殷 蘭，龐建勛，侯 軍，孫繼德

(中國石油吉林石化公司 研究院，吉林 吉林 132021)

乳聚丁苯橡膠是全球產(chǎn)量最高、消費量最大的通用合成橡膠品種，主要應(yīng)用于汽車輪胎、工業(yè)傳輸帶、膠管等領(lǐng)域。乳聚丁苯橡膠加入填充油后可塑性增強，能大幅度改善丁苯橡膠的加工性能，并使產(chǎn)品具有優(yōu)異的牽引性、耐磨耗性和抗?jié)窕訹1]。

隨著歐盟關(guān)于在輪胎生產(chǎn)中禁用含過量稠環(huán)芳烴的芳烴油及有毒橡膠填充油的指令2005/69/EC于2010年1月1日起實施，一些國家和地區(qū)限制在橡膠制品中使用稠環(huán)芳烴化合物含量較高的高芳烴油及填充該類油的橡膠[2]。目前可滿足歐盟指令的除低稠環(huán)填充油外，還有中度抽提油、重環(huán)烷油、環(huán)烷油等類型[3-4]。填充低稠環(huán)芳烴油的SBR1723及填充重環(huán)烷油的SBR1763在輪胎行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。充油膠的性能除了受生膠本身性能的影響外，填充油成分以及硫化配方對硫化膠性能同樣具有影響。由于填充油、聚合物組成和產(chǎn)品分子結(jié)構(gòu)的變化，使得各種牌號丁苯橡膠產(chǎn)品性能及硫化特性各有特點，應(yīng)用領(lǐng)域也有所不同[5]。

近幾年，中國石油吉林石化公司采用低稠環(huán)芳烴油及重環(huán)烷油相繼開發(fā)生產(chǎn)了SBR1723、SBR1763兩種丁苯橡膠產(chǎn)品，經(jīng)德國BIU檢測，達到了歐盟環(huán)保要求。本文研究了SBR1723和SBR1763兩種產(chǎn)品的混煉膠與硫化膠性能及硫化膠胎面膠特性，并進行了對比分析。

1 實驗部分

1.1 原料

SBR1763(填充37.5份重環(huán)烷油)、SBR1723(填充37.5份低稠環(huán)芳烴油)：工業(yè)品，中國石油吉林石化公司；炭黑、氧化鋅、硬脂酸、促進劑、硫磺、防老劑均為市售工業(yè)級產(chǎn)品。

1.2 儀器及設(shè)備

開煉機：XK-160A，上海橡膠機械廠；硫化儀：C2000E，北京市友深電子儀器有限公司；拉力試驗機：T2000E，北京市友深電子儀器有限公司；橡膠滾動阻力試驗儀：RSS-Ⅱ，北京萬匯一方科技發(fā)展有限公司；壓縮生熱試驗機：Y3000E，北京市友深電子儀器有限公司；阿克隆磨耗試驗機：JMH-76，江都精藝試驗機械有限公司。

1.3 實驗配方

實驗配方(質(zhì)量份)為：SBR1763 或SBR1723生膠137.5，炭黑85，氧化鋅4.0，硬脂酸2.0，防老劑3.0，促進劑1.6，硫磺1.8。

1.4 膠樣制備

(1) 混煉膠制備：采用二段混煉工藝。一段混煉工藝：密煉室初始溫度為80 ℃，轉(zhuǎn)速為80 r/min，依次加入生膠、炭黑及其它助劑；二段混煉工藝：采用開煉機，將一段母膠包輥后加入硫磺和促進劑，薄通6次下片。

(2) 硫化膠制備：將裁好的混煉膠試樣放入模具，在平板硫化機上，按照預(yù)定的溫度和時間進行硫化，制得硫化膠試片[6-9]，測試待用。

1.5 性能測試

門尼黏度按照GB/T 1232—2000進行測試；拉伸強度、拉斷伸長率、拉斷永久變形以及定伸應(yīng)力按照GB/T 528—2009進行測試[10-12]；撕裂強度按照GB/T 529—2008進行測試；回彈性按照 GB/T 1681—2009進行測試；滾動損失在負荷為15 MPa、轉(zhuǎn)速為400 r/min條件下進行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 混煉膠性能

2.1.1 混煉性能

按照GB/T 6038—2006對兩種膠料進行混煉，對比考察兩種膠料在混煉過程中的各種變化，結(jié)果見表1。

表1 混煉膠特性

在膠料的混煉過程中，不同加料段密煉機的電流變化反映煉膠過程中所耗功率的變化和膠料的混合均勻程度[13]。從表1可以看出，兩種膠料混煉特性無明顯差異。在開煉過程中，膠料均有較好的包輥性，下片后，膠片平整光滑，有較好的光澤度。

2.1.2 混煉膠門尼黏度和門尼松弛

門尼黏度主要反映橡膠加工性能的優(yōu)劣，門尼黏度高的膠料不易混煉均勻，且擠出加工困難，影響膠料的加工性能；門尼黏度低的膠料易黏輥，同樣影響膠料的加工性能。門尼松弛是反映橡膠加工性能的另一種表征方法，對數(shù)線性回歸直線截距k、斜率α和面積A均可以反映膠料加工性能的好壞。線性回歸直線斜率α越大，表示膠料松弛越快，膠料的加工性能越好；應(yīng)力松弛面積A越大，表明膠料的彈性越大，加工性能越差，反之則越好[14]。兩種膠料的門尼黏度和門尼松弛見表2。

表2 混煉膠門尼黏度和門尼松弛

從表2可知，SBR1763和SBR1723混煉膠門尼黏度和門尼松弛面積相當(dāng)，說明兩者加工性能基本相當(dāng)。

2.1.3 混煉膠門尼焦燒及硫化特性

考察膠料加工安全性的指標主要是門尼焦燒時間(t5)。t5越長，混煉膠的加工安全性越好，反之越差。硫化儀表征的指標中，ML代表最低轉(zhuǎn)矩，ML低，混煉膠充模更充分，有利于提高產(chǎn)品的合格率。MH代表最高轉(zhuǎn)矩，MH高，有利于提高硫化膠的定伸應(yīng)力[15]。混煉膠門尼焦燒及硫化特性見表3。

表3 混煉膠門尼焦燒和硫化特性

從表3可以看出，兩者均具有足夠的門尼焦燒時間，可以滿足膠料的加工安全性要求。SBR1763的ML較SBR1723略高，在硫化誘導(dǎo)期，膠料的流動性較SBR1723略差。SBR1763的MH略高于SBR1723，有利于提高硫化膠的定伸應(yīng)力。

2.2 硫化膠性能對比

充油硫化膠的性能除了受生膠本身性能的影響外，填充油成分對硫化膠性能同樣具有影響。由于生產(chǎn)充油丁苯橡膠所使用填充油品產(chǎn)地、煉制方法、組成均不相同，進而造成不同牌號充油膠均存在硫化特性差異[16]。

2.2.1 硫化膠物理機械性能

對兩種產(chǎn)品進行了硫化性能測試，結(jié)果見表4。從表4可以看出，SBR1763硫化膠的 100%定伸應(yīng)力和300%定伸應(yīng)力均略高于SBR1723，兩種膠料的硫化膠硬度、拉斷伸長率、回彈性和撕裂強度基本相近，無顯著差異。

表4 兩種硫化膠物理機械性能對比

2.2.2 硫化膠耐壓縮疲勞性能

硫化橡膠在周期性應(yīng)力的作用下，其結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生的變化稱之為疲勞現(xiàn)象。壓縮疲勞實驗是以一定頻率和一定變形幅度反復(fù)壓縮試樣，測量其溫升和變形。表5結(jié)果表明，兩種膠料的硫化膠壓縮生熱、終動壓縮率和壓縮永久變形無明顯差異。

表5 兩種硫化膠耐壓縮疲勞性能對比

2.3 硫化膠胎面膠特性

胎面是輪胎直接接觸地面的部分，其性能直接影響輪胎的壽命。通過檢測膠料切割實驗后的失重來表征膠料的耐切割性能。膠料失重百分比越小，耐切割性能越好。通過橡膠滾動損失試驗儀來檢測試樣在滾動過程中的功率損耗，膠料的滾動損失越少，表明輪胎的滾動阻力越小。在阿克隆磨耗機上，用被磨損的體積來表征橡膠的耐磨性。磨耗體積越小，硫化膠的耐磨性越好；反之，耐磨性差。

表6表明，SBR1763硫化膠具有滾動阻力小的特性，SBR1723硫化膠耐切割性能及耐磨性能優(yōu)于 SBR1763。

表6 兩種硫化膠胎面膠特性對比

3 結(jié) 論

(1) SBR1763與SBR1723產(chǎn)品的混煉特性基本相當(dāng)，均具有良好的加工性能及加工安全性。

(2) SBR1763與SBR1723硫化膠物理機械性能、耐壓縮疲勞性能無顯著差異。

(3) SBR1763硫化膠具有滾動阻力小的特性，SBR1723硫化膠耐切割性能及耐磨性能優(yōu)于 SBR1763。

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