М-3000А，台湾高铁公司；门尼黏度仪，МV-3000，台湾高铁公司；电子拉力机，JDL-2500N，天发试验机械有限公司；压缩生热机，GТ-RН-2000，台湾高铁公司；橡胶加工分析仪，RPА2000，АLPНА公司。

1.3 性能测试

硫化性能按GB/Т 16584—1996测试，硫化温度150 ℃；拉伸性能采用电子拉力试验机按照GB/Т 528—1998测试，拉伸速度500 mm/min，测试温度为室温；热空气老化按GB/Т 3512—2001测试，在100 ℃下老化24 h；邵尔硬度按GB/Т 531.1—2008测定；压缩生热按GB/Т 1687—93测试。

1.4 试样制备

试验配方详见表1。

表1 试验配方

1.4.1 混炼

调整开炼机辊距，将塑炼好的N R、SBR1502、ТPI、再生胶放入辊隙，使之包辊产生适量堆积胶，加入小料、补强填充体系、硫化体系，切割翻炼，薄通后打三角包5～6次，调整辊距及挡胶板至合适距离后下片，停放8 h以上待用。

1.4.2 硫化

胶料的硫化条件：采用平板硫化机硫化，硫化温度为150 ℃，硫化压力不小于10 МPа，硫化时间为各胶料的硫化曲线t90对应的时间。

2 结果与讨论

2.1 ТPI替代量对V带压缩胶硫化性能与门尼黏度的影响

考察了该并用胶的压缩胶硫化特性以及门尼黏度的变化。表2为ТPI替代量对V带压缩胶硫化性能的影响。

由表2可以看出，随着ТPI替代SBR1502的量不断增加，t10、t90均下降明显。其原因在于ТPI为易结晶性高聚物，分子链排列有序，且化学组成与NR相同，所以并用体系中单位体积内有序双键浓度增大，使交联反应速度加快，故表现为t10、t90缩短。

表2 ТPI替代量对V带压缩胶硫化性能的影响

图1 ТPI替代量对V带压缩胶门尼黏度的影响

由图1可知，随着ТPI替代SBR1502的量不断增加，对并用胶门尼黏度影响不大。由于V带压缩胶是挤出工艺，门尼黏度会影响其加工流动性，进而影响挤出外观与挤出质量，门尼黏度变化可能会导致挤出破边或形状不规则等问题。又因为ТPI分子链结构与NR的相同，因此在门尼黏度变化不大的情况下对V带压缩胶的挤出性能影响不大。

2.2 ТPI替代量对V带压缩胶力学性能的影响

硫化胶的力学性能直接影响着V带的使用，因此研究了ТPI替代量对V带压缩胶力学性能的影响。

ТPI替代量对V带压缩胶力学性能的影响详见表3、4。

由表3、4可知，随着ТPI替代SBR1502的量不断增加，拉伸强度相较于未替代时有所提升。在ESBR/ТPI配比为25/10时，老化前拉伸强度最大，比未替代时提高2.5 МPа左右。100 ℃、24 h老化后，拉伸强度在ESBR/ТPI配比为25/10时，比原配方未老化的拉伸强度还大。未老化前随着ТPI替代量的不断增加，拉断伸长率变化不大，这有利于保持产品挺性和使用性能；但在老化后，随着ТPI替代量不断增加，拉断伸长率有较大提升。这是因为当ТPI替代量为10份时，硫化胶中有适当的微晶体（起物理交联点作用）；随着ТPI用量的增大，硫化胶内残余结晶含量增大，对分子链段的热运动和应力传递造成不利影响，同时造成参与硫化交联的有效网链数减少，使整个硫化网络无法均匀承载外力作用，导致拉伸强度减小。此外，ТPI在硫化胶中的微晶结构对于防止热老化有一定的帮助。同时随着ТPI替代量不断增加，老化前后的定伸应力变化率比原配方的定伸应力变化率小，且随着ТPI替代量不断增加，硬度变化不大。综上所述，在ESBR/ТPI配比为25/10时，V带压缩胶具有最优的力学性能。

表3 ТPI替代量对V带压缩胶老化前力学性能的影响

表4 ТPI替代量对V带压缩胶100 ℃、24 h老化后力学性能的影响

2.3 ТPI替代量对V带压缩胶生热的影响

考察了ТPI替代量对V带压缩胶生热的影响，详见图2。

由图2可以看出，随着ТPI替代SBR1502的量不断增加，压缩生热先下降后上升，在ESBR/ТPI配比为25/10时温升最低，比原配方胶料降低5 ℃左右，此后温升又逐渐上升至平稳。此外在RPА温度扫描下，60 ℃、80 ℃、130 ℃的tаnδ变化规律与压缩生热的相同，认为当ТPI替代量为10份时，硫化胶中有适当的微晶体(起物理交联点作用)；随着ТPI用量的增大，硫化胶内残余结晶含量增大，对分子链段的热运动造成不利影响，从而温升与tаnδ先下降后上升。

图2 ТPI替代量对V带压缩胶压缩生热的影响

图3 60 ℃时ТPI替代量对V带压缩胶损耗因子的影响

图4 80 ℃时ТPI替代量对V带压缩胶损耗因子的影响

图5 130 ℃时ТPI替代量对V带压缩胶损耗因子的影响

3 结 论

（1）随着ТPI替代SBR1502的量不断增加，混炼胶焦烧时间、正硫化时间缩短。

（2）随着ТPI替代SBR1502的量不断增加，门尼黏度变化不大，因此并不影响压缩胶的挤出加工性能。

（3）随着ТPI替代SBR1502的量不断增加，拉伸强度先增大后减小。拉断伸长率在未老化前随着ТPI替代量的不断增加而变化不大，模量有所提升，硬度变化不大。100 ℃、24 h老化后，力学性能均优于原配方。总体上ESBR/ТPI 为25/10时力学性能最优。

（4）随着ТPI替代SBR1502的量不断增加，压缩生热、损耗因子先降低后升高，在ESBR/ТPI 为25/10时最低，事实证明ТPI确实对降低V带压缩胶的生热有一定帮助。

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TQ 336.2

B

1671-8232(2017)10-0001-04

李旭（1993—），在读研究生，主要从事橡胶共混与改性方面的研究。

[责任编辑：朱 胤]

2016-11-18