楊青 賽輪集團(tuán)股份有限公司
作為橡膠生產(chǎn)最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，混煉工序直接影響硫化膠的性能， 并影響輪胎的性能和使用壽命。傳統(tǒng)的橡膠干法混煉技術(shù)，多是通過(guò)填料與固體橡膠或顆粒料的分批混煉或連續(xù)混煉來(lái)實(shí)現(xiàn), 盡管干法混煉制備的橡膠材料可實(shí)現(xiàn)范圍很廣的性能特性，但在工業(yè)上一直需要發(fā)展具有改進(jìn)性能并降低現(xiàn)有生產(chǎn)工藝成本和復(fù)雜性的橡膠共混物，特別是炭黑或其它填料在橡膠內(nèi)分散的均勻性嚴(yán)重地影響性能。
目前，干法混煉工藝主要采用開(kāi)煉機(jī)和密煉機(jī)。而對(duì)于用密煉機(jī)混合橡膠炭黑和其它填料的設(shè)備，要提高炭黑等填料在橡膠中的分散均需要時(shí)間更長(zhǎng)或更強(qiáng)力的混合，所帶來(lái)的不利之處是增加了能耗，延長(zhǎng)了生產(chǎn)時(shí)間等其它一些問(wèn)題。對(duì)于具有一定表面積和結(jié)構(gòu)特性的炭黑填料來(lái)說(shuō)， 超過(guò)一定程度的分散，現(xiàn)有混煉設(shè)備和工藝已經(jīng)不能滿足。此外，這種延長(zhǎng)時(shí)間或更強(qiáng)力的混合， 由于降低了橡膠的分子量，對(duì)膠料的其它性能不利。
而濕法混煉使填料的分散性上了一個(gè)臺(tái)階，使不依賴炭黑的形態(tài)而達(dá)到出色的分散成為可能。正是由于炭黑在膠料中具有卓越的分散性，因此硫化膠的滯后、應(yīng)力-應(yīng)變、耐切割、耐屈撓疲勞和耐磨性都比干法混煉膠有顯著的提高。本實(shí)驗(yàn)主要針對(duì)株洲安寶麟鋒新材料有限公司濕法混煉共沉膠進(jìn)行研究。
一、實(shí)驗(yàn)
1.主要原材料
天然橡膠(NR)，SMR20，馬來(lái)西亞產(chǎn)品;濕法混煉膠(白炭黑含量37.5%)，株洲安寶麟鋒新材料有限公司;白炭黑，山東?；煞萦邢薰?炭黑N234，山西永東化工有限公司;其他配合劑均為市售產(chǎn)品。
2.實(shí)驗(yàn)配方
為了更好體現(xiàn)濕法混煉膠的性能， 本實(shí)驗(yàn)選取60份白炭黑作為對(duì)比份數(shù)， 對(duì)濕法與干法混煉膠性能進(jìn)行對(duì)比，以下簡(jiǎn)稱1#和2#配方;為了與傳統(tǒng)的炭黑補(bǔ)強(qiáng)配方相比較， 采用65份炭黑和20份炭黑加上50份白炭黑配方，以下簡(jiǎn)稱3#和4#配方。配方見(jiàn)表1。
3.實(shí)驗(yàn)設(shè)備
實(shí)驗(yàn)中所使用的試驗(yàn)設(shè)備見(jiàn)表2。
二、結(jié)果與討論
1.混煉能耗
混煉能耗試驗(yàn)見(jiàn)表3。
從混煉能耗表中可以看出， 干法膠與濕法膠配方相比，濕法混煉膠能明顯降低混煉能耗22%，50份白炭黑+20份炭黑濕法膠與65份炭黑干法膠配方相比能耗降低28%。
2.硫化特性及加工性能
硫化特性及加工性能見(jiàn)表4。
與干法煉膠相比， 當(dāng)配方中添加相同量的白炭黑，濕法混煉膠的硫化時(shí)間延長(zhǎng)，但焦燒時(shí)間縮短，膠料門(mén)尼粘度降低，有很好的加工性能。濕法白炭黑膠和干法炭黑膠配方相比， 炭黑明顯提高了硫化速度，但是膠料的焦燒時(shí)間也隨之減少。
3.物理機(jī)械性
硫化橡膠物理機(jī)械性能見(jiàn)表5。
從強(qiáng)伸性能看出， 濕法和干法兩種混煉膠性能對(duì)比，在填充大量白炭黑的膠料中，因白炭黑添加量較大(60份)，在正?；鞜掃^(guò)程中白炭黑會(huì)產(chǎn)生自聚現(xiàn)象，白炭黑不能很好地排列在橡膠基體中。在本實(shí)驗(yàn)中通過(guò)濕法混煉技術(shù)能使大量白炭黑均勻分散，因此濕法膠拉伸強(qiáng)度提高約12.4%， 永久變形降低27.3%，壓縮疲勞溫升降低35.3%，回彈性提高15.4%，硬度降低約6.6%。由于濕法膠在分散過(guò)程中添加分散劑，濕法膠的滾動(dòng)阻力、耐切割性能和磨耗性能變差。其中磨耗性能干法和濕法膠料的性能都差，分別為0.3cm3/1.61km和0.4cm3/1.61km， 因此需要考慮提高白炭黑配方的磨耗性能以及其他力學(xué)性能， 為此通過(guò)在配方中添加20份N234炭黑改善， 并且與添加65份N234的全炭黑配方做對(duì)比， 如3#和4#配方所示。通過(guò)炭黑補(bǔ)強(qiáng)磨耗性能后， 兩個(gè)配方的磨耗體積分別0.11cm3/1.61km和0.21cm3/1.61km， 雖然濕法膠配方磨耗性能依然低于全炭黑膠配方0.1cm3/1.61km，但磨耗量比純白炭黑配方下降0.09cm3/1.61km，如果炭黑用量比例再稍微增加，磨耗性能將進(jìn)一步提高。除磨耗性能提高外， 其他物理機(jī)械性能也得到相應(yīng)提高， 與干法白炭黑配方相比，50份白炭黑+20份炭黑配方壓縮疲勞溫升依然低0.4℃， 而且耐切割性能是4個(gè)配方中最好的，具有一定的使用價(jià)值。
三、結(jié)論
1.濕法混煉膠能明顯降低混煉能耗，干法膠與濕法膠配方相比，能耗降低22%，50份白炭黑+20份炭黑濕法膠與65份炭黑干法膠配方相比能耗降低28%。
2.濕法混煉能顯著降低膠料的門(mén)尼粘度，提高加工性能。
3.在純白炭黑補(bǔ)強(qiáng)體系中，因此濕法膠拉伸強(qiáng)度提高約12.4%，永久變形率降低27.3%，壓縮疲勞溫升降低35.3%，回彈性提高15.4%，硬度降低約6.6%。
4.通過(guò)調(diào)整白炭黑濕法膠配方，在添加炭黑后，膠料的磨耗性能提高一倍，其他物理機(jī)械性能也得到提高，綜合性能較好，具有一定的使用價(jià)值。
