低温一次法混炼和传统混炼工艺的对比.pdf

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1、498轮胎工业2014年第34卷低温一次法混炼和传统混炼工艺的对比崔大杰，胡善军，马浩(杭州中策橡胶有限公司，浙江杭州310008)摘要：对比采用传统混炼工艺和低温一次法混炼工艺的天然橡胶(NR)／顺丁橡胶(BR)并用胶性能，并运用“壳层滑动模型”对其原因进行分析。低温一次法混炼是轮胎行业在胶料混炼工艺方面的重大变革，采用一次法混炼工艺的胶料具有炭黑分散好，硫黄和促进剂均匀程度高，热损失小的特点。关键词：低温一次法混炼；炭黑分散；壳层滑动模型中图分类号：TQ330．63文献标志码：B文章编号：1006—8171(2014)08

2、0498—04橡胶混炼质量对橡胶制品的性能至关重要，业有限公司产品。混炼分为多步混炼和一步混炼两条工艺路线口]。1．2基本配方目前在轮胎行业中引进并广泛使用的是密炼机加NR50，BR50，炭黑N22055，氧化锌开炼机组的一次法混炼生产线，其属于一步混炼5，硬脂酸2，芳烃油5，防老剂40204，硫黄范畴。为探讨该工艺路线对胶料性能的影响，本1．5，促进剂NOBS1，其他1O。工作对比了传统混炼和低温一次法混炼工艺的胶1．3试验设备料性能，并尝试运用“壳层滑动模型”对其机理进F270型密炼机+一次法炼胶线(设备均为软行分析。控股

3、份有限公司产品)如图1所示。1．4混炼工艺1实验不同混炼工艺具体操作区别如表1所示。1．1主要原材料低温一次法的工艺特点为：(1)密炼机排胶温天然橡胶(NR)，SIR2O，印度尼西亚产品；顺度在145℃以下；(2)混炼开炼机上加硫前的停留丁橡胶(BR)，牌号BR9OOO，中国石化齐鲁石油时间为6min，加硫后的停留时间为6min。胶料化工股份有限公司产品；炭黑N220，中策清泉实加硫后采用~550开炼机出片。●『囊。．．．卜

4、{{：：(一⋯一⋯一一一(／苎竺弧一舅薯癌舅，fl．＼一一一一⋯一一、“’_ir惟啦I／＼／鞠畜lJl

5、羞啊lI＼I薯曩翻I＼一＼＼一厂’1一F270型密炼机；2一O开炼机；3—1开炼机；4冷却皮带辊；5一整条线共5～6台开炼机。图1F270型密炼机+一次法炼胶线作者简介：崔大杰(1971)，男，安徽合肥人，杭州中策橡胶1．5评价方法有限公司工程师，硕士，主要从事轮胎配方研发工作。对于不同混炼工艺的评价，主要集中在3个方第8期崔大杰等．低温一次法混炼和传统混炼工艺的对比499表1不同混炼工艺具体操作区别面：一是橡胶分子的变化，二是填料(炭黑)在橡胶图2壳层滑动模型示意中的分散，三是硫黄和促进剂的分散。为0．98％的G的比值(即G

6、0o／G。．。。)用来表1．5．1橡胶分子变化的评价征炭黑分散，即采用佩恩效应表征炭黑分散程度，橡胶分子变化涉及的是橡胶远程结构的变该值越大，炭黑分散性越好。化。橡胶分子在加工过程中的变化无非是分子链(2)加工性能。采用VSMV—lOOB型橡胶门的降解、断裂、缠结和交联等，其表征指标有很多，尼粘度计(上海诺甲仪器仪表有限公司产品)进行如门尼粘度、玻璃化温度(T)、门尼松弛时间、损测试。门尼粘度[ML(1+4)100℃]在轮胎行业耗因子(tan3)及物理性能等。对于炭黑填充橡胶被视为密炼效果和胶料加工性能的参考指标，一的分析就更

7、加复杂，在数据分析时要综合考察。般来说炭黑分散性越好，门尼粘度值越低。在相1．5．2炭黑在橡胶中分散的评价近的门尼粘度下，门尼松弛到90的时间()对1．5．2．1炭黑补强橡胶模型(壳层滑动模型)于纯胶来说是相对分子质量大小的表征，相对分橡胶存在于橡胶／炭黑共混物中分为3部分，子质量越大，分子恢复时间越长，r90越大；对于未一部分是包覆在炭黑聚集体外层的结合胶，可以硫化的炭黑填充胶来说，该值反映了炭黑分散程在炭黑表面滑动[2；一部分是炭黑聚集体凹陷的度，因为按“壳层滑动模型”如把炭黑作为交联点，表面内包容的吸留胶，基本不能活动；

8、一部分是不炭黑分散性越好，交联点越多，对外界的响应速度与炭黑结合的自由移动部分和各炭黑结合胶间的越快，松弛时间越短，越小。橡胶分子。自由移动部分的多少同炭黑填充体积(3)动态力学性能。采用GABOME—有关。结合胶和吸留胶并无明显的界定，而吸留TER4000型动态力学分析仪(DMA)(Gabo胶是指进人聚集体内部的橡胶，吸留胶有一部分QualimeterTestanlagen公司产品)进行温度扫是不能运动的，通常也称为炭黑凝胶。描，测试条件为：升温速率2K·min，频率综合相关文献Es-5]可知，以轮胎胎面胶为10Hz，预应变

9、3％，动应变0．25，温度范围例，HAF炭黑的平均粒径为30nm，在HAF聚集一5O～+110℃。炭黑分散、聚合物的品种与体的外围包裹着厚度为0．5～5nm的结合胶，这状态对生热值均有贡献。炭黑在聚合物基体中的些聚集体的平均距离为100～300nm，在此距离聚集体越多，这些聚