抗疲劳剂Topfill® N98在降低橡胶减震产品疲劳变形性能的应用

2023-01-03刘士铎赵旭魁张明栋杨春晖

橡塑技术与装备 2023年1期

刘士铎，赵旭魁，张明栋，杨春晖

(1.河北省腾跃铁路装备股份有限公司，河北辛集 052360；2.青岛泰洋圣化工有限公司，山东青岛 266045)

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），RSS3，泰国产品；顺丁橡胶（BR）,牌号9000，北京燕山石化橡塑化工有限责任公司产品；炭黑N550，N774，上海卡博特化工有限公司产品；抗疲劳助剂Topfill®N98,青岛泰联新材料有限公司提供；均匀剂M50，上海深茂橡塑科技有限公司提供；抗硫化还原剂TDB680,3100G 环保型长效橡胶防老剂，安徽阜阳利普化工有限公司产品；其余原材料均为橡胶工业市售产品。

Topfill®N98 生产工艺类似气相法白炭黑，主体成分为二氧化硅，外观呈灰白色至灰黑色，属无定型球状结构。Topfill®N98 因其特有的生产工艺及结构，可以改善橡胶的分散，赋予橡胶更好的流动性，提高挤出和注射速度，能赋予硫化胶料高伸长率、低生热、高弹性、良好的气密性和耐疲劳老化性能。

1.2 主要仪器

XK-450 型开炼机，广东湛江机械厂产品；GT-7104 型电加热平板、GT-M 型无转子硫化仪、AI-7000S 型电子拉力机，中国台湾高铁检测仪器有限公司产品；WTB-0.5 回弹性测试仪，扬州天发试验机械有限公司产品；UD3600XY 疲劳试验机，中国台湾优肯科技有限公司产品。

1.3 性能测试标准

橡胶胶料拉伸性能试验测试按GB/T 528—2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变的测定》标准进行；橡胶胶料撕裂性能试验按GB/T 529—2008《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定（裤形、直角形和新月形试样）》标准进行；橡胶胶料老化性能试验测试按GB/T 3512—2014《硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验》标准进行；橡胶胶料的压缩永久变形性能试验测试按GB/T 7759.1—2015《硫化橡胶或热塑性橡胶压缩永久变形的程度第1 部分：在常温及高温条件下》标准进行；胶料蠕变测试按GB/T 19242《硫化橡胶在压缩或剪切状态下蠕变的测定》标准进行；耐臭氧老化性能按GB/T 7762 试验方法进行；产品动态疲劳试验按产品疲劳标准试验。

1.4 原来胶料配方

胶料配方（单位：份）橡胶，100；硫磺和促进剂，3.5；活性剂，7；防老剂，4.0；炭黑及补强剂，85；古马龙，3；流动助剂，2.5；增塑剂，5；其余；10；总计：220。

2 结果与讨论

减震橡胶产品疲劳破坏的形式一般是产品疲劳变形和龟裂，龟裂一般是臭氧和紫外老化所致，添加一定数量的防护蜡、抗紫外助剂及橡胶防老剂，就可以改善和减少龟裂这种情况。产品疲劳变形是减弱减震产品作用的重要因素，会导致降低橡胶减震产品使用寿命的直接因素，改善橡胶减震产品疲劳变形就需要改善产品橡胶胶料配方，优化橡胶胶料配方的硫化体系，选择性能优异的胶料抗疲劳助剂Topfill®N98，优化抗疲劳助剂的用量，提高产品橡胶胶料耐疲劳性能和减少产品疲劳变形性能。通过在产品胶料中优化抗疲劳助剂试验，对提高胶料疲劳性能，降低产品疲劳变形性能，改善胶料配方进行一些探讨。

2.1 硫化体系的优化

原来胶料硫化体系为CZ 和TT，胶料疲劳性能一般，为了提高产品使用寿命，本试验采用CZ 和DM硫化体系。因胶料是天然橡胶为主，为了克服天然橡胶胶料的硫化还原性能，添加少量抗硫化还原剂作为胶料助硫化体系，提高胶料硫化程度和橡胶胶料性能稳定性。采用的主体材料组合不变，不同优化硫化体系的胶料性能对比如表1。