于恩強(qiáng)，于 淼，馮 濤，姜云平

（1.中海瀝青股份有限公司，山東 濱州 256601；2.北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100143)

橡膠板是指以橡膠為主體材料制成的板材，其種類(lèi)規(guī)格異常繁雜，用途極為廣泛。橡膠板產(chǎn)銷(xiāo)量約占橡膠工業(yè)制品產(chǎn)銷(xiāo)量的1/2，橡膠板是具有代表性的橡膠制品之一，已涵蓋橡膠工業(yè)內(nèi)外諸多領(lǐng)域[1]。橡膠板中最大的一類(lèi)產(chǎn)品是工業(yè)膠板，其用途廣泛，涉及到電工電子、石油化工等行業(yè)。這類(lèi)工業(yè)膠板的橡膠消耗量已占到橡膠消耗量的2%以上，與輸送帶、傳動(dòng)帶、夾布膠管和編織膠管的橡膠消耗量大體相當(dāng)。在當(dāng)前環(huán)保壓力不斷增大、產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的大環(huán)境下，橡膠制品企業(yè)轉(zhuǎn)變機(jī)制、提升品質(zhì)、開(kāi)發(fā)新品、發(fā)展特色無(wú)疑是企業(yè)生存之道[2]?！笆濉笔俏覈?guó)橡膠工業(yè)由大轉(zhuǎn)強(qiáng)的關(guān)鍵階段，綠色輪胎產(chǎn)業(yè)化持續(xù)推進(jìn)，橡膠再生、橡膠助劑無(wú)毒無(wú)害化等一系列舉措推動(dòng)企業(yè)不斷轉(zhuǎn)型升級(jí)，綠色環(huán)?；内厔?shì)不可阻擋。

中海瀝青股份有限公司采用新精制技術(shù)進(jìn)行環(huán)保橡膠增塑劑的工業(yè)化生產(chǎn)，既保證了環(huán)保橡膠增塑劑符合歐盟環(huán)保要求，又提高了環(huán)保橡膠增塑劑的芳烴含量。本工作主要對(duì)該公司研制的兩種芳香基環(huán)保橡膠增塑劑A0709/A1820B并用體系（模擬機(jī)油/DAE并用體系)在工業(yè)膠板中的應(yīng)用性能進(jìn)行研究。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR)，RSS20煙膠片，馬來(lái)西亞產(chǎn)品；非環(huán)保增塑劑，20#機(jī)油和高芳烴油（DAE)，國(guó)內(nèi)市售品；環(huán)保橡膠增塑劑A0709和A1820B，中海瀝青股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)配方

試驗(yàn)配方為：NR 100，炭黑N550 40，炭黑N330 30，氧化鋅 5，硬脂酸 3，防老劑 1.25，其他 3，增塑劑 變品種、變量（見(jiàn)表1)，硫黃2.5，促進(jìn)劑 1.8。

表1 不同配方增塑劑用量 份

1.3 主要設(shè)備和儀器

XK-160A型開(kāi)煉機(jī)，上海橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品；1.57 L本伯里密煉機(jī)，英國(guó)法雷爾公司產(chǎn)品；C2000E型橡膠無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀、M200E型橡膠門(mén)尼粘度儀、T2000E型材料拉力試驗(yàn)機(jī)和Y3000E型壓縮生熱試驗(yàn)機(jī)，北京友深電子儀器有限公司產(chǎn)品；仿Ell5型橡膠沖擊彈性試驗(yàn)儀，天津材料試驗(yàn)機(jī)廠產(chǎn)品；LP-61型老化箱，重慶慧達(dá)試驗(yàn)儀器有限公司產(chǎn)品；RSS-Ⅱ型滾動(dòng)損失試驗(yàn)儀，北京萬(wàn)匯一方科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品。

1.4 膠料混煉

一段混煉在開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行，加料順序?yàn)椋荷z→小料→增塑劑→下片；二段混煉在密煉機(jī)中進(jìn)行，密煉室溫度為80 ℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80 r·min-1，加料順序?yàn)椋阂欢位鞜捘z和炭黑（2.5 min)→排膠；三段混煉在開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行，加料順序?yàn)椋憾位鞜捘z→促進(jìn)劑和硫黃→薄通2次→下片。

1.5 性能測(cè)試

各項(xiàng)性能均按相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 環(huán)保橡膠增塑劑的性質(zhì)

環(huán)保橡膠增塑劑及非環(huán)保增塑劑的性質(zhì)如表2所示，CA，CN和CP分別為芳碳率、環(huán)烷碳率和鏈烷碳率。

表2 石油系橡膠增塑劑的性質(zhì)

由表2可以看出，兩種環(huán)保橡膠增塑劑均滿(mǎn)足環(huán)保要求。由于機(jī)油性質(zhì)較為復(fù)雜，未做詳細(xì)試驗(yàn)。與DAE相比，兩種環(huán)保橡膠增塑劑的密度和CA值小，苯胺點(diǎn)高，說(shuō)明環(huán)保橡膠增塑劑與橡膠的相容性有所降低。相比DAE，目前市售的環(huán)保型橡膠增塑劑的CA值普遍較低，這反映出為了消除致癌性芳烴而導(dǎo)致油品中總芳烴含量降低的情況。

2.2 膠料的混煉性能及包輥性

不同增塑劑膠料的混煉性能及包輥性如表3所示。密煉機(jī)煉膠過(guò)程的電流與煉膠功率呈正比。

從表3可以看出，4個(gè)配方膠料的混煉消耗功率相同，混煉膠在結(jié)團(tuán)性、外觀和包輥性方面都表現(xiàn)良好。但是，當(dāng)環(huán)保橡膠增塑劑用量達(dá)到40份時(shí)，排膠溫度降低了5 ℃，說(shuō)明其潤(rùn)滑性明顯提高。

表3 膠料的混煉性能及包輥性

2.3 膠料的硫化特性

不同增塑劑膠料的硫化特性如表4所示。

表4 膠料的硫化特性

由表4可以看出，添加不同增塑劑的4個(gè)配方膠料中，BG-4膠料的t5最長(zhǎng)，但與其他配方膠料相比相差不大，不同增塑劑對(duì)膠料的加工安全性影響相當(dāng)。添加30與35份環(huán)保橡膠增塑劑時(shí)，膠料的硫化特性接近，無(wú)顯著差異，與添加30份非環(huán)保增塑劑的膠料相比，硫化速率指數(shù)（Vc)較高，硫化速率較高。當(dāng)環(huán)保橡膠增塑劑用量達(dá)到40份時(shí)，膠料的FL和Fmax減??；t10延長(zhǎng)，硫化速率指數(shù)高于低用量環(huán)保增塑劑膠料?？傮w來(lái)看，添加30～35份環(huán)保橡膠增塑劑的膠料與添加30份非環(huán)保增塑劑的膠料加工安全性能和硫化特性接近，硫化速率略高。

2.4 膠料的門(mén)尼粘度和門(mén)尼松弛

門(mén)尼粘度和應(yīng)力松弛面積反映了膠料的加工性能。不同增塑劑膠料的門(mén)尼粘度和門(mén)尼松弛面積如表5所示。

表5 膠料的門(mén)尼粘度和門(mén)尼松弛面積

由表5可以看出，添加30～35份環(huán)保橡膠增塑劑時(shí)，膠料的門(mén)尼粘度和門(mén)尼松弛面積與添加30份非環(huán)保增塑劑的膠料相當(dāng)，可以滿(mǎn)足工業(yè)膠板生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)膠料加工性能的要求。環(huán)保橡膠增塑劑用量達(dá)到40份時(shí)，膠料的門(mén)尼粘度和門(mén)尼松尼松弛面積明顯減小。

2.5 硫化膠的物理性能

不同增塑劑硫化膠的物理性能如表6所示。

表6 硫化膠的物理性能

由表6可以看出，在相同用量下，非環(huán)保增塑劑硫化膠的硬度高于環(huán)保橡膠增塑劑硫化膠，而環(huán)保橡膠增塑劑硫化膠的硬度受增塑劑用量影響不大。從拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率來(lái)看，環(huán)保橡膠增塑劑硫化膠均高于非環(huán)保橡膠增塑劑硫化膠，且隨著環(huán)保橡膠增塑劑用量的增大，硫化膠的拉斷伸長(zhǎng)率逐漸增大，而環(huán)保橡膠增塑劑用量為35份時(shí)的硫化膠的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大，增大到40份時(shí)，硫化膠的拉伸強(qiáng)度又略有減小。非環(huán)保增塑劑硫化膠的100%定伸應(yīng)力、300%定伸應(yīng)力和撕裂強(qiáng)度均略高于環(huán)保橡膠增塑劑硫化膠；當(dāng)環(huán)保橡膠增塑劑用量為30與35份時(shí)，硫化膠的100%定伸應(yīng)力、300%定伸應(yīng)力和撕裂強(qiáng)度無(wú)顯著差異，當(dāng)用量達(dá)到40份時(shí)，硫化膠的100%定伸應(yīng)力和300%定伸應(yīng)力明顯減小，而撕裂強(qiáng)度增大。增塑劑的種類(lèi)和用量對(duì)硫化膠的拉斷永久變形和回彈值無(wú)顯著影響。

2.6 硫化膠的耐老化性能

不同增塑劑硫化膠的耐老化性能見(jiàn)表7。

表7 硫化膠的耐老化性能

由表7可以看出，非環(huán)保增塑劑硫化膠的耐老化性能優(yōu)于環(huán)保橡膠增塑劑硫化膠，而隨著環(huán)保橡膠增塑劑用量增大，硫化膠的耐老化性能下降。

2.7 硫化膠的壓縮生熱和壓縮永久變形

不同增塑劑硫化膠的壓縮生熱和壓縮永久變形如表8所示。

表8 硫化膠的壓縮生熱和壓縮永久變形

由表8可以看出：非環(huán)保增塑劑硫化膠的終動(dòng)壓縮率、壓縮生熱與添加相同用量的環(huán)保橡膠增塑劑硫化膠相當(dāng)，而隨著環(huán)保橡膠增塑劑用量的增大，硫化膠的終動(dòng)壓縮率增大；環(huán)保橡膠增塑劑用量為40份時(shí)，硫化膠的壓縮生熱顯著降低；增塑劑的種類(lèi)和用量對(duì)硫化膠壓縮生熱試驗(yàn)的永久變形和壓縮永久變形無(wú)顯著影響。

3 結(jié)論

對(duì)于高性能NR工業(yè)膠板，相同用量的環(huán)保橡膠增塑劑（A0709/A1820B并用體系)膠料與非環(huán)保增塑劑（20#機(jī)油/DAE并用體系)膠料性能基本接近，且部分性能略?xún)?yōu)。對(duì)于試驗(yàn)配方工業(yè)膠板膠料，環(huán)保橡膠增塑劑可以等量或適當(dāng)加量替代非環(huán)保增塑劑，可以改善工業(yè)膠板的環(huán)保性能，而對(duì)工業(yè)膠板的主要性能不會(huì)造成明顯影響。