董飄飄，王媛媛，張繼，王國(guó)志，姚亮

(徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221140)

高強(qiáng)力再生膠的應(yīng)用研究

董飄飄，王媛媛，張繼，王國(guó)志，姚亮

(徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221140)

本次試驗(yàn)通過(guò)對(duì)高強(qiáng)力再生膠及天然橡膠并用進(jìn)行性能試驗(yàn)。用純?cè)偕z，90/10、80/20、70/30、60/40,純天然膠六種不同份數(shù)配比的混合膠來(lái)做實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)硫化15、20、25、30 min后的膠做物理性能測(cè)試。同一個(gè)配方在不同硫化時(shí)間下，硫化時(shí)間為20 min，25 min與30 min性能測(cè)試的數(shù)值比15 min低，可以表明在硫化時(shí)間為15 min時(shí)膠料達(dá)到最大硫化效果，即15 min為本次實(shí)驗(yàn)理想的硫化時(shí)間,通過(guò)比較各個(gè)數(shù)據(jù)，本實(shí)驗(yàn)最佳配方為：高強(qiáng)力再生膠,40;天然膠,60;氧化鋅,4;硬脂酸,1.2;促進(jìn)劑DM,0.96;防老劑,0.6;硫磺,2.1。

再生膠；高強(qiáng)力；天然橡膠

0 前言

再生膠是一種線(xiàn)型高分子與多種有機(jī)化合物、無(wú)機(jī)化合物等體系共混交聯(lián)后形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是廢橡膠經(jīng)機(jī)械、化學(xué)、熱、氧降解后的產(chǎn)物。再生膠的制造主要包括粉碎、脫硫、精煉3個(gè)主要部分，其中粉碎、精煉是機(jī)械處理，脫硫是化學(xué)處理[1]。再生膠的制造關(guān)鍵工序在脫硫，所謂硫化橡膠粉，是指廢橡膠在機(jī)械的作用下，加工成各種不同細(xì)度的粉狀顆粒，小于1.5 mm的謂之膠粉。硫化橡膠粉尚無(wú)統(tǒng)一的分類(lèi)方法，依據(jù)所用廢橡膠原材料不同，可分為輪胎膠粉、膠鞋膠粉、雜品膠粉及各種特種廢橡膠膠粉[6]。

目前，國(guó)內(nèi)外將廢橡膠粉碎成膠粉的方法大致可分為常溫法、低溫法和化學(xué)法三種。常溫粉碎方法目前主要有5種形式，即輥軋法、齒盤(pán)法、螺桿擠出法、切碎法和打磨法[8][9]。主要用作橡膠制品的軟化劑,對(duì)橡膠制品的作用：對(duì)炭黑的膠料有很好的軟化分散作用，增加膠料的粘性，使膠料柔軟光滑，并能提高制品的耐寒防焦緩化性能，另對(duì)噻唑促進(jìn)劑能起活化作用，增加各配合劑的作用[2]。對(duì)再生膠的作用：粘稠的松焦油吸含其他的再生劑，其間的小分子能均勻滲透到含有結(jié)使硫的橡膠的大分子中間，使其溶脹，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)松弛，增加了分子鏈間的距離及氧的滲透，另外還可作為游離基的接受體，有抑制凝膠化的作用，還有助于活化劑向橡膠基質(zhì)擴(kuò)散加快再生過(guò)程，并能提高再生膠的粘性和可塑性，且污染較小，工藝性能好。也可作氯丁二烯等單體的阻聚劑，涂料防腐防水材料，獸藥等[3][4]。

天然橡膠因其具有很強(qiáng)的彈性和良好的絕緣性、可塑性、隔水隔氣、抗拉和耐磨等特點(diǎn)，廣泛地運(yùn)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、交通、運(yùn)輸、機(jī)械制造、醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域和日常生活等方面，如交通運(yùn)輸上用的輪胎；工業(yè)上用的運(yùn)輸帶、傳動(dòng)帶、各種密封圈；醫(yī)用的手套、輸血管；日常生活中所用的膠鞋、雨衣、暖水袋等都是以橡膠為主要原料制造的；國(guó)防上使用的飛機(jī)、大炮、坦克，甚至尖端科技領(lǐng)域里的火箭、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)等都需要大量的橡膠零部件[5][10]。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料、設(shè)備與儀器

1.1.1 實(shí)驗(yàn)原材料

實(shí)驗(yàn)原材料見(jiàn)表1。

表1 原材料名稱(chēng)

1.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備

實(shí)驗(yàn)儀器及廠(chǎng)家見(jiàn)表2。

表2 實(shí)驗(yàn)儀器及廠(chǎng)家

1.1.3 實(shí)驗(yàn)配方

NR的基礎(chǔ)配方見(jiàn)表3，再生膠的基礎(chǔ)配方見(jiàn)表4。其他配方要求，按不同的比例配合：

表3 NR的基礎(chǔ)配方

表4 再生膠的基礎(chǔ)配方

① NR 100；②NR/再 90:10；③NR/再 80：20；④NR/再 70:30；⑤NR/再60:40；⑥再:100

1.2 實(shí)驗(yàn)材料制備

母練膠的制備→混練→硫化→性能測(cè)試

將雙棍開(kāi)放式煉膠機(jī)啟動(dòng)，開(kāi)啟冷卻水，將輥距調(diào)小，投放生膠，進(jìn)行破膠形成連續(xù)的包輥膠后，按基本配方依次加入氧化鋅、硬脂酸和填料混合均勻，再加人促進(jìn)劑和硫磺后混煉，混煉溫度控制在50～70℃ 。混煉過(guò)程中采用小輥距薄通法，經(jīng)多次反復(fù)搗膠壓煉使膠料與各種配合劑、填料以及硫磺充分混合[7]。

2 結(jié)果與討論

硫化15 min不同比例膠種的物理機(jī)械性能見(jiàn)表5。

硫化20 min不同比例膠種的物理機(jī)械性能見(jiàn)表6。

硫化25 min不同比例膠種的物理機(jī)械性能見(jiàn)表7。

硫化30 min不同比例膠種的物理機(jī)械性能見(jiàn)表8。

表5 物理機(jī)械性能數(shù)據(jù)

表6 物理機(jī)械性能數(shù)據(jù)

表7 物理機(jī)械性能數(shù)據(jù)

表8 物理機(jī)械性能數(shù)據(jù)

由圖1可以看出樣本三為最好，純膠的性能是最差的，隨著天然膠份數(shù)的減少，拉伸性能明顯降低。

圖1 拉伸強(qiáng)度對(duì)比(15 min)

由圖2可以看出樣本3性能大幅度下降，有可能是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，而且這圖的波動(dòng)較大，說(shuō)明在20 min時(shí)性能極其不穩(wěn)定。

圖2 拉伸強(qiáng)度對(duì)比(20 min)

由圖3可以看出最大值與最小值相差特別大，比20 min還大，溫度的升高使得樣本性能變化很大，純天然膠的拉伸性能為最好。

圖3 拉伸強(qiáng)度對(duì)比(25 min)

由圖4可以看出30 min的拉伸強(qiáng)度基本變化比前幾個(gè)都稍微穩(wěn)定點(diǎn)，拉伸強(qiáng)度相差不是很大，樣本2為最好，之后又逐漸降低，但是樣本3、4、5的變化較小，說(shuō)明80/20、70/30、60/40的膠料性能差不多。

圖4 拉伸強(qiáng)度對(duì)比(30 min)

由圖5可以看出一開(kāi)始隨著再生膠的減少，實(shí)驗(yàn)?zāi)z料的撕裂性能明顯增加，但是60/40和純天然膠的性能有所下降，樣本1的性能還是最差的。

圖5 撕裂強(qiáng)度對(duì)比(15 min)

由圖6可以看出兩種純膠的撕裂性能在硫化時(shí)間20 min中幾乎相同，在樣本3處有下降可能測(cè)量時(shí)數(shù)據(jù)有錯(cuò)誤，整體性能還算穩(wěn)定。

圖6 撕裂強(qiáng)度對(duì)比

由圖7可以看出，25 min樣本1到樣本5隨著再生膠的減少撕裂強(qiáng)度會(huì)變大，而純的天然膠要比再生膠撕裂性能差，60/40是最好的。

圖7 撕裂強(qiáng)度對(duì)比(25 min)

由圖8可以看出，30 min撕裂強(qiáng)度基本變化不算太大，樣本5為最好的，90/10、80/20、70/30的膠料撕裂性能相差很小，在其階段再生膠的變化對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響不算太大。

圖8 撕裂強(qiáng)度對(duì)比

從圖9可以看出，硫化時(shí)間為15 min時(shí)，拉伸強(qiáng)度比較穩(wěn)定，而在25 min樣本1的拉伸強(qiáng)度是最好的。

圖9 拉伸強(qiáng)度對(duì)比

從圖10可以看出，硫化時(shí)間為25 min時(shí)，撕裂強(qiáng)度比較穩(wěn)定，而在15 min樣本4的撕裂強(qiáng)度是最好的。

圖10 撕裂強(qiáng)度對(duì)比

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

(1)在硫化時(shí)間15 min時(shí)，各配比膠料的300﹪定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度呈遞增趨勢(shì)，而最大伸長(zhǎng)率呈大致的下降趨勢(shì)，撕裂強(qiáng)度前2個(gè)配方呈遞增趨勢(shì)，第3個(gè)配方撕裂強(qiáng)度則有明顯的下降。

(2)在硫化時(shí)間20 min時(shí)，各配比膠料的300﹪定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度呈遞增趨勢(shì)，而最大伸長(zhǎng)率呈大致的下降趨勢(shì)，配方撕裂強(qiáng)度則有明顯的下降。

(3)在硫化時(shí)間25 min時(shí)，各配比膠料的300﹪定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度呈遞增趨勢(shì)，而最大伸長(zhǎng)率呈大致的下降趨勢(shì)，撕裂強(qiáng)度前5個(gè)配方呈遞增趨勢(shì)，第6個(gè)配方撕裂強(qiáng)度則有明顯的下降。

(4)在硫化時(shí)間30 min時(shí)，各配比膠料的300﹪定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度呈遞增趨勢(shì)，而最大伸長(zhǎng)率呈大致的下降趨勢(shì)，撕裂強(qiáng)度前5個(gè)配方呈遞增趨勢(shì)，第6個(gè)配方撕裂強(qiáng)度則有明顯的下降。

(5)同一個(gè)配方在不同硫化時(shí)間下，硫化時(shí)間為20 min與25 min，30 min的數(shù)值比15 min低，可以表明在硫化時(shí)間為15 min時(shí)膠料達(dá)到最佳硫化效果，即15 min為本次實(shí)驗(yàn)理想的硫化時(shí)間。

本實(shí)驗(yàn)最佳配方如表9所示。

表9 本實(shí)驗(yàn)最佳配方

[1] 張鎖明.低硬度、高相容性再生膠的研究. 能源管理.

[2] 張宏文，張波，劉玉成.高強(qiáng)度再生膠在輕型載重輪胎胎面膠中的應(yīng)用輪胎工業(yè),2009, 29.

[3] 呂洪.高性能再生膠在摩托車(chē)胎面膠中的應(yīng)用.

[4] 周立雪，謝德倫，寇景，姚亮.微波輻射工藝環(huán)保型高強(qiáng)力再生膠配方的研制.2012.

[5] 由順先.膠鞋膠料配方設(shè)計(jì)(五).橡膠科技市場(chǎng).2010,(17).

[6] 聶恒凱.橡膠材料與配方.2004.

［7］ 趙桂英,王忠光.高分子材料性能測(cè)試技術(shù).2013.

[8] 孫玉海,蓋國(guó)勝,張培新.我國(guó)非橡膠資源利用的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)橡膠工業(yè),2003,50.

[9] 張馨，朱信明，侯亞合，王家祥，高軒.新型再生橡膠性能研究.中國(guó)資源綜合利用. 2013,(12).

［10］ 楊坤彪,趙付彬,宗成中.不同配比EPDM/NR再生膠對(duì)其共混物性能的影響.青島科技大學(xué).世界橡膠工業(yè).2013,40(10).

(R-01)

Performance of high tenacity reclaimed rubber

Performance of high tenacity reclaimed rubber

Dong Piaopiao,Wang Yuanyuan, zhang Ji,Wang Guozhi,Yao Liang
（Xuzhou College of Industry and Technology, Xuzhou 221140,Jiangsu,China）

This test is for performance test blending high tenacity and reclaimed rubber with natural rubber. Using six different ratio of pure reclaimed rubber and pure natural rubber, and through 20,25,30,15 min after vulcanization glue for physical tests. The same formulation under different curing time, curing time for 20 min, 25 min and 30 min performance test value less than 15 min, which when the vulcanization time of 15 min to rubber vulcanization effect, namely the ideal curing time of 15 min for this experiment, by comparing the data of this experiment the best formula is: high tenacity reclaimed rubber: 40, natural rubber, 60, ZnO: 4, stearic acid: 1.2, accelerator DM: 0.96, antiager: 0.6, sulfur: 2.1.

reclaimed rubber; high tenacity; natural rubber

TQ335

1009-797X(2016)23-0076-05

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.23.017

董飄飄，女， 研究方向?yàn)橄鹉z加工與應(yīng)用。

2016-07-07