三元乙丙再生胶在丁基内胎胶中的应用.docx

三元乙丙再生胶在丁基胶内胎中的应用李华峰（山东振泰轮胎有限公司 ， 山东 高密 261500）摘要： 介绍了三元乙丙再生胶在丁基胶内胎中的研究与应用。三元乙丙再生胶采用进口三元乙丙机头胶、未硫化生胶为主要原料，经过粉碎后直接红外线动态脱硫，可保留原有分子量和橡胶链结构90%以上。在丁基内胎胶中应用一定量的三元乙丙再生胶，可改善丁基胶内胎接头困难的问题，并且其价格较低，使用后经济效益十分可观，另外它还具有耐高低温、抗老化、高绝缘、强力高、弹性好、产品表面平滑光亮等特点。 关键词：三元乙丙胶再生胶；丁基内胎；接头；老化 丁基胶具有优异的耐热、耐老化性能及优良的气密性，在40时，其气密性是天然胶的20倍，丁苯胶的8倍，顺丁胶的76倍，试验结果表明，在丁基胶内胎和天然胶内胎中分别充入相同的气压，停放一月后，气压保持率分别为原来的92%和75% ；使用丁基胶内胎可以减少或延缓因气压不足引起的外胎碾胎、爆破等问题，这足以显示出丁基胶内胎的良好功效。但是丁基胶内胎在使用后期硬度降低，老化变软，性能下降，影响轮胎的使用寿命；而三元乙丙胶老化后硬度增高，正好弥补了丁基胶的缺陷，若将两种胶共混并用，既可改善丁基胶内胎产品质量，又可降低成本（丁基再生胶价格比三元乙丙再生胶价格高3000元/吨），又由于三元乙丙胶的耐高温、老化性能优于丁基胶，因此可提高丁基胶内胎的使用后期性能，三元乙丙胶与丁基胶的分子结构近似，它们可以共混硫化；1现将研究试验情况加以具体介绍。1. 试验1.1 主要原材料IIR1751,北京燕山石化；三元乙丙胶2070，吉林石化；湿法N660炭黑，太原三强炭黑厂产品；粘合剂A-90青岛；丁基再生胶，江苏；三元乙丙再生胶，江苏；其它材料均为橡胶常用原材料。1.2 试验配方 应用爬山法设计方法，确定使用三元乙丙胶再生胶变量为10、15、20进行小配合试验，同时相应减少丁基再生胶用量。实用配方（1#）：IIR1751 40；三元乙丙胶2070 20；丁基再生胶80；氧化锌4；硬脂酸 1.5；粘合剂A-90 4；湿法N660炭黑 35；环烷油 10；硫化、促进剂 4.1，其它 4。试验配方一（2#）：IIR1751 40；三元乙丙胶2070 20；丁基再生胶70；三元乙丙再生胶 10 ；氧化锌4；硬脂酸 1.5；粘合剂A-90 4；湿法N660炭黑 35；环烷油 10；硫化、促进剂 4.1，其它 4。试验配方二（3#）：IIR1751 40；三元乙丙胶2070 20；丁基再生胶65；三元乙丙再生胶 15 ；氧化锌4；硬脂酸 1.5；粘合剂A-90 4；湿法N660炭黑 35；环烷油 20；硫化、促进剂 4.1，其它 4。试验配方三（4#）：IIR1751 40；三元乙丙胶2070 20；丁基再生胶60；三元乙丙再生胶 20 ；氧化锌4；硬脂酸 1.5；粘合剂A-90 4；湿法N660炭黑 35；环烷油 20；硫化、促进剂 4.1，其它 4。1.3 主要设备及测试仪器XK-160开放式炼胶机；XLB- 400400平板硫化机；XM-75/40E型密炼机；150滤胶机， 150挤出机；LJD-Y450接头机；丁基胶内胎专用硫化机；橡胶门尼粘度仪；橡胶硫化仪；电子式拉力机。1.4 试样制备小配合试验胶料在XK-160开炼机上进行混炼。加料顺序为：丁基胶、三元乙丙胶、丁基再生胶、三元乙丙再生胶小药炭黑软化剂促进剂、硫化剂薄通下片备用。1.5 性能测试 胶料拉伸性能按照GB/T528-1998在常温下测试，成品性能测定按GB7036.1-1997进行。2. 结果与讨论2.1 理化分析 三元乙丙胶再生胶的理化分析结果见表1。表1 三元乙丙胶再生胶的理化分析结果 项 目 实测结果 企业标准外观 良好 无杂质水分（） 0.7 1灰分（） 8 15丙酮抽出物（） 10 18门尼粘度（ML1+4100） 52 50-55密度 （/cm3） 1.25 1.28硫化时间（16010min）硬度（邵A） 58 55-60拉伸强度（MPa） 9.6 9.0扯断伸长率（） 420 400注：检验配方为：三元乙丙胶再生胶 100；氧化锌 3；硬脂酸 1；促进剂M 1；促进剂ZDC 2；促进剂TMTD 0.7；硫磺 1.2；合计：107.9。 从表1可以看出三元乙丙再生胶的理化分析结果符合企业标准要求。2.2.1 小配合试验室内小配合试验在XK-160开炼机上进行混炼，物理性能对比结果见表2。从表2可以看出，随着三元乙丙再生胶用量增加，门尼焦烧时间缩短；门尼粘度增加；硫化速度加快；物理性能方面，随着三元乙丙再生胶用量增加，胶料硬度增加，拉伸强度、扯断伸长率不同程度下降，永久变形、热拉伸变形增大；可见并用三元乙丙再生胶比例较大，会对胶料性能有一定的影响；但，2、3#性能下降幅度较小，4#下降幅度大。表2 小配合试验性能对比结果项 目 1# 2# 3# 4#门尼焦烧时间（125）/min 12.5 11.99 11.58 11.2 门尼粘度（ML1+4100） 40.2 41 41.5 42 硫化仪数据（175）ML（N. m） 0.84 0.9 0.96 0.98 MH（N. m） 2.6 2.65 2.67 2.7t10（min） 1.12 1.08 0.98 0.96t90（min） 6.12 6.0 5.5 5.35密度（kg/m3） 1.219 1.221 1.223 1.225硫化时间（175、min） 10 10 10 10硬度（邵A） 58 58 60 62拉伸强度（MPa） 10.8 10.6 10.4 9.6扯断伸长率（%） 560 558 550 520300定伸应力（MPa） 4.8 4.8 5.0 5.6扯断永久变形（%） 28 28 30 32热拉伸变形（%） 24 24 28 30 2.2.2二次小配合试验 针对第一次小配合试验的不足，对2、3#配方进行有针对性的调整。 试验配方四（5#）：IIR1751 38；三元乙丙胶2070 20；丁基再生胶70；三元乙丙再生胶 10 ；氧化锌4；硬脂酸 1.5；粘合剂A-90 4；湿法N660炭黑 33；环烷油 12；硫化、促进剂 3.9，其它 4。 试验配方五（6#）：IIR1751 35；三元乙丙胶2070 20；丁基再生胶65；三元乙丙再生胶 15 ；氧化锌4；硬脂酸 1.5；粘合剂A-90 4；湿法N660炭黑 33；环烷油 16；硫化、促进剂 3.9，其它 4。 与正常生产配方性能对比见表3,从表3，可以看出，经过调整，5、6#性能基本与1#配方保持一致，而且，5、6#配方，门尼粘度降低，密度变化不大，热拉伸变形变小；但从总体考虑，5#配方成本较6#稍高；因此确定用6#配方进行大料试验。 表3 二次小配合试验性能对比结果项 目 1# 5# 6# 门尼焦烧时间（125）/min 12.5 12.1 11.99 门尼粘度（ML1+4100） 40.2 39 38.5 硫化仪数据（175）ML（N. m） 0.84 0.8 0.79 MH（N. m） 2.6 2.55 2.5 t10（min） 1.12 1.1 1.08 t90（min） 6.12 6.02 5.59 密度（kg/m3） 1.219 1.220 1.221 硫化时间（175、min） 10 10 10 硬度（邵A） 58 56 58 拉伸强度（MPa） 10.8 10.5 10.3 扯断伸长率（%） 560 555 548 300定伸应力（MPa） 4.8 4.5 4.7 扯断永久变形（%） 28 26 24 热拉伸变形（%） 24 24 24 2.3 车间大料试验母炼胶的混炼是生产的第一部工序，在丁基胶内胎生产中，起着决定性的作用，混炼不均会给后工序生产造成压出尺寸波动、接头困难，以及成品厚薄不均，充气鼓胀等很多质量问题。因此车间大料采用两段混炼工艺进行混炼，都在XM-75/40E密炼机中进行生产。一段混炼加料顺序为：丁基胶、三元乙丙胶炭黑软化剂 排料下片；要求混炼时间在6-7分钟；排胶温度在140以上；母胶必须停放2小时以上方可进行二段混炼。二段混炼工艺条件为：一段母胶、 丁基再生胶、三元乙丙再生胶小料排料促进剂、硫化剂下片；要求排料之前密炼机混炼时间在7-8分钟，排胶温度不能低于160；排料后割两个冷却拉刀，使胶料温度降到120以下再加促进剂、硫化剂，胶料混炼均匀后下片；二段胶停放时间至少保证4小时以上。为了进一步验证试验结果，我们对车间大料进行了物理性能对比试验，性能结果见表4，由表4可以看出，车间大料试验结果与室内小配合试验结果表现出良好的重现性，试验配方硫化胶的拉伸性能与原配方相当；胶料硫化速度稍快，焦烧时间稍短，但均能满足工艺要求，并且门尼粘度降低有利于后工序的生产。表4 车间大料试验性能对比结果项 目 试验 正常 门尼焦烧时间（125）/min 12.1 12.68 门尼粘度（ML1+4100） 38 40 硫化仪数据（175）ML（N. m） 0.85 0.9 MH（N. m） 2.62 2.8 t10（min） 1.12 1.24 t90（min） 5.58 6.32 硫化时间（175、min） 10 10硬度（邵A） 58 60 拉伸强度（MPa） 10.2 10.5 扯断伸长率（%） 540 550 300定伸应力（MPa） 4.7 5.0 扯断永久变形（%） 24 24 热拉伸变形（%） 20 24 2.4 工艺性能 （1）丁基胶内胎挤出采用带硫滤胶方法滤胶后直接进行挤出生产，因此必须确保滤胶机冷却水畅通无阻，并能达到效果，严格控制胶料的滤胶温度不超过105，否则不能采用该方法生产；（2）接头时，控制电刀低温电流在102A，高温电流控制在505A；接头时间根据规格大小进行调整。（3）硫化温度使用1752进行生产9.00R20及其以下规格采用二次定型；以上规格采用三次定型生产。 （4）试验配方生产过程中工艺稳定，半成品表面光滑；硫化成品生产无异常，而且表面质地柔软；将成品胎充气后，试验配方膨胀均匀，无鼓肚现象。2.5 成品试验对用试验配方生产的11.00R20 丁基胶内胎进行物理性能检测，与正常生产内胎对比结果见表5。从表5中可以看出，采用试验配方生产的内胎性能均超过相应的国家标准，且接头强度有所提高，其它性能与原配方基本一致。表5 11.00R20 IIR内胎成品物理性能对比结果项 目 试验 正常 国家标准粘合强度（KN/m）胎身与胶垫 5.2 4.9 3.5胶垫与气门嘴 5.9 6.0 3.5硬度（邵A） 56 58 拉伸强度（MPa ） 10 10.2 8.4扯断伸长率（% ） 550 565 450热拉伸变形（% ） 20 24 35接头强度（MPa ） 7.8 7.2 3.42.6 成品里程试验及老化后性能 为验证丁基胶内胎性能，将11.00R20试验与正常丁基胶内胎装在全钢胎中进行高速，耐久试验，试验结果见表6，二者性能基本一致。为进一步验证试验配方性能，里程试验后内胎进行了胎身性能检测，并与正常生产内胎进行对比，结果如表7。从表7中可以看出，使用纯丁基胶生产的丁基胶内胎生产使用后硬度下降17%，拉伸强度下降5.9%，扯断伸长率下降9.7%；并用三元乙丙再生胶生产的丁基胶内胎硬度下降7%，拉伸强度下降5%，扯断伸长率下降7.3%；由此可见并用三元乙丙胶再生胶不仅能解决丁基内胎后期老化发软问题，还能提高老化下降率。3.经济效益分析 在丁基胶中使用15份三元乙丙再生胶，与原配方相比，每公斤胶料节约0.5元，经济效益十分可观，按年产丁基胶内胎300万条计算，每年可节约材料成本700余万元。4. 结语（1）在丁基胶中使用20份三元乙丙再生胶，可明显改善接头、硫化工艺；解决成品后期发软问题，并提高成品耐老化性能。 （2） 产品外观得到较好的改善，充气膨胀均匀。（3） 经济效益客观，达到既降低成本，又提高成品性能的目的。表6 11.00R20全钢胎高速、耐久试验结果 项 目 试验内胎 正常内胎 耐久性能 累计行驶时间（h ） 130 130 试验结束时轮胎状况 未损坏 未损坏 高速性能最高速度 （km/h） 95 85试验结束时轮胎状况 胎肩脱层 胎肩脱