T2級耐熱輸送帶覆蓋膠耐熱老化性能的研究

曠榮南

（重慶中南橡膠有限公司，重慶 401120）

我國是鋼鐵、水泥等生產大國，對耐熱輸送帶的需求量較大，占輸送帶總量的10%以上，而發達國家耐熱輸送帶需求量所占比例更大[1]。國家標準GB/T 20021—2005《帆布芯耐熱輸送帶》將耐熱輸送帶的等級分為T1，T2，T3和T4，對應的耐熱試驗溫度分別為100，125，150和175 ℃。

為提高生產效率，耐熱輸送帶的工作溫度需不斷提高，如水泥廠熟料出爐后若不停放，其溫度可達150～200 ℃[2]，其使用的耐熱輸送帶需耐更高的溫度。T2級耐熱輸送帶雖不是高級別耐熱產品，但與T1，T3和T4級耐熱輸送帶相比，其生產工藝成熟、原材料[丁苯橡膠（SBR）]易得且價格便宜。由于SBR耐熱性能較差，若按橡膠鍵能計算，SBR只能在100 ℃下長期使用[3]，在常用橡膠耐熱性分級表中屬于第2級（70～100 ℃）[4]，故采用SBR生產耐125 ℃的T2級耐熱輸送帶已將SBR耐熱性能發揮到極致。

近年來，SBR向環保型發展，其耐熱性與非環保型SBR存在一定差距，這也導致我公司以環保型SBR為原料生產的耐熱輸送帶覆蓋膠在老化試驗中性能出現較大波動，而在實際使用中也常出現一批耐熱輸送帶使用效果較好而另一批又存在使用壽命短的情況。因此，穩定和進一步提高T2級耐熱輸送帶的耐熱性能成為研究重點。

本工作研究不同硫化體系和防護體系對T2級耐熱輸送帶覆蓋膠耐熱老化性能的影響。

1 實驗

1.1 主要原材料

SBR，牌號1500E，中國石油蘭州石化公司產品；硫化劑DCP，中國石化上海高橋石油化工公司產品；促進劑TMTD，DM和CZ，防老劑4010NA，4020和BLE-W，河南省開侖化工有限公司產品；防老劑TMQ，常州五洲化工有限公司產品；MC炭黑，鄭州金山化工有限公司產品；耐熱防老劑A和B（苯胺類反應型防老劑），研制品。

1.2 基本配方

SBR 100，炭黑 60，活性劑 10，軟化增粘劑 16，防老劑（變體系） 變量，硫化劑（變體系） 變量。

1.3 主要設備和儀器

SK-160B型兩輥開煉機，上海橡膠機械廠產品；XLB-D型平板硫化機，湖州宏僑橡膠機械有限公司產品；UR-201型無轉子硫化儀，優肯科技股份有限公司產品；BP-TS2000S型電子萬能試驗機，深圳高品檢測設備有限公司產品；LX-A型橡塑邵爾A硬度計，江蘇明珠試驗機械有限公司產品；HAT213型熱空氣老化試驗箱，重慶漢巴試驗設備有限公司產品。

1.4 試樣制備

將除硫化劑和防老劑外的生膠和小料在開煉機上混煉均勻，薄通2次，然后加入硫化劑和防老劑混煉均勻，下片。混煉膠停放16 h后進行硫化。

1.5 性能測試

耐熱老化性能按GB/T 3512—2001《硫化橡膠或熱塑性橡膠 熱空氣加速老化和耐熱試驗》進行測試。

2 結果與討論

2.1 硫化體系

采用基本配方，過氧化物和有效硫化體系對SBR耐熱老化性能的影響如表1所示。由表1可知：耐熱防老劑A/B體系硫化膠的邵爾A型硬度較大，這是因為耐熱防老劑A和B屬于反應型防老劑，參與硫化反應使膠料的交聯密度增大；與過氧化物硫化體系硫化膠相比，有效硫化體系硫化膠的耐熱老化性能較好，這是因為過氧化物硫化體系在不同生膠中脫氫反應所需能量不同，過氧化物對天然橡膠、SBR和順丁橡膠進行硫化時，其硫化膠的耐老化性能較差[5]。綜上所述，本試驗選擇有效硫化體系研究不同防護體系和防老劑用量對耐熱輸送帶覆蓋膠耐熱老化性能的影響。

表1 過氧化物和有效硫化體系對SBR耐熱老化性能的影響

2.2 防護體系

不同防護體系覆蓋膠配方如表2所示。

表2 不同防護體系覆蓋膠配方 份

不同防護體系覆蓋膠的耐熱老化性能如表3和4所示。從表3和4可以看出：耐熱防老劑A/B體系覆蓋膠的耐熱老化性能較好，其次為耐熱防老劑A/防老劑4020體系，再次為耐熱防老劑A/防老劑RD；凡采用反應型防老劑防護體系的覆蓋膠耐熱老化性能均較好。分析認為，反應型防老劑分子以化學鍵形式與橡膠分子結合，可減少其自由移動。綜合防老劑價格和加工性能考慮，選取耐熱防老劑A/B體系、耐熱防老劑A/防老劑4020體系和防老劑MB/RD體系進一步研究防老劑用量對覆蓋膠耐熱老化性能的影響。

表3 不同防護體系覆蓋膠的耐熱老化性能之一

表4 不同防護體系覆蓋膠的耐熱老化性能之二

防老劑用量對覆蓋膠耐熱老化性能的影響如表5所示。從表5可以看出：同一防護體系，隨著防老劑用量增大，膠料的MH-ML呈減小趨勢，t10延長，這說明焦燒安全性獲得改善；硫化膠的邵爾A型硬度變化不大，拉伸強度和拉斷伸長率呈減小趨勢；采用反應型防老劑防護體系的硫化膠耐熱老化性能較好；135 ℃×7 d老化后，耐熱防老劑A/B體系用量比為4/4時，其硫化膠性能基本達到T2級耐熱輸送帶覆蓋膠國際指標要求；防老劑用量為8份、未采用反應型防老劑防護體系硫化膠的耐熱老化性能仍比防老劑用量為4份、采用反應型防老劑防護體系的硫化膠差。

表5 防老劑用量對覆蓋膠耐熱老化性能的影響

2.3 大配合試驗

綜合考慮，選取耐熱防老劑A/防老劑RD體系、耐熱防老劑A/防老劑4020體系和現有生產配方進行大配合試驗，結果如表6所示。

從表6可以看出：采用反應型防老劑防護體系膠料的t10和t90延長，這有利于生產操作，防止焦燒；與實驗室試驗硫化膠相比，大配合試驗硫化膠的耐熱老化性能較好，這可能是因為大配合試驗密煉機的溫度較高，能將樹脂熔化并均勻地混入膠料；現有生產配方硫化膠性能雖能達到標準要求，但其拉斷伸長率變化率相對變化較大；耐熱防老劑A/防老劑RD（或4020）體系硫化膠的耐熱老化性明顯優于現有生產配方硫化膠，尤其在高溫長時下表現突出。

表6 大配合試驗覆蓋膠的耐熱老化性能

3 結論

（1）有效硫化體系硫化膠的耐熱老化性能優于過氧化物硫化體系硫化膠。

（2）采用反應型防老劑防護體系硫化膠的耐熱老化性能較好。

（3）與實驗室試驗硫化膠相比，大配合試驗硫化膠的耐熱老化性能較好。

（4）與現有生產配方硫化膠相比，耐熱防老劑A/防老劑RD（或4020）體系硫化膠的耐熱老化性能較好，尤其在高溫長時下表現突出。