陳 延

（中國化工橡膠桂林有限公司技術(shù)中心，廣西 桂林 541004）

在橡膠制品原料中生膠和炭黑的用量最大。隨著石油危機的出現(xiàn)，依托于石油資源的炭黑等原料產(chǎn)量受到很大制約，人們越來越重視能替代炭黑的無機材料的研究和應用。橡膠增強劑Creat-E1（簡稱增強劑Creat-E1）是一種與白炭黑組成相似的新型橡膠補強劑，它是以富硅含量的天然礦石為原料，通過超細研磨和科學改性制成的無機粉體填料，具有獨特的鱗片狀結(jié)構(gòu)，粒徑約10 μm，二氧化硅含量約80%。增強劑Creat-E1在橡膠中具有良好的分散性和補強性能，膠料加工性能良好，其已在摩托車輪胎、自行車輪胎等橡膠制品膠料中廣泛應用。推廣應用這種高二氧化硅含量的新型無機粉體材料對節(jié)能降耗和保護環(huán)境具有積極意義。本工作對增強劑Creat-E1替代部分炭黑在工程機械輪胎氣密層膠、胎側(cè)膠和內(nèi)層簾布膠中的應用進行了研究。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），SCR20，云南高深橡膠有限公司產(chǎn)品；丁苯橡膠（SBR），牌號1502E，中國石油蘭州石化公司產(chǎn)品；順丁橡膠（BR），牌號9000，中國石化北京燕山石化公司產(chǎn)品；氯化丁基橡膠（CIIR），牌號1066，?？松梨诨び邢薰井a(chǎn)品；丁基再生膠，牌號RR02，南通回力橡膠有限公司產(chǎn)品；增強劑Creat-E1，寧波卡利特新材料有限公司產(chǎn)品；易分散白炭黑，牌號JINSIL 700，山東金能科技股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

工程機械輪胎氣密層膠、胎側(cè)膠和內(nèi)層簾布膠配方分別見表1～3。

表1 氣密層膠配方 份

1.3 主要設備與儀器

Φ160×320型開煉機，廣東省湛江機械廠產(chǎn)品；BB-2型和BB370型密煉機，日本神戶制鋼公司產(chǎn)品；GK-270型密煉機，上海昊華橡膠機械廠產(chǎn)品；EKT-2001MC型門尼粘度儀，曄中科技有限公司產(chǎn)品；100S型硫化儀，美國孟山都公司產(chǎn)品；XLB2Q型平板硫化機，浙江湖州宏圖機械有限公司產(chǎn)品；微機控制拉力試驗機，廣西師范大學秀峰電器廠產(chǎn)品；PL-140型橡膠疲勞試驗機，上海非金屬試驗機廠產(chǎn)品。

表2 內(nèi)層簾布膠配方 份

表3 胎側(cè)膠配方 份

1.4 試樣制備

小配合試驗膠料混煉分2段進行。一段混煉在BB-2型密煉機中進行，混煉工藝為：生膠→小料炭黑、增強劑Creat-E1和油清掃排膠。二段混煉在開煉機上進行，混煉工藝為：一段混煉膠→硫黃和促進劑→薄通4次→下片。

大配合試驗膠料混煉分2段進行。一段混煉在BB370型密煉機中進行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速55 r·min-1，混煉工藝為：生膠→小料和增強劑Creat-E1壓壓砣提壓砣→炭黑→壓壓砣提壓砣→膠（20 s）。二段混煉在GK-270型密煉機中進行，混煉工藝為：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速30 r·min-1，一段混煉膠→硫黃和促進劑→壓壓砣轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速20 r·min-1，提壓砣壓壓砣提壓砣壓壓砣排膠（20 s）。

1.5 性能測試

膠料性能均按照相應國家標準進行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化性能

增強劑Creat-E1的理化指標見表4。經(jīng)國家有色金屬桂林礦產(chǎn)地質(zhì)測試中心檢測，增強劑Creat-E1的二氧化硅含量（74.68%）和其它理化性能符合企業(yè)標準要求。

表4 增強劑Creat-E1理化指標

2.2 小配合試驗

2.2.1 氣密層膠

氣密層膠的性能見表5。在氣密層膠中，用30份增強劑Creat-E1替代10份炭黑N330的A2配方膠料含膠率由44.20%降至40.62%，用90份Creat-E1替代30份炭黑N660的A3配方膠料的含膠率由44.20%降至34.94%。從表5可以看出，與A1配方膠料相比，A2和A3配方膠料的ts2縮短，門尼粘度和拉斷永久變形增大，撕裂強度減小，其余性能變化不大。

表5 小配合試驗氣密層膠性能

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，氣密層膠的門尼粘度較小時，成品輪胎易出現(xiàn)胎里露線的問題。使用90份增強劑Creat-E1的膠料門尼粘度增大，有利于避免胎里露線問題，雖然焦燒時間有所縮短，但仍在工藝安全范圍內(nèi)。

2.2.2 內(nèi)層簾布膠

內(nèi)層簾布膠性能見表6。從表6可以看出：與B1配方膠料相比，用10份增強劑Creat-E1替代白炭黑的B2配方膠料的300%定伸應力、拉伸強度、拉斷伸長率、撕裂強度、耐疲勞性能及與簾布的粘合性能均下降；用12份增強劑Creat-E1替代10份炭黑N660的B3配方膠料的效果較好，硫化特性相近，膠料與簾布粘合強度提高，300%定伸應力、拉伸強度和撕裂強度稍有下降，其余性能相近；用25份增強劑Creat-E1替代白炭黑和10份炭黑N660的B4配方膠料的門尼粘度減小，硫化特性相近，彈性較好，壓縮生熱較低，其余性能比B1配方膠料有所降低。

表6 小配合試驗內(nèi)層簾布膠性能

2.2.3 胎側(cè)膠

胎側(cè)膠性能見表7。從表7可以看出，C2配方與C3配方膠料性能均優(yōu)于C1和C4配方膠料，C2配方膠料老化后強伸性能優(yōu)于C3配方膠料，但C3配方膠料老化后的耐疲勞性能優(yōu)于C2配方膠料，疲勞次數(shù)為C1配方膠料的3倍左右。輪胎的使用過程是一個逐步老化的過程，老化后的性能顯得更為重要。從成本上考慮，C2配方中增強劑Creat-E1用量為30份，而C3配方中增強劑Creat-E1用量為40份，顯然C3配方膠料更具成本優(yōu)勢。綜合膠料性能與生產(chǎn)成本，C3配方更具優(yōu)勢。

表7 小配合試驗胎側(cè)膠性能

2.3 大配合試驗

根據(jù)小配合試驗結(jié)果，選擇胎側(cè)膠配方進行大配合試驗，NR/SBR/BR并用比調(diào)整為36.5/36.5/27，增強劑Creat-E1用量為32份，主要目的是提高膠料工藝性能，保證膠料拉伸強度，保證膠料撕裂強度在要求范圍內(nèi)。

大配合試驗膠料性能見表8。從表8可以看出：與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗配方膠料的硬度、300%定伸應力和拉伸強度稍大，H抽出力和疲勞次數(shù)較大。

表8 大配合試驗膠料性能

2.4 加工性能

大配合試驗膠料煉膠工藝性能良好，膠料結(jié)團性好，無粘輥現(xiàn)象，膠片光滑。胎側(cè)膠擠出過程無異常，半成品表面良好。成型過程中與簾布筒胎坯粘合良好，輪胎成品無缺膠，胎側(cè)光滑。

2.5 耐天候老化試驗

為進一步考察增強劑Creat-E1對膠料耐老化性能的影響，取大配合試驗配方膠料與生產(chǎn)配方膠料的硫化試片同時放置于室外，經(jīng)過約半年時間的觀察，試樣均未出現(xiàn)異常。

2.6 成本分析

根據(jù)我公司的采購成本計算，原配方胎側(cè)膠每千克成本為9.440元，使用增強劑Creat-E1后胎側(cè)膠每千克成本為9.205元，即胎側(cè)膠每千克成本減小0.23元。

3 結(jié)語

新型環(huán)保無機增強劑Creat-E1在工程機械輪胎膠料中雖然不能完全替代炭黑和白炭黑，但是根據(jù)輪胎各部件的性能要求，可以部分替代部分炭黑或/和白炭黑，以在提高膠料性能的基礎上有效地降低生產(chǎn)成本。