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不同生产工艺天然橡胶的性能差异

2018-07-20卓容燕唐海龙朱德创

橡胶科技 2018年2期
关键词:物理性能天然橡胶灰分

卓容燕,唐海龙,袁 意,朱德创

(海南天然橡胶产业集团股份有限公司 海南先进天然橡胶复合材料工程研究中心,海南 澄迈 571924)

天然橡胶(NR)是由橡胶树分泌的天然胶乳经加工而制成的高分子弹性材料,具有良好的综合性能,如拉伸强度高,弹性大、气体阻隔性能和电绝缘性能好,无毒[1-3]。NR的主要成分是橡胶烃,还有少量蛋白质、脂肪酸、水分、灰分等。三叶橡胶树的橡胶烃由顺式-1,4-聚异戊二烯组成,其相对分子质量约为70万,橡胶烃的相对分子质量对NR的性能影响极大[4-5]。

NR性能直接影响其制品的性能,而不同加工工艺制备的NR性能不同[6]。因此,分析NR的理化性能对NR的应用具有指导意义[4]。目前,我国NR按生产工艺可以分为烟胶片、绉胶片、胶清胶(SCR-G)等,按理化性能可以分为全乳胶(SCRWF)、恒粘胶(SCR-CV)、5#标准胶(SCR5)、10#标准胶(SCR10)、20#标准胶(SCR20)、5#子午线轮胎胶(SCR-RT5)、10#子午线轮胎胶(SCR-RT10)、20#子午线轮胎胶(SCR-RT20)等。

本工作通过对比3种NR(SCR-G,SCR-WF和SCR-RT10)性能的差异,为不同下游产品用户选择合适的NR提供指导。

1 实验

1.1 主要原材料

NR(SCR-G,SCR-WF和SCR-RT10),海南天然橡胶产业集团股份有限公司各加工厂产品;氧化锌,扬州振中锌业有限公司产品;硬脂酸,印度尼西亚斯文公司产品;硫黄,南宁五星饲料添加剂有限公司产品;促进剂M,浙江黄岩浙东橡胶助剂有限公司产品。

1.2 试验配方

NR 100,氧化锌 6,硬脂酸 0.5,硫黄 3.5,促进剂M 0.5。

1.3 主要设备与仪器

XK-150型开炼机,广东省湛江机械厂产品;XLB-D型平板硫化机,湖州宏侨橡胶机械有限公司产品;UT-2080型拉力试验机,中国台湾优肯科技股份有限公司产品;DHG-9023A型烘箱,上海精宏试验设备有限公司产品;DR2-5D型高温马弗炉,上海唐河实业发展有限公司产品;XS105DU型电子天平(精度为0.000 01 g)和MS204S型电子天平(精度为0.000 1 g),梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司产品;TM8100型半自动定氮仪,丹麦福斯公司产品;P14型塑性计,英国华莱士公司产品;GT-7080-S2型门尼粘度测试仪和M2000-FAN型无转子硫化仪,高铁检测仪器有限公司产品。

1.4 试样制备

胶料混炼在开炼机上进行。辊距调为2 mm,将已均匀化的NR生胶包辊,依次加入氧化锌、硬脂酸、硫黄和促进剂,混炼均匀后左右割刀各3—4次;将辊距调为0.8 mm,薄通,打三角包4—5次;将辊距调为3 mm,下片。混炼胶停放12 h,在平板硫化机上硫化,硫化条件为140 ℃×25 min/ 15 MPa。

1.5 性能测试

胶料性能按照相应国家标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 生胶理化性能

3种NR生胶的理化性能见表1。

从表1可以看出:SCR-G的灰分、挥发分和氮含量较大,杂质含量和PRI较小,这是由于鲜胶乳在离心时,绝大多数杂质都沉积在离心鼓中,且胶清粘度小,残留的杂质容易沉淀出来[5];SCRWF的灰分、杂质和氮含量都较小;SCR-RT10的杂质含量较大,氮含量较小。

2.2 混炼胶硫化特性

3种NR混炼胶的硫化特性见表2。

从表2可以看出:SCR-G的Fmax较大;SCR-WF的t10较长,加工安全性能较好;SCR-RT10的t10较短,加工安全性能较差。

2.3 硫化胶物理性能

3种NR硫化胶的物理性能见表3。

从表3可以看出,与SCR-WF和SCR-RT10相比,SCR-G的硬度、定伸应力、拉伸强度和撕裂强度都较高,物理性能较好,这与其氮含量和Fmax较大相关。

3 结论

(1)SCR-G的灰分、挥发分和氮含量较大,杂质含量和PRI较小,物理性能较好,且价格较低(比SCR-WF和SCR-RT10便宜4 000元·t-1),但在贮存过程容易吸潮长霉,建议在发泡橡胶制品和鞋底中使用。

表1 3种NR生胶的理化性能

表2 3种NR混炼胶的硫化特性(140 °C)

表3 3种NR硫化胶的物理性能

(2)SCR-WF的灰分、杂质和氮含量都较小,加工安全性能较好,物理性能较差,适用于输送带、密封圈和胶鞋等。

(3)SCR-RT10的杂质含量较大,氮含量较小,加工安全性能较差,不宜用于密封制品和高弹、减震制品,适用于轮胎和输送带等。

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