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        環(huán)保型硫化劑WK-7在全鋼子午線輪胎胎面基部膠中的應(yīng)用

        2016-07-28 10:10:52董凌波呂丹丹劉恩冉
        橡膠科技 2016年7期
        關(guān)鍵詞:硫化劑物理性能膠料

        董凌波,呂丹丹,劉恩冉,李 鵬,劉 謙

        (三角輪胎股份有限公司,山東 威海 264200)

        硫化劑DTDM(4,4′-二硫代二嗎啡啉)在有效和半有效硫化體系中用作硫黃給予體,在天然橡膠(NR)和合成橡膠中具有防老化和抗硫化返原等作用[1-2]。硫化劑DTDM受熱分解出有毒的氮氧化物和硫氧化物煙霧,有害身體健康。為提高膠料性能,滿足環(huán)保要求,硫化劑DTDM的環(huán)保替代產(chǎn)品TB710和DTDC等成為橡膠行業(yè)的研究熱點(diǎn)。

        環(huán)保型硫化劑WK-7(烷基酚二硫化物)含有活性硫,受熱后具有硫化作用且無(wú)氮氧化物等毒性物質(zhì)產(chǎn)生,可作為硫化劑DTDM的環(huán)保替代品[3]。

        本工作研究硫化劑WK-7替代硫化劑DTDM在全鋼子午線輪胎輪胎胎面基部膠中的應(yīng)用。

        1 實(shí)驗(yàn)

        1.1 主要原材料

        NR,牌號(hào)SMR20,馬來(lái)西亞產(chǎn)品;炭黑N375,山東貝斯特化工有限公司產(chǎn)品;白炭黑,山東振興化工有限公司產(chǎn)品;硫化劑WK-7,淄博萬(wàn)科化工有限公司產(chǎn)品;硫化劑DTDM,市售品。

        1.2 主要設(shè)備與儀器

        XK-160型開(kāi)煉機(jī),沈陽(yáng)橡膠機(jī)械有限公司產(chǎn)品;GK400型密煉機(jī),益陽(yáng)橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司產(chǎn)品;MDR2000型無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀,美國(guó)阿爾法科技有限公司產(chǎn)品;TS-2000M型電子拉力機(jī),高鐵檢測(cè)儀器有限公司產(chǎn)品;EPLEXOR 500N型動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀,德國(guó)高寶公司產(chǎn)品;輪胎耐久試驗(yàn)機(jī),天津賽象科技股份有限公司產(chǎn)品。

        1.3 配方

        1#配方:NR 100,炭黑和白炭黑 50,氧化鋅 4,硬脂酸 2,防老劑 3.5,防焦劑CTP 0.2,硫黃 1.5,硫化劑DTDM 0.5,促進(jìn)劑NS 1.2,其他 4.5。

        2#配方:除硫化劑DTDM改為硫化劑WK-7外,其他組分和用量同1#配方。

        1.4 試樣制備

        小配合試驗(yàn)?zāi)z料分兩段混煉。

        (2)大配合試驗(yàn)

        大配合試驗(yàn)?zāi)z料分兩段混煉,均在密煉機(jī)中進(jìn)行。

        一段混煉工藝同小配合試驗(yàn)?zāi)z料。

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        1.5 性能測(cè)試

        (1)動(dòng)態(tài)力學(xué)性能

        硫化膠的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能采用動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試條件為:頻率 10 Hz,靜態(tài)應(yīng)變 5%,動(dòng)態(tài)應(yīng)變 5%,升溫速率 3 ℃·min-1,溫度 30~80 ℃。

        (2)耐久性能

        成品輪胎的耐久性能先按照GB/T 4501—2008《載重汽車輪胎性能室內(nèi)試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試,試驗(yàn)條件為:充氣壓力 830 kPa,額定負(fù)荷 3 350 kg,試驗(yàn)速度 70 km·h-1;完成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定程序后,每10 h負(fù)荷增大10%繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn),負(fù)荷至140%保持恒定,至輪胎損壞為止。

        (3)其他

        膠料其他性能按相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 理化性能

        硫化劑WK-7的理化性能如表1所示。從表1可以看出,硫化劑WK-7的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.289,軟化點(diǎn)為108 ℃,達(dá)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

        表1 硫化劑WK-7的理化性能

        2.2 小配合試驗(yàn)

        2.2.1 硫化特性

        小配合試驗(yàn)混煉膠的硫化特性如表2所示。從表2可以看出,與硫化劑DTDM混煉膠相比,硫化劑WK-7混煉膠的FL和硫化返原率略有減小,F(xiàn)max減小,t10和t90縮短,這表明硫化劑WK-7混煉膠的硫化速率增大,交聯(lián)密度減小。

        表2 小配合試驗(yàn)混煉膠的硫化特性(150 °C)

        2.2.2 物理性能

        小配合試驗(yàn)硫化膠的物理性能如表3所示。從表3可以看出:與硫化劑DTDM硫化膠相比,硫化劑WK-7硫化膠的邵爾A型硬度和定伸應(yīng)力略有減小,這可能與硫化劑WK-7硫化膠的交聯(lián)密度相對(duì)較低有關(guān);拉伸強(qiáng)度和回彈值相當(dāng),拉斷伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度增大;熱空氣老化后拉伸強(qiáng)度下降率和拉斷伸長(zhǎng)率下降率較小,這表明硫化劑WK-7硫化膠的耐熱空氣老化性能較好。

        表3 小配合試驗(yàn)硫化膠的物理性能

        2.2.3 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能

        小配合試驗(yàn)硫化膠的損耗因子(tanδ)-溫度曲線如圖1所示。從圖1可以看出,在整個(gè)溫度掃描范圍內(nèi),與硫化劑DTDM硫化膠相比,硫化劑WK-7硫化膠的tanδ略有增大,即生熱略升高,這與其交聯(lián)密度較小有關(guān)。

        圖1 小配合試驗(yàn)硫化膠的tanδ-溫度曲線

        2.3 大配合試驗(yàn)

        2.3.1 硫化特性

        大配合試驗(yàn)混煉膠的硫化特性如表4所示。從表4可以看出,與硫化劑DTDM混煉膠相比,硫化劑WK-7混煉膠的FL和硫化返原率略有減小,F(xiàn)max減小,t10和t90縮短,這與小配合試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

        表4 大配合試驗(yàn)混煉膠的硫化特性(150 °C)

        2.3.2 物理性能

        大配合試驗(yàn)硫化膠的物理性能如表5所示。從表5可以看出,與硫化劑DTDM硫化膠相比,硫化劑WK-7硫化膠的定伸應(yīng)力略有減小,邵爾A型硬度、拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率、撕裂強(qiáng)度和回彈值相差不大,耐熱空氣老化性能相當(dāng),這與小配合試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

        表5 大配合試驗(yàn)硫化膠的物理性能

        2.4 成品輪胎性能

        分別采用1#和2#配方膠料試制12R22.5全鋼子午線輪胎并對(duì)其進(jìn)行室內(nèi)機(jī)床耐久性能測(cè)試,結(jié)果如表6所示。從表6可以看出,采用2#配方膠料試制的成品輪胎耐久性能與采用1#配方膠料試制的成品輪胎相當(dāng)或略有提高,說(shuō)明硫化劑WK-7可作為硫化劑DTDM的環(huán)保替代產(chǎn)品應(yīng)用于全鋼子午線輪胎胎面基部膠中。

        表6 成品輪胎耐久性能試驗(yàn)結(jié)果

        3 結(jié)論

        (1)與硫化劑DTDM膠料相比,硫化劑WK-7混煉膠的硫化返原率略有減小,硫化速率增大,交聯(lián)密度減?。涣蚧z的定伸應(yīng)力略有減小,邵爾A型硬度、拉伸強(qiáng)度和回彈值變化不大,耐熱空氣老化性能相當(dāng),生熱略有升高。

        (2)采用硫化劑WK-7基部膠試制的輪胎耐久性能與采用硫化劑DTDM基部膠試制的輪胎相當(dāng)。

        硫化劑WK-7可作為硫化劑DTDM的環(huán)保替代產(chǎn)品應(yīng)用于全鋼子午線輪胎胎面基部膠中。

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