SBR/TRR共混膠共混方法對農業輪胎側膠性能的影響

徐云慧，王艷秋，孫鵬，叢厚羅，陳忠生，韋幫風

（1.徐州工業職業技術學院 ， 江蘇　徐州　221140；

2.中國礦業大學 ， 江蘇　徐州　221116

3.徐州徐輪橡膠有限公司，江蘇　徐州　221005）

SBR/TRR共混膠共混方法對農業輪胎側膠性能的影響

徐云慧1，2，王艷秋1，孫鵬1，叢厚羅1，陳忠生3，韋幫風3

（1.徐州工業職業技術學院 ， 江蘇徐州221140；

2.中國礦業大學 ， 江蘇徐州221116

3.徐州徐輪橡膠有限公司，江蘇徐州221005）

通過未硫化膠塑性測定、硫化特性測定、硫化膠基本性能測定、炭黑分散性測定、力學性能測定、屈撓龜裂性能測定、老化性能測定和壓縮生熱性能測定等來判斷選擇SBR/TRR共混膠在農業胎側膠中較合適的共混方法，以達到輪胎側膠較好的性能。結果表明：2#、3#共混方法制備的膠料綜合性能最優，且符合農業輪胎側膠性能標準；一段共混方法比二段共混方法制備的膠料性能相對較好，且有利于節約臺時和能源；將輪胎再生膠應用在農業輪胎生產中有利于減少環境污染，使得橡膠資源得到充分合理的循環利用。

共混膠；共混方法；農業輪胎；曲撓龜裂

0　前言

0.1研究意義

再生膠行業在我國廢舊橡膠綜合利用中已成為主力軍，我國已把再生膠列為繼NR和合成橡膠（最大量的合成膠為SBR）之后的第三大橡膠資源。在再生膠中以廢舊輪胎為主，每年全球輪胎報廢15億多條，國內每年產生2.33億條廢舊輪胎，如果廢棄之，不僅是對資源的巨大浪費，而且還會對環境造成嚴重的污染，所以研究輪胎再生膠的生產和使用非常必要。

農業輪胎相對于載重胎來說，一般行駛速度慢，承載量小，但工作環境相對較差，所以農業輪胎的耐磨性、高速性要求低，但耐刺扎性和耐撕裂性要高，一般在農業胎胎面中SBR用量較高，達20～50份，另外SBR價格較高，約為13～18元/kg，而輪胎再生膠綜合性能較好，能有效改善膠料的擠出和壓延性能且價格較低，約為2.0～6.0元/kg，丁苯膠的價格約為輪胎再生膠價格的3～10倍。為了提高農業輪胎的使用性能，降低輪胎生產成本，提高輪胎再生膠的循環利用率，降低污染，所以提出“SBR/TRR共混膠共混方法對農業輪胎胎側膠性能的影響”，具有很好的可行性和必要性，對輪胎再生膠在輪胎行業的科技運用，對循環經濟、對社會發展均起到非常大的作用。

0.2農業輪胎側膠性能要求

農業輪胎的胎側位于肩部和胎圈之間，具有良好彈性的胎側保護著胎體。輪胎在行駛過程中，胎側是主要受壓、受熱部位，承受較大的機械變形，而且由于胎側膠薄，在輪胎側部最外邊，且運動過程中持續不斷的受到屈撓作用，這就決定了胎側膠必須具備較好的力學性能、較高的耐動態疲勞性能、耐屈撓龜裂和耐熱老化性能。所以要求農業胎胎側也應具有一定的耐疲勞性、耐刺穿性，耐熱氧老化和耐臭氧老化性也相對較好［1］。農業輪胎側膠主要性能指標見表1。

表1　農業輪胎側膠主要性能指標

1　實驗

1.1實驗原材料

20#標準膠，新遠大橡有限公司；丁苯膠1502，中國石油天然氣有限責任公司；順丁膠9000，蘇州寶禧化工有限公司；硬脂酸、防護蠟，中國石化南京化工廠；防老劑RD、芳烴油、松焦油，蘭州市化學工業公司；氧化鋅、防老劑4020、均勻分散劑MS，上海智孚化工科技有限公司；促進劑NOBS，上海成錦化工有限公司；高耐磨炭黑N330，通用炭黑N660，四川實達化工有限責任公司；硫黃，浙江黃巖浙東橡膠助劑有限公司產品；古馬隆，上海羽飛陽化工有限公司。另外輪胎再生膠由衡水金都橡膠化工有限公司生產，按國家標準的3個硫化時間進行硫化，實驗配方和力學性能如表2和表3。

表2　輪胎再生膠實驗配方

表3　輪胎再生膠力學性能

1.2實驗設備及儀器

開煉機XK-160，上海雙翼橡塑機械有限公司；平板硫化機，HS-100T-RTMO深圳佳鑫電子設備科技有限公司；門尼黏度儀NW-97、無轉子硫化儀GT-M2000-A、密度測試儀XS365M、高低溫拉力試驗機GT-AI-7000-GD、臭氧老化機GT-0500、炭黑分散儀GT-505-C8D、壓縮生熱測定儀RH-2000N，臺灣高鐵檢測儀器有限公司；硬度計，邵爾LX-A，沖擊彈性儀 WTB-0.5，屈撓龜裂試驗機，江都市真威試驗機械有限公司；熱空氣老化箱RLH-225，南京五和實驗設備有限公司［3］。

1.3實驗配方

20#標準膠，20份；丁苯膠1502，50份；順丁膠9000，20份；輪胎再生膠，10份；氧化鋅，4.0份；硬脂酸，3.0份； 防老劑4020，2.0份；防老劑RD，1.0份；防護蠟，2.5份；高耐磨炭黑N330，25份；通用炭黑N660，35份；芳烴油，4.0份；松焦油3.0份；均勻分散劑MS，1.0份；硫黃 1.6份；促進劑NOBS，0.8份；古馬隆，3.0份。

1.4共混方法

本研究共選擇9種共混方法進行試驗：

1#方法：一段共混法，先將NR、BR、SBR/ TRR正常混煉，然后添加25份高耐磨炭黑N330，再添加35份通用炭黑N660，再添加其它配合劑，最后加入硫黃和促進劑NOBS；

2#方法：一段共混法，先將NR、BR、SBR/ TRR正常混煉，然后添加35份通用炭黑N660，再添加25份高耐磨炭黑N330，再添加其它配合劑，最后加入硫黃和促進劑NOBS；

3#方法：一段共混法，先將NR、BR、SBR/ TRR正常混煉，然后添加25份高耐磨炭黑N330和35份通用炭黑N660混合物，再添加其它配合劑，最后加入硫黃和促進劑NOBS；

4#方法：二段共混法，先將10份炭黑混合物與SBR/TRR共混制成母煉膠，下片，冷卻，停放；再與NR、BR混煉，然后添加50份炭黑混合物及配合劑，最后加入硫黃和促進劑NOBS；

5#方法：二段共混法，先將20份炭黑混合物與SBR/TRR共混制成母煉膠，下片，冷卻，停放；再與NR、BR混煉，然后添加40份炭黑混合物及配合劑，最后加入硫黃和促進劑NOBS；

6#方法：二段共混法，先將30份的炭黑混合物與SBR/TRR共混制成母煉膠，下片，冷卻，停放；再與NR、BR混煉，然后添加30份炭黑混合物及配合劑，最后加入硫黃和促進劑NOBS；

7#方法：二段共混法，先將40份炭黑混合物與SBR/TRR共混制成母煉膠，下片，冷卻，停放；再與NR、BR混煉，然后添加20份炭黑混合物及配合劑，最后加入硫黃和促進劑NOBS；

8#方法：二段共混法，先將50份炭黑混合物與SBR/TRR共混制成母煉膠，下片，冷卻，停放；再與NR、BR混煉，然后添加10份炭黑混合物及配合劑，最后加入硫黃和促進劑NOBS；

9#方法： 二段共混法，先將60份炭黑混合物與SBR/TRR共混制成母煉膠，下片，冷卻，停放；再與NR、BR混煉，然后添加配合劑，最后加入硫黃和促進劑NOBS［2］。

1.5性能測試

門尼黏度測試：GB/T 1232.1—2000；硫化特性測試：GB/T16584—1996；硬度測試：GB/T531.1—2008；拉伸性能測試：GB/T 528—2009；撕裂強度的測定：GB/T 529—2009；橡膠屈撓龜裂實驗：GB/ T13934—2009；熱氧老化試驗：GB/T3512—2001；耐臭氧龜裂靜態拉伸實驗：GB/T7762—2014；壓縮生熱試驗：GB/T1687—1993［3］。

2　結果與討論

2.1未硫化膠塑性

未硫化膠的塑性通過無轉子硫化儀進行測試，門尼黏度值見下表4。

表4　不同混煉方法制備的膠料門尼黏度值

通過表4中的9組數據發現，改變共混方法對膠料的門尼黏度值影響不大，說明膠料的流動性變化不大。

2.2硫化特性

在測試溫度150℃，測試時間35 min下，各共混方法制備的膠料硫化特性如表5。

通過表5中的9組數據發現，改變共混方法對膠料的硫化特性值影響不大。

表5　不同混煉方法制備的膠料硫化特性值

2.3力學性能

各種混煉方法制備的9種膠料的物理力學性能測試結果如表6所示。

2.3.1硬度

與農業輪胎性能標準對比，數據表明以上9組方法制備的膠料硬度均達到了實驗要求，且差別不大。

2.3.2拉伸性能

農業輪胎拉伸強度標準要求大于或等于12 MPa，9種方法制備的膠料只有7#達不到要求，其中1～3#方法制備的膠料拉伸強度相對較高；扯斷伸長率只有6#不滿足要求；100%定伸應力7～9#不滿足要求，300%定伸應力6～9#不滿足要求。通過以上分析可以看出完全滿足性能要求的為1～5#方法制備的膠料［4］。

表6　不同混煉方法制備的膠料的物理力學性能值

2.3.3撕裂性能

農業輪胎撕裂強度標準要求大于或等于37 N/mm，9組只有4#未達到要求，其中2#、3#方法制備的膠料撕裂強度相對較高，均為采用一段方法進行混煉的膠料。

2.4老化性能

2.4.1熱氧老化性能

熱氧老化性能測試通過將9組方法制備的膠料在100℃，48 h條件下進行熱氧老化，老化后力學性能主具體數據見表6，老化后膠料的硬度均上升，對比農業輪胎側膠性能標準，9組實驗均滿足要求；老化后的拉伸強度比老化前的明顯下降，但都符合農業輪胎側膠性能標準；老化后的100%和300%定伸應力均明顯大于老化前的定伸應力。

2.4.2臭氧老化性能

通過將9種方法制備的膠料在臭氧濃度為200 ppm、試樣伸長率為20%、試驗溫度40℃、臭氧流速為500 ml/min條件下，經過24 h不間斷的臭氧老化實驗，出現裂口時間和24 h后裂口現象見表7和圖1所示，經過分析9組方法制備的膠料種只有1#、4#、6#出現龜裂現象，其中1#、4#龜裂現象嚴重，其余的均達到臭氧老化要求［5］。

2.5屈撓龜裂性能測試

通過屈撓龜裂實驗測定膠料達到10萬次屈撓次數時裂口的程度來判斷農業輪胎側膠耐疲勞性能的好壞，通過圖表8可以看出9組膠料5#、6#、8#出現針刺點，但屈撓裂級別均為1或2級，滿足了屈撓龜裂性能要求，見圖2。

表7　臭氧老化情況表

圖1　耐臭氧老化式樣圖

2.6炭黑分散性能測試

通過表9中可以看出各配方的粒子分布率相差不大，通過圖3和表可以看出2#、3#膠料粒子分布率較高，炭黑分散性較好。

表8　屈撓龜裂性能表

圖2　耐曲撓試樣圖

表9　炭黑分散性能表

圖3　炭黑分散圖

3　結論

通過實驗和分析得出：

（1）門尼黏度

改變共混方法對膠料的門尼黏度值影響不大，9組方法制備的膠料均能滿足標準要求；

（2）硫化特性

改變共混方法對膠料的硫化特性影響不大。

（3）力學性能

綜合力學性能分析2#、3#方法制備的膠料綜合性能最好，且均為一段方法混煉的膠料。

（4）老化性能

熱氧老化后膠料的硬度、100%定伸應力、300%定伸應力均上升；老化后的拉伸強度比老化前的明顯下降，但都符合農業輪胎側膠性能標準；臭氧老化性能：通過試驗數據分析，除了1#組不滿足之外，其他的工藝方法均滿足性能要求；

（5）耐屈撓龜裂性能

5#、6#、8#出現針刺點，但屈撓裂級別均為1或2級，均滿足屈撓龜裂性能要求。

（6）炭黑分散性能

通過實驗，2#、3#膠料粒子分布率較高，炭黑分散性較好。

綜上所述，本次實驗所用的工藝方法中，2#、3#共混方法制備的膠料綜合性能最優，且符合農業輪胎側膠性能標準；整體比較一段共混方法比二段共混方法制備的膠料性能相對較好，同時有利于節約臺時和能源；將輪胎再生膠TRR應用在農業輪胎生產中有利于減少環境污染，使得橡膠資源得到充分合理的循環利用［6］。

［1］ 王延山，李永新，張萬清.再生膠對農業輪胎胎面膠性能的影響［J］.北京：輪胎工業，2008，28：162～164.

［2］ 張兆紅，徐云慧，邢立華.炭黑與NR/BR/EPDM共混膠混煉工藝研究.彈性體.2011，21（5）：60～63.

［3］ 翁國文，聶恒凱.橡膠物理機械性能測試［M］.北京：化學工業出版社，2009：4～5，9～12.

［4］ 張宏文等.高強度再生膠在輕型載重輪胎胎面膠中的應用.輪胎工業.2009，1：46～49.

［5］ 徐云慧，佟蘭，韋幫風，李曉光，楊慧.不同防護體系對胎面膠耐臭氧老化性能的影響～.化工進展，2014，33（1）：159～164.

［6］ 陳國棟，環保型促進劑在輪胎胎冠膠中的應用［J］.現代橡膠技術.2010，36（6），17～19.

Infl uence of SBR/TRR blending methods on the performance of agriculturaltyre sidewall

Infl uence of SBR/TRR blending methods on the performance of agriculturaltyre sidewall

Xu Yunhui2， Liu Hang1， Cong Houluo1， Wang Yanqiu1， Chen Zhongsheng3， Wei Bangfeng3
（1.Xuzhou College of Industrial Technology， Xuzhou 221140， Jiangsu， China；
2.China University ofMining And Technology， Xuzhou 221116， Jiangsu， China；
3. Xuzhou Xulun Rubber Co.， LTD.， Xuzhou 221005， Jiangsu， China）

It was investigated that the influence of SBR/TRR blending methods on the performance of agricultural tyre crown. The more appropriate blending methods of SBR/TRR blend were judged and choiced by plasticity and cure characteristics of uncured compound； and basic performance， carbon black dispersion，mechanical properties， fl ex crack， aging behavior， compression heat etc. of vulcanizate， in order to search the better performance of agricultural tyre sidewall. The results showed that overall performance of 2# and 3# mixed stock were best， and they met the performance standards of agricultural tyre sidewall；The mixed stock of two-stage blending method was better than one of one-stage blending method and production units and energy were reduced；TRR is used in agricultural tyres to reduce environmental pollution，so that rubber resources can be fully recycled.

blend； blending method； agricultural tyre； fl ex crack

TQ335TH879

1009-797X（2016）17-0062-06

BDOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.17.015

（R-01）

徐云慧（1973-），女，副教授， 中國礦業大學在讀博士，徐州工業職業技術學院材料工程學院副院長，研究方向為橡膠工程技術、環境友好高分子技術。

通訊郵箱：xyh0516@163.com

2016-05-16