徐云慧，王艷秋，孫鵬，叢厚羅，陳忠生，韋幫風(fēng)

（1.徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ， 江蘇　徐州　221140；

2.中國礦業(yè)大學(xué) ， 江蘇　徐州　221116

3.徐州徐輪橡膠有限公司，江蘇　徐州　221005）

SBR/TRR共混膠共混方法對農(nóng)業(yè)輪胎側(cè)膠性能的影響

徐云慧1，2，王艷秋1，孫鵬1，叢厚羅1，陳忠生3，韋幫風(fēng)3

（1.徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ， 江蘇徐州221140；

2.中國礦業(yè)大學(xué) ， 江蘇徐州221116

3.徐州徐輪橡膠有限公司，江蘇徐州221005）

通過未硫化膠塑性測定、硫化特性測定、硫化膠基本性能測定、炭黑分散性測定、力學(xué)性能測定、屈撓龜裂性能測定、老化性能測定和壓縮生熱性能測定等來判斷選擇SBR/TRR共混膠在農(nóng)業(yè)胎側(cè)膠中較合適的共混方法，以達(dá)到輪胎側(cè)膠較好的性能。結(jié)果表明：2#、3#共混方法制備的膠料綜合性能最優(yōu)，且符合農(nóng)業(yè)輪胎側(cè)膠性能標(biāo)準(zhǔn)；一段共混方法比二段共混方法制備的膠料性能相對較好，且有利于節(jié)約臺(tái)時(shí)和能源；將輪胎再生膠應(yīng)用在農(nóng)業(yè)輪胎生產(chǎn)中有利于減少環(huán)境污染，使得橡膠資源得到充分合理的循環(huán)利用。

共混膠；共混方法；農(nóng)業(yè)輪胎；曲撓龜裂

0　前言

0.1研究意義

再生膠行業(yè)在我國廢舊橡膠綜合利用中已成為主力軍，我國已把再生膠列為繼NR和合成橡膠（最大量的合成膠為SBR）之后的第三大橡膠資源。在再生膠中以廢舊輪胎為主，每年全球輪胎報(bào)廢15億多條，國內(nèi)每年產(chǎn)生2.33億條廢舊輪胎，如果廢棄之，不僅是對資源的巨大浪費(fèi)，而且還會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，所以研究輪胎再生膠的生產(chǎn)和使用非常必要。

農(nóng)業(yè)輪胎相對于載重胎來說，一般行駛速度慢，承載量小，但工作環(huán)境相對較差，所以農(nóng)業(yè)輪胎的耐磨性、高速性要求低，但耐刺扎性和耐撕裂性要高，一般在農(nóng)業(yè)胎胎面中SBR用量較高，達(dá)20～50份，另外SBR價(jià)格較高，約為13～18元/kg，而輪胎再生膠綜合性能較好，能有效改善膠料的擠出和壓延性能且價(jià)格較低，約為2.0～6.0元/kg，丁苯膠的價(jià)格約為輪胎再生膠價(jià)格的3～10倍。為了提高農(nóng)業(yè)輪胎的使用性能，降低輪胎生產(chǎn)成本，提高輪胎再生膠的循環(huán)利用率，降低污染，所以提出“SBR/TRR共混膠共混方法對農(nóng)業(yè)輪胎胎側(cè)膠性能的影響”，具有很好的可行性和必要性，對輪胎再生膠在輪胎行業(yè)的科技運(yùn)用，對循環(huán)經(jīng)濟(jì)、對社會(huì)發(fā)展均起到非常大的作用。

0.2農(nóng)業(yè)輪胎側(cè)膠性能要求

農(nóng)業(yè)輪胎的胎側(cè)位于肩部和胎圈之間，具有良好彈性的胎側(cè)保護(hù)著胎體。輪胎在行駛過程中，胎側(cè)是主要受壓、受熱部位，承受較大的機(jī)械變形，而且由于胎側(cè)膠薄，在輪胎側(cè)部最外邊，且運(yùn)動(dòng)過程中持續(xù)不斷的受到屈撓作用，這就決定了胎側(cè)膠必須具備較好的力學(xué)性能、較高的耐動(dòng)態(tài)疲勞性能、耐屈撓龜裂和耐熱老化性能。所以要求農(nóng)業(yè)胎胎側(cè)也應(yīng)具有一定的耐疲勞性、耐刺穿性，耐熱氧老化和耐臭氧老化性也相對較好［1］。農(nóng)業(yè)輪胎側(cè)膠主要性能指標(biāo)見表1。

表1　農(nóng)業(yè)輪胎側(cè)膠主要性能指標(biāo)

1　實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)原材料

20#標(biāo)準(zhǔn)膠，新遠(yuǎn)大橡有限公司；丁苯膠1502，中國石油天然氣有限責(zé)任公司；順丁膠9000，蘇州寶禧化工有限公司；硬脂酸、防護(hù)蠟，中國石化南京化工廠；防老劑RD、芳烴油、松焦油，蘭州市化學(xué)工業(yè)公司；氧化鋅、防老劑4020、均勻分散劑MS，上海智孚化工科技有限公司；促進(jìn)劑NOBS，上海成錦化工有限公司；高耐磨炭黑N330，通用炭黑N660，四川實(shí)達(dá)化工有限責(zé)任公司；硫黃，浙江黃巖浙東橡膠助劑有限公司產(chǎn)品；古馬隆，上海羽飛陽化工有限公司。另外輪胎再生膠由衡水金都橡膠化工有限公司生產(chǎn)，按國家標(biāo)準(zhǔn)的3個(gè)硫化時(shí)間進(jìn)行硫化，實(shí)驗(yàn)配方和力學(xué)性能如表2和表3。

表2　輪胎再生膠實(shí)驗(yàn)配方

表3　輪胎再生膠力學(xué)性能

1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器

開煉機(jī)XK-160，上海雙翼橡塑機(jī)械有限公司；平板硫化機(jī)，HS-100T-RTMO深圳佳鑫電子設(shè)備科技有限公司；門尼黏度儀NW-97、無轉(zhuǎn)子硫化儀GT-M2000-A、密度測試儀XS365M、高低溫拉力試驗(yàn)機(jī)GT-AI-7000-GD、臭氧老化機(jī)GT-0500、炭黑分散儀GT-505-C8D、壓縮生熱測定儀RH-2000N，臺(tái)灣高鐵檢測儀器有限公司；硬度計(jì)，邵爾LX-A，沖擊彈性儀 WTB-0.5，屈撓龜裂試驗(yàn)機(jī)，江都市真威試驗(yàn)機(jī)械有限公司；熱空氣老化箱RLH-225，南京五和實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司［3］。

1.3實(shí)驗(yàn)配方

20#標(biāo)準(zhǔn)膠，20份；丁苯膠1502，50份；順丁膠9000，20份；輪胎再生膠，10份；氧化鋅，4.0份；硬脂酸，3.0份； 防老劑4020，2.0份；防老劑RD，1.0份；防護(hù)蠟，2.5份；高耐磨炭黑N330，25份；通用炭黑N660，35份；芳烴油，4.0份；松焦油3.0份；均勻分散劑MS，1.0份；硫黃 1.6份；促進(jìn)劑NOBS，0.8份；古馬隆，3.0份。

1.4共混方法

本研究共選擇9種共混方法進(jìn)行試驗(yàn)：

1#方法：一段共混法，先將NR、BR、SBR/ TRR正?；鞜?，然后添加25份高耐磨炭黑N330，再添加35份通用炭黑N660，再添加其它配合劑，最后加入硫黃和促進(jìn)劑NOBS；

2#方法：一段共混法，先將NR、BR、SBR/ TRR正?；鞜?，然后添加35份通用炭黑N660，再添加25份高耐磨炭黑N330，再添加其它配合劑，最后加入硫黃和促進(jìn)劑NOBS；

3#方法：一段共混法，先將NR、BR、SBR/ TRR正?；鞜?，然后添加25份高耐磨炭黑N330和35份通用炭黑N660混合物，再添加其它配合劑，最后加入硫黃和促進(jìn)劑NOBS；

4#方法：二段共混法，先將10份炭黑混合物與SBR/TRR共混制成母煉膠，下片，冷卻，停放；再與NR、BR混煉，然后添加50份炭黑混合物及配合劑，最后加入硫黃和促進(jìn)劑NOBS；

5#方法：二段共混法，先將20份炭黑混合物與SBR/TRR共混制成母煉膠，下片，冷卻，停放；再與NR、BR混煉，然后添加40份炭黑混合物及配合劑，最后加入硫黃和促進(jìn)劑NOBS；

6#方法：二段共混法，先將30份的炭黑混合物與SBR/TRR共混制成母煉膠，下片，冷卻，停放；再與NR、BR混煉，然后添加30份炭黑混合物及配合劑，最后加入硫黃和促進(jìn)劑NOBS；

7#方法：二段共混法，先將40份炭黑混合物與SBR/TRR共混制成母煉膠，下片，冷卻，停放；再與NR、BR混煉，然后添加20份炭黑混合物及配合劑，最后加入硫黃和促進(jìn)劑NOBS；

8#方法：二段共混法，先將50份炭黑混合物與SBR/TRR共混制成母煉膠，下片，冷卻，停放；再與NR、BR混煉，然后添加10份炭黑混合物及配合劑，最后加入硫黃和促進(jìn)劑NOBS；

9#方法： 二段共混法，先將60份炭黑混合物與SBR/TRR共混制成母煉膠，下片，冷卻，停放；再與NR、BR混煉，然后添加配合劑，最后加入硫黃和促進(jìn)劑NOBS［2］。

1.5性能測試

門尼黏度測試：GB/T 1232.1—2000；硫化特性測試：GB/T16584—1996；硬度測試：GB/T531.1—2008；拉伸性能測試：GB/T 528—2009；撕裂強(qiáng)度的測定：GB/T 529—2009；橡膠屈撓龜裂實(shí)驗(yàn)：GB/ T13934—2009；熱氧老化試驗(yàn)：GB/T3512—2001；耐臭氧龜裂靜態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)：GB/T7762—2014；壓縮生熱試驗(yàn)：GB/T1687—1993［3］。

2　結(jié)果與討論

2.1未硫化膠塑性

未硫化膠的塑性通過無轉(zhuǎn)子硫化儀進(jìn)行測試，門尼黏度值見下表4。

表4　不同混煉方法制備的膠料門尼黏度值

通過表4中的9組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，改變共混方法對膠料的門尼黏度值影響不大，說明膠料的流動(dòng)性變化不大。

2.2硫化特性

在測試溫度150℃，測試時(shí)間35 min下，各共混方法制備的膠料硫化特性如表5。

通過表5中的9組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，改變共混方法對膠料的硫化特性值影響不大。

表5　不同混煉方法制備的膠料硫化特性值

2.3力學(xué)性能

各種混煉方法制備的9種膠料的物理力學(xué)性能測試結(jié)果如表6所示。

2.3.1硬度

與農(nóng)業(yè)輪胎性能標(biāo)準(zhǔn)對比，數(shù)據(jù)表明以上9組方法制備的膠料硬度均達(dá)到了實(shí)驗(yàn)要求，且差別不大。

2.3.2拉伸性能

農(nóng)業(yè)輪胎拉伸強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)要求大于或等于12 MPa，9種方法制備的膠料只有7#達(dá)不到要求，其中1～3#方法制備的膠料拉伸強(qiáng)度相對較高；扯斷伸長率只有6#不滿足要求；100%定伸應(yīng)力7～9#不滿足要求，300%定伸應(yīng)力6～9#不滿足要求。通過以上分析可以看出完全滿足性能要求的為1～5#方法制備的膠料［4］。

表6　不同混煉方法制備的膠料的物理力學(xué)性能值

2.3.3撕裂性能

農(nóng)業(yè)輪胎撕裂強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)要求大于或等于37 N/mm，9組只有4#未達(dá)到要求，其中2#、3#方法制備的膠料撕裂強(qiáng)度相對較高，均為采用一段方法進(jìn)行混煉的膠料。

2.4老化性能

2.4.1熱氧老化性能

熱氧老化性能測試通過將9組方法制備的膠料在100℃，48 h條件下進(jìn)行熱氧老化，老化后力學(xué)性能主具體數(shù)據(jù)見表6，老化后膠料的硬度均上升，對比農(nóng)業(yè)輪胎側(cè)膠性能標(biāo)準(zhǔn)，9組實(shí)驗(yàn)均滿足要求；老化后的拉伸強(qiáng)度比老化前的明顯下降，但都符合農(nóng)業(yè)輪胎側(cè)膠性能標(biāo)準(zhǔn)；老化后的100%和300%定伸應(yīng)力均明顯大于老化前的定伸應(yīng)力。

2.4.2臭氧老化性能

通過將9種方法制備的膠料在臭氧濃度為200 ppm、試樣伸長率為20%、試驗(yàn)溫度40℃、臭氧流速為500 ml/min條件下，經(jīng)過24 h不間斷的臭氧老化實(shí)驗(yàn)，出現(xiàn)裂口時(shí)間和24 h后裂口現(xiàn)象見表7和圖1所示，經(jīng)過分析9組方法制備的膠料種只有1#、4#、6#出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象，其中1#、4#龜裂現(xiàn)象嚴(yán)重，其余的均達(dá)到臭氧老化要求［5］。

2.5屈撓龜裂性能測試

通過屈撓龜裂實(shí)驗(yàn)測定膠料達(dá)到10萬次屈撓次數(shù)時(shí)裂口的程度來判斷農(nóng)業(yè)輪胎側(cè)膠耐疲勞性能的好壞，通過圖表8可以看出9組膠料5#、6#、8#出現(xiàn)針刺點(diǎn)，但屈撓裂級(jí)別均為1或2級(jí)，滿足了屈撓龜裂性能要求，見圖2。

表7　臭氧老化情況表

圖1　耐臭氧老化式樣圖

2.6炭黑分散性能測試

通過表9中可以看出各配方的粒子分布率相差不大，通過圖3和表可以看出2#、3#膠料粒子分布率較高，炭黑分散性較好。

表8　屈撓龜裂性能表

圖2　耐曲撓試樣圖

表9　炭黑分散性能表

圖3　炭黑分散圖

3　結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)和分析得出：

（1）門尼黏度

改變共混方法對膠料的門尼黏度值影響不大，9組方法制備的膠料均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；

（2）硫化特性

改變共混方法對膠料的硫化特性影響不大。

（3）力學(xué)性能

綜合力學(xué)性能分析2#、3#方法制備的膠料綜合性能最好，且均為一段方法混煉的膠料。

（4）老化性能

熱氧老化后膠料的硬度、100%定伸應(yīng)力、300%定伸應(yīng)力均上升；老化后的拉伸強(qiáng)度比老化前的明顯下降，但都符合農(nóng)業(yè)輪胎側(cè)膠性能標(biāo)準(zhǔn)；臭氧老化性能：通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，除了1#組不滿足之外，其他的工藝方法均滿足性能要求；

（5）耐屈撓龜裂性能

5#、6#、8#出現(xiàn)針刺點(diǎn)，但屈撓裂級(jí)別均為1或2級(jí)，均滿足屈撓龜裂性能要求。

（6）炭黑分散性能

通過實(shí)驗(yàn)，2#、3#膠料粒子分布率較高，炭黑分散性較好。

綜上所述，本次實(shí)驗(yàn)所用的工藝方法中，2#、3#共混方法制備的膠料綜合性能最優(yōu)，且符合農(nóng)業(yè)輪胎側(cè)膠性能標(biāo)準(zhǔn)；整體比較一段共混方法比二段共混方法制備的膠料性能相對較好，同時(shí)有利于節(jié)約臺(tái)時(shí)和能源；將輪胎再生膠TRR應(yīng)用在農(nóng)業(yè)輪胎生產(chǎn)中有利于減少環(huán)境污染，使得橡膠資源得到充分合理的循環(huán)利用［6］。

［1］ 王延山，李永新，張萬清.再生膠對農(nóng)業(yè)輪胎胎面膠性能的影響［J］.北京：輪胎工業(yè)，2008，28：162～164.

［2］ 張兆紅，徐云慧，邢立華.炭黑與NR/BR/EPDM共混膠混煉工藝研究.彈性體.2011，21（5）：60～63.

［3］ 翁國文，聶恒凱.橡膠物理機(jī)械性能測試［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009：4～5，9～12.

［4］ 張宏文等.高強(qiáng)度再生膠在輕型載重輪胎胎面膠中的應(yīng)用.輪胎工業(yè).2009，1：46～49.

［5］ 徐云慧，佟蘭，韋幫風(fēng)，李曉光，楊慧.不同防護(hù)體系對胎面膠耐臭氧老化性能的影響～.化工進(jìn)展，2014，33（1）：159～164.

［6］ 陳國棟，環(huán)保型促進(jìn)劑在輪胎胎冠膠中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代橡膠技術(shù).2010，36（6），17～19.

Infl uence of SBR/TRR blending methods on the performance of agriculturaltyre sidewall

Infl uence of SBR/TRR blending methods on the performance of agriculturaltyre sidewall

Xu Yunhui2， Liu Hang1， Cong Houluo1， Wang Yanqiu1， Chen Zhongsheng3， Wei Bangfeng3
（1.Xuzhou College of Industrial Technology， Xuzhou 221140， Jiangsu， China；
2.China University ofMining And Technology， Xuzhou 221116， Jiangsu， China；
3. Xuzhou Xulun Rubber Co.， LTD.， Xuzhou 221005， Jiangsu， China）

It was investigated that the influence of SBR/TRR blending methods on the performance of agricultural tyre crown. The more appropriate blending methods of SBR/TRR blend were judged and choiced by plasticity and cure characteristics of uncured compound； and basic performance， carbon black dispersion，mechanical properties， fl ex crack， aging behavior， compression heat etc. of vulcanizate， in order to search the better performance of agricultural tyre sidewall. The results showed that overall performance of 2# and 3# mixed stock were best， and they met the performance standards of agricultural tyre sidewall；The mixed stock of two-stage blending method was better than one of one-stage blending method and production units and energy were reduced；TRR is used in agricultural tyres to reduce environmental pollution，so that rubber resources can be fully recycled.

blend； blending method； agricultural tyre； fl ex crack

TQ335TH879

1009-797X（2016）17-0062-06

BDOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.17.015

（R-01）

徐云慧（1973-），女，副教授， 中國礦業(yè)大學(xué)在讀博士，徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院材料工程學(xué)院副院長，研究方向?yàn)橄鹉z工程技術(shù)、環(huán)境友好高分子技術(shù)。

通訊郵箱：xyh0516@163.com

2016-05-16