高強力再生膠的應用研究

董飄飄，王媛媛，張繼，王國志，姚亮

(徐州工業職業技術學院，江蘇 徐州 221140)

高強力再生膠的應用研究

董飄飄，王媛媛，張繼，王國志，姚亮

(徐州工業職業技術學院，江蘇 徐州 221140)

本次試驗通過對高強力再生膠及天然橡膠并用進行性能試驗。用純再生膠，90/10、80/20、70/30、60/40,純天然膠六種不同份數配比的混合膠來做實驗，并通過硫化15、20、25、30 min后的膠做物理性能測試。同一個配方在不同硫化時間下，硫化時間為20 min，25 min與30 min性能測試的數值比15 min低，可以表明在硫化時間為15 min時膠料達到最大硫化效果，即15 min為本次實驗理想的硫化時間,通過比較各個數據，本實驗最佳配方為：高強力再生膠,40;天然膠,60;氧化鋅,4;硬脂酸,1.2;促進劑DM,0.96;防老劑,0.6;硫磺,2.1。

再生膠；高強力；天然橡膠

0 前言

再生膠是一種線型高分子與多種有機化合物、無機化合物等體系共混交聯后形成的網絡結構，是廢橡膠經機械、化學、熱、氧降解后的產物。再生膠的制造主要包括粉碎、脫硫、精煉3個主要部分，其中粉碎、精煉是機械處理，脫硫是化學處理[1]。再生膠的制造關鍵工序在脫硫，所謂硫化橡膠粉，是指廢橡膠在機械的作用下，加工成各種不同細度的粉狀顆粒，小于1.5 mm的謂之膠粉。硫化橡膠粉尚無統一的分類方法，依據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，國內外將廢橡膠粉碎成膠粉的方法大致可分為常溫法、低溫法和化學法三種。常溫粉碎方法目前主要有5種形式，即輥軋法、齒盤法、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,對橡膠制品的作用：對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，另對噻唑促進劑能起活化作用，增加各配合劑的作用[2]。對再生膠的作用：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使硫的橡膠的大分子中間，使其溶脹，網狀結構松弛，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擴散加快再生過程，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，廣泛地運用于工業、農業、國防、交通、運輸、機械制造、醫藥衛生領域和日常生活等方面，如交通運輸上用的輪胎；工業上用的運輸帶、傳動帶、各種密封圈；醫用的手套、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；國防上使用的飛機、大炮、坦克，甚至尖端科技領域里的火箭、人造衛星、宇宙飛船、航天飛機等都需要大量的橡膠零部件[5][10]。

1 實驗

1.1 實驗原料、設備與儀器

1.1.1 實驗原材料

實驗原材料見表1。

表1 原材料名稱

1.1.2 實驗儀器和設備

實驗儀器及廠家見表2。

表2 實驗儀器及廠家

1.1.3 實驗配方

NR的基礎配方見表3，再生膠的基礎配方見表4。其他配方要求，按不同的比例配合：

表3 NR的基礎配方

表4 再生膠的基礎配方

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

1.2 實驗材料制備

母練膠的制備→混練→硫化→性能測試

將雙棍開放式煉膠機啟動，開啟冷卻水，將輥距調小，投放生膠，進行破膠形成連續的包輥膠后，按基本配方依次加入氧化鋅、硬脂酸和填料混合均勻，再加人促進劑和硫磺后混煉，混煉溫度控制在50～70℃ 。混煉過程中采用小輥距薄通法，經多次反復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 結果與討論

硫化15 min不同比例膠種的物理機械性能見表5。

硫化20 min不同比例膠種的物理機械性能見表6。

硫化25 min不同比例膠種的物理機械性能見表7。

硫化30 min不同比例膠種的物理機械性能見表8。

表5 物理機械性能數據

表6 物理機械性能數據

表7 物理機械性能數據

表8 物理機械性能數據

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

圖1 拉伸強度對比(15 min)

由圖2可以看出樣本3性能大幅度下降，有可能是實驗數據出現誤差，而且這圖的波動較大，說明在20 min時性能極其不穩定。

圖2 拉伸強度對比(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 拉伸強度對比(25 min)

由圖4可以看出30 min的拉伸強度基本變化比前幾個都稍微穩定點，拉伸強度相差不是很大，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，說明80/20、70/30、60/40的膠料性能差不多。

圖4 拉伸強度對比(30 min)

由圖5可以看出一開始隨著再生膠的減少，實驗膠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 撕裂強度對比(15 min)

由圖6可以看出兩種純膠的撕裂性能在硫化時間20 min中幾乎相同，在樣本3處有下降可能測量時數據有錯誤，整體性能還算穩定。

圖6 撕裂強度對比

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度會變大，而純的天然膠要比再生膠撕裂性能差，60/40是最好的。

圖7 撕裂強度對比(25 min)

由圖8可以看出，30 min撕裂強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實驗的影響不算太大。

圖8 撕裂強度對比

從圖9可以看出，硫化時間為15 min時，拉伸強度比較穩定，而在25 min樣本1的拉伸強度是最好的。

圖9 拉伸強度對比

從圖10可以看出，硫化時間為25 min時，撕裂強度比較穩定，而在15 min樣本4的撕裂強度是最好的。

圖10 撕裂強度對比

3 實驗結論

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

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

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

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

(5)同一個配方在不同硫化時間下，硫化時間為20 min與25 min，30 min的數值比15 min低，可以表明在硫化時間為15 min時膠料達到最佳硫化效果，即15 min為本次實驗理想的硫化時間。

本實驗最佳配方如表9所示。

表9 本實驗最佳配方

[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.高強度再生膠在輕型載重輪胎胎面膠中的應用輪胎工業,2009, 29.

[3] 呂洪.高性能再生膠在摩托車胎面膠中的應用.

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

[5] 由順先.膠鞋膠料配方設計(五).橡膠科技市場.2010,(17).

[6] 聶恒凱.橡膠材料與配方.2004.

［7］ 趙桂英,王忠光.高分子材料性能測試技術.2013.

[8] 孫玉海,蓋國勝,張培新.我國非橡膠資源利用的現狀及發展趨勢橡膠工業,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再生膠對其共混物性能的影響.青島科技大學.世界橡膠工業.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， 研究方向為橡膠加工與應用。

2016-07-07