黃 勤,任鵬杰,曹 揚(yáng)
(中策橡膠集團(tuán)有限公司,浙江 杭州 310008)
EXXON IT0316彈性體(以下簡(jiǎn)稱(chēng)EXXON IT0316)是美國(guó)埃克森美孚公司以新技術(shù)生產(chǎn)的一種具有良好彈性的乙烯和丙烯共聚物,EXXON IT0316的相對(duì)分子質(zhì)量分布窄,與各種聚合物的相容性好,與丁基橡膠(IIR)和三元乙丙橡膠(EPDM)相比門(mén)尼粘度低,具有低灰分、低金屬含量的特性。它與EPDM相比價(jià)格更低,可有效提高生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟(jì)效益。
本工作研究EXXON IT0316在IIR內(nèi)胎中部分替代EPDM的應(yīng)用效果。
IIR,牌號(hào)301;EPDM,牌號(hào)5260Q,德國(guó)朗盛公司產(chǎn)品。炭黑N660,江西黑貓?zhí)亢谟邢薰井a(chǎn)品。EXXON IT0316,美國(guó)??松梨诠井a(chǎn)品。環(huán)烷油,中國(guó)石油化工有限公司杭州分公司產(chǎn)品。樹(shù)脂E1102,上海金森化工有限公司產(chǎn)品。
生產(chǎn)配方:IIR 85,EPDM 15,炭黑N660 66,氧化鋅 5,硬脂酸 2,防老劑4020/微晶蠟3,環(huán)烷油 21,樹(shù)脂E1102 3,硫黃/促進(jìn)劑M/促進(jìn)劑TMTD 3.9。
試驗(yàn)配方1:以5份EXXON IT0316等量替代EPDM,其余同生產(chǎn)配方。
試驗(yàn)配方2:EXXON IT0316 5,EPDM 10,炭黑N660 58,炭黑N330 8,環(huán)烷油 21.5,其余同生產(chǎn)配方。
1.5 L切線型密煉機(jī),青島測(cè)控科技有限公司產(chǎn)品;F370型密煉機(jī),大連橡膠塑料機(jī)械股份有限公司產(chǎn)品;GT2000A型硫化儀,TS-2000M型電子拉力機(jī),高鐵檢測(cè)儀器有限公司產(chǎn)品;GABOMETER4000型動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀,德國(guó)GABO公司產(chǎn)品。
1.4.1 小配合試驗(yàn)
膠料混煉采用兩段混煉工藝。
一段混煉在1.5 L密煉機(jī)中進(jìn)行,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為60 r·min-1,混煉工藝為:生膠、炭黑、小料→加壓30 s加油→加壓40 s提壓砣清掃→加壓至120 s排膠。
二段混煉在開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行,速比為1∶1.08,混煉工藝:一段混煉膠→硫黃和促進(jìn)劑→搗膠→出片。
1.4.2 大配合試驗(yàn)
膠料混煉采用兩段混煉工藝。
一段混煉在F370型密煉機(jī)中進(jìn)行,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為55 r·min-1,混煉工藝為:生膠、小料→加壓30 s,加炭黑壓壓砣→135 ℃加軟化劑壓壓砣→175℃排膠。
二段混煉在F370型密煉機(jī)中進(jìn)行,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20 r·min-1,混煉工藝為:一段混煉膠、硫化劑保持2 s→壓壓砣保持30 s→壓壓砣到95 s排膠。
膠料各項(xiàng)性能均按相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。
EXXON IT0316的理化分析結(jié)果如表1所示。
表1 EXXON IT0316的理化分析結(jié)果
從表1可以看出,EXXON IT0316的理化性能均符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。
小配合試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 小配合試驗(yàn)結(jié)果
從表2可以看出:與生產(chǎn)配方膠料相比,加入EXXON IT0316的膠料硫化速度接近,試驗(yàn)配方1的Fmax相對(duì)略低;試驗(yàn)配方膠料的硬度略高,試驗(yàn)配方1的拉伸強(qiáng)度、300%定伸應(yīng)力相對(duì)較低,而試驗(yàn)配方2與生產(chǎn)配方的性能基本相同;三者的氣密性相近。根據(jù)小配方試驗(yàn)結(jié)果,選擇試驗(yàn)配方2進(jìn)行大配合試驗(yàn)。
大配合試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。
表3 大配合試驗(yàn)結(jié)果
由表3可見(jiàn),試驗(yàn)配方2與生產(chǎn)配方的物理性能和硫化速度都接近,但試驗(yàn)配方2膠料的門(mén)尼粘度略低,更易加工,且在150 ℃×24 h老化后物理性能更為優(yōu)異。由于二者在結(jié)構(gòu)上存在一定差異,EPDM結(jié)構(gòu)中側(cè)鏈上存在一定量雙鍵及活潑氫原子,易參與反應(yīng),試驗(yàn)配方2中的EXXON IT0136為二元乙丙彈性體,其分子鏈?zhǔn)且环N完全飽和的直鏈型結(jié)構(gòu),其熱穩(wěn)定性較EPDM好,從而提高了IIR內(nèi)胎的使用壽命。
(1)IIR內(nèi)胎的擠出成型采用加硫料濾膠后直接進(jìn)行,過(guò)程中必須確保濾膠機(jī)冷卻水暢通無(wú)阻,并嚴(yán)格控制膠料的濾膠溫度,一般不超過(guò)120 ℃,否則不能直接采用該方法,因此此次試驗(yàn)?zāi)z料在125 ℃下進(jìn)行,焦燒時(shí)間長(zhǎng)于15 min。
(2)硫化溫度為185 ℃,采用一次法定型,試驗(yàn)IIR內(nèi)胎硫化后,外觀平整,無(wú)異常病疵,同時(shí)提升了成品內(nèi)胎合格率。
(3)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中,試驗(yàn)配方2膠料工藝通過(guò)性良好,因EXXON IT0316二元乙丙分子鏈上無(wú)其他側(cè)基團(tuán),門(mén)尼粘度略低,有利于IIR內(nèi)胎膠熱煉、濾膠,提高了濾膠產(chǎn)能。測(cè)試結(jié)果顯示,試驗(yàn)配方2和生產(chǎn)配方的產(chǎn)能分別為24.81和23.5 kg·min-1。
采用試驗(yàn)配方2試制12.00R20 IIR內(nèi)胎,對(duì)其進(jìn)行物理性能檢測(cè),并與正常生產(chǎn)內(nèi)胎進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果見(jiàn)表4。從表4可以看出,采用試驗(yàn)配方2生產(chǎn)的IIR內(nèi)胎物理性能與正常生產(chǎn)IIR內(nèi)胎基本一致,均超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。
表4 IIR內(nèi)胎成品性能對(duì)比
試驗(yàn)內(nèi)胎與正常生產(chǎn)內(nèi)胎接頭強(qiáng)度對(duì)比見(jiàn)表5。由表5可見(jiàn),試驗(yàn)配方2生產(chǎn)的IIR內(nèi)胎接頭強(qiáng)度提高,且每一點(diǎn)測(cè)試值與均值接近,波動(dòng)小。IIR內(nèi)胎接頭強(qiáng)度測(cè)試點(diǎn)如圖1所示。表5和圖1中Ⅰ為下模底部左接頭處,對(duì)應(yīng)接頭2;Ⅱ?yàn)橄履5撞坑医宇^處,對(duì)應(yīng)接頭3和4(平均值);Ⅲ為上模冠部左接頭處,對(duì)應(yīng)接頭8;Ⅳ上模冠部右接頭處,對(duì)應(yīng)接頭6和7(平均值);Ⅴ為接頭R角處,對(duì)應(yīng)的1和5(平均值)。
表5 接頭點(diǎn)強(qiáng)度對(duì)比 MPa
圖1 IIR內(nèi)胎接頭強(qiáng)度測(cè)試點(diǎn)
(1)在IIR內(nèi)胎中以EXXON IT0316替代EPDM,可降低膠料的門(mén)尼粘度,改善工藝性能。
(2)使用EXXON IT0316對(duì)IIR內(nèi)胎成品的物理性能影響不大,均滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求,且成品內(nèi)胎接頭強(qiáng)度較高且均勻。
(3)使用EXXON IT0316后,半制品硫化后外觀平整,無(wú)其他異常病疵,提升了成品合格率。
(4)EXXON IT0316較IIR和EPDM價(jià)格低,以其部分等量替代EPDM用于IIR內(nèi)胎可降低膠料成本。
(5)根據(jù)客戶(hù)反饋,所提供試制內(nèi)胎在使用過(guò)程中運(yùn)行情況良好。