王克成，王 偉

（1.浙江富銘工業(yè)機(jī)械有限公司，浙江 臨海 317000；2.南京高立化工科技有限公司，江蘇 南京 210000）

在膠料中作為活性劑使用的氧化鋅只有少部分參與反應(yīng)，大部分被浪費(fèi)。另外，鋅雖然是危害性小的重金屬，但是溶解的鋅化合物對(duì)水生物具有毒害性，而膠料中含有的氧化鋅在橡膠制品生產(chǎn)、使用及回收過程中可能釋放出鋅化合物而危害環(huán)境。因此，減小膠料及橡膠制品中氧化鋅用量具有環(huán)保及經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，提高氧化鋅使用效率是橡膠領(lǐng)域重要的研究課題。目前在間接法氧化鋅應(yīng)用的基礎(chǔ)上，開展了活性氧化鋅、納米氧化鋅等新材料的應(yīng)用推廣。

氧化鋅RA是超細(xì)活性氧化鋅吸附在高活性硫酸鈣內(nèi)核表面制備而成的核-殼結(jié)構(gòu)橡膠硫化活性劑，具有低含量與高活性的特點(diǎn)，原因是低含量的氧化鋅RA要替代間接法氧化鋅并達(dá)到相同的硫化活化效果，必須具有高活性。氧化鋅RA可充分發(fā)揮氧化鋅的活化作用和硫酸鈣的熱傳導(dǎo)性，有效激活噻唑類和次磺酰胺類等促進(jìn)劑，提高硫化反應(yīng)時(shí)鋅離子與促進(jìn)劑和硬脂酸的結(jié)合，起到既延長(zhǎng)膠料焦燒時(shí)間又縮短硫化時(shí)間的硫化活化作用。同時(shí)，采用氧化鋅RA可以降低膠料中殘余氧化鋅含量和重金屬含量[1]，有利于提高橡膠制品環(huán)保性能，并改善橡膠制品的耐熱老化性能和耐磨性能。氧化鋅RA還具有粒徑小、比表面積大、分散性好等特性。本工作研究氧化鋅RA在橡膠履帶花紋側(cè)膠中的應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），SCR5，海南天然橡膠產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司產(chǎn)品；丁苯橡膠（SBR），牌號(hào)1502，中國(guó)石化齊魯石油化工股份有限公司產(chǎn)品；炭黑N220、炭黑N330和沉淀法白炭黑，江西黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰井a(chǎn)品；間接法氧化鋅（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.997），昆山海麗橡塑原料有限公司產(chǎn)品；氧化鋅RA，美國(guó)全球化學(xué)有限公司產(chǎn)品；微晶蠟，百瑞美特殊化學(xué)品（蘇州）有限公司產(chǎn)品；防老進(jìn)4020、防老劑RD和促進(jìn)劑NS，中國(guó)石化南京化學(xué)工業(yè)有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

生產(chǎn)配方：NR 70，SBR 30，炭黑N220/N330 58，白炭黑 8，間接法氧化鋅 5，硬脂酸 2，防老劑 4.5，微晶蠟 1.5，硫黃 1.25，促進(jìn)劑 1.75，其他 16，合計(jì) 198。

試驗(yàn)配方：除用氧化鋅RA等量替代間接法氧化鋅外，其他組分和用量與試驗(yàn)配方相同。

1.3 主要設(shè)備與儀器

布拉本德密煉機(jī)，德國(guó)海福樂密煉系統(tǒng)集團(tuán)產(chǎn)品；X（S）-K型開煉機(jī)（160 mm×320 mm），上海華雄機(jī)械有限公司產(chǎn)品；GK90E型密煉機(jī)，益陽橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司產(chǎn)品；MV2-90E型智能型門尼粘度儀，無錫蠡園電子化工設(shè)備有限公司產(chǎn)品；C2000E型無轉(zhuǎn)子橡膠硫化儀，北京友深電子儀器有限公司產(chǎn)品；XLB-D/Q 450×450/1.00MN型平板硫化機(jī)，青島君林機(jī)械有限公司產(chǎn)品；TCS-2000型伺服控制拉力試驗(yàn)機(jī)、GT-7011-DG型動(dòng)態(tài)屈撓試驗(yàn)機(jī)、GT-7012-A型阿克隆磨耗試驗(yàn)機(jī)和GT-RH-200N型壓縮生熱試驗(yàn)機(jī)，高鐵檢測(cè)儀器（東莞）有限公司產(chǎn)品；401A型熱老化試驗(yàn)箱，江蘇明珠試驗(yàn)機(jī)械有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

小配合試驗(yàn)?zāi)z料的NR塑煉和混煉在布拉本德密煉機(jī)中進(jìn)行。NR塑煉后停放8 h使用，膠料混煉的加料順序?yàn)椋核軣扤R和SBR→小料、炭黑和芳烴油→硫黃和促進(jìn)劑?；鞜捘z在開煉機(jī)上下片。

大配合試驗(yàn)?zāi)z料混煉分為兩段，均在GK90E型密煉機(jī)中進(jìn)行。一段混煉的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，密煉室初始溫度為室溫，混煉工藝為：；二段混煉的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20 r·min-1，混煉工藝為：一段混煉膠（緩慢加入）和。

為減少設(shè)備與環(huán)境系統(tǒng)差異，保證工藝條件相同，試驗(yàn)配方膠料與生產(chǎn)配方膠料混煉和成品制備在同一設(shè)備上先后銜接進(jìn)行。

1.5 性能測(cè)試

膠料各項(xiàng)性能測(cè)試按相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化性能

氧化鋅RA的理化性能如表1所示。從表1可以看出，氧化鋅RA的理化性能達(dá)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 氧化鋅RA的理化性能

2.2 小配合試驗(yàn)

小配合試驗(yàn)?zāi)z料的物理性能如表2所示。從表2可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的FL和Fmax略有減小，t10略有延長(zhǎng)，t90略有縮短；硫化膠的邵爾A型硬度、300%定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、拉斷永久變形、撕裂強(qiáng)度和耐屈撓性能相當(dāng)，拉斷伸長(zhǎng)率增大，阿克隆磨耗量減小，壓縮疲勞溫升顯著降低，耐熱老化性能有所提高。

表2 小配合試驗(yàn)?zāi)z料的物理性能

2.3 大配合試驗(yàn)

2.3.1 物理性能

大配合試驗(yàn)?zāi)z料的物理性能如表3所示。從表3可以看出：與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的FL和Fmax略有減小，t10略有延長(zhǎng)，t90略有縮短；硫化膠的邵爾A型硬度、300%定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率、拉斷永久變形、撕裂強(qiáng)度和耐屈撓性能相當(dāng)，阿克隆磨耗量顯著減小，壓縮疲勞溫升顯著降低，耐熱老化性能有所提高。大配合試驗(yàn)結(jié)果與小配合試驗(yàn)結(jié)果基本相同。

表3 大配合試驗(yàn)?zāi)z料的物理性能

2.3.2 工藝性能

大配合試驗(yàn)混煉膠的快檢結(jié)果如表4所示。從表4可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的門尼焦燒時(shí)間略有延長(zhǎng)，門尼粘度略有降低。

表4 大配合試驗(yàn)混煉膠的快檢結(jié)果

2.4 成品試驗(yàn)

采用試驗(yàn)配方膠料和生產(chǎn)配方膠料各制備4條450×90×51農(nóng)業(yè)橡膠履帶，裝機(jī)進(jìn)行性能對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如表5所示。從表5可以看出，采用試驗(yàn)配方膠料制備的成品橡膠履帶平均累計(jì)行駛時(shí)間比采用生產(chǎn)配方膠料制備的成品橡膠履帶延長(zhǎng)100 h。

表5 成品橡膠履帶裝機(jī)試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

在橡膠履帶花紋側(cè)膠中用核-殼結(jié)構(gòu)氧化鋅RA等量替代間接法氧化鋅，膠料的焦燒時(shí)間略有延長(zhǎng)，硫化時(shí)間略有縮短；硫化膠的壓縮疲勞溫升顯著降低，耐磨性能顯著提高，耐老化性能改善；成品橡膠履帶的使用壽命延長(zhǎng)，同時(shí)殘余氧化鋅含量和重金屬含量減小，環(huán)保性能提高。

由于氧化鋅RA的價(jià)格較低，因此采用氧化鋅RA替代間接法氧化鋅用于橡膠履帶花紋側(cè)膠，可以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。