EXXON IT0316彈性體在丁基橡膠內(nèi)胎中的應(yīng)用

黃 勤，任鵬杰，曹 揚(yáng)

（中策橡膠集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310008）

EXXON IT0316彈性體（以下簡(jiǎn)稱EXXON IT0316）是美國(guó)埃克森美孚公司以新技術(shù)生產(chǎn)的一種具有良好彈性的乙烯和丙烯共聚物，EXXON IT0316的相對(duì)分子質(zhì)量分布窄，與各種聚合物的相容性好，與丁基橡膠（IIR）和三元乙丙橡膠（EPDM）相比門尼粘度低，具有低灰分、低金屬含量的特性。它與EPDM相比價(jià)格更低，可有效提高生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟(jì)效益。

本工作研究EXXON IT0316在IIR內(nèi)胎中部分替代EPDM的應(yīng)用效果。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

IIR，牌號(hào)301；EPDM，牌號(hào)5260Q，德國(guó)朗盛公司產(chǎn)品。炭黑N660，江西黑貓?zhí)亢谟邢薰井a(chǎn)品。EXXON IT0316，美國(guó)埃克森美孚公司產(chǎn)品。環(huán)烷油，中國(guó)石油化工有限公司杭州分公司產(chǎn)品。樹脂E1102，上海金森化工有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

生產(chǎn)配方：IIR 85，EPDM 15，炭黑N660 66，氧化鋅 5，硬脂酸 2，防老劑4020/微晶蠟3，環(huán)烷油 21，樹脂E1102 3，硫黃/促進(jìn)劑M/促進(jìn)劑TMTD 3.9。

試驗(yàn)配方1：以5份EXXON IT0316等量替代EPDM，其余同生產(chǎn)配方。

試驗(yàn)配方2：EXXON IT0316 5，EPDM 10，炭黑N660 58，炭黑N330 8，環(huán)烷油 21.5，其余同生產(chǎn)配方。

1.3 主要設(shè)備和儀器

1.5 L切線型密煉機(jī)，青島測(cè)控科技有限公司產(chǎn)品；F370型密煉機(jī)，大連橡膠塑料機(jī)械股份有限公司產(chǎn)品；GT2000A型硫化儀，TS-2000M型電子拉力機(jī)，高鐵檢測(cè)儀器有限公司產(chǎn)品；GABOMETER4000型動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀，德國(guó)GABO公司產(chǎn)品。

1.4 混煉工藝

1.4.1 小配合試驗(yàn)

膠料混煉采用兩段混煉工藝。

一段混煉在1.5 L密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為60 r·min-1，混煉工藝為：生膠、炭黑、小料→加壓30 s加油→加壓40 s提壓砣清掃→加壓至120 s排膠。

二段混煉在開煉機(jī)上進(jìn)行，速比為1∶1.08，混煉工藝：一段混煉膠→硫黃和促進(jìn)劑→搗膠→出片。

1.4.2 大配合試驗(yàn)

膠料混煉采用兩段混煉工藝。

一段混煉在F370型密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為55 r·min-1，混煉工藝為：生膠、小料→加壓30 s，加炭黑壓壓砣→135 ℃加軟化劑壓壓砣→175℃排膠。

二段混煉在F370型密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20 r·min-1，混煉工藝為：一段混煉膠、硫化劑保持2 s→壓壓砣保持30 s→壓壓砣到95 s排膠。

1.5 性能測(cè)試

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

2 結(jié)果與討論

2.1 理化分析

EXXON IT0316的理化分析結(jié)果如表1所示。

表1 EXXON IT0316的理化分析結(jié)果

從表1可以看出，EXXON IT0316的理化性能均符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 小配合試驗(yàn)

小配合試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 小配合試驗(yàn)結(jié)果

從表2可以看出：與生產(chǎn)配方膠料相比，加入EXXON IT0316的膠料硫化速度接近，試驗(yàn)配方1的Fmax相對(duì)略低；試驗(yàn)配方膠料的硬度略高，試驗(yàn)配方1的拉伸強(qiáng)度、300%定伸應(yīng)力相對(duì)較低，而試驗(yàn)配方2與生產(chǎn)配方的性能基本相同；三者的氣密性相近。根據(jù)小配方試驗(yàn)結(jié)果，選擇試驗(yàn)配方2進(jìn)行大配合試驗(yàn)。

2.3 大配合試驗(yàn)

大配合試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 大配合試驗(yàn)結(jié)果

由表3可見，試驗(yàn)配方2與生產(chǎn)配方的物理性能和硫化速度都接近，但試驗(yàn)配方2膠料的門尼粘度略低，更易加工，且在150 ℃×24 h老化后物理性能更為優(yōu)異。由于二者在結(jié)構(gòu)上存在一定差異，EPDM結(jié)構(gòu)中側(cè)鏈上存在一定量雙鍵及活潑氫原子，易參與反應(yīng)，試驗(yàn)配方2中的EXXON IT0136為二元乙丙彈性體，其分子鏈?zhǔn)且环N完全飽和的直鏈型結(jié)構(gòu)，其熱穩(wěn)定性較EPDM好，從而提高了IIR內(nèi)胎的使用壽命。

2.4 工藝性能

（1）IIR內(nèi)胎的擠出成型采用加硫料濾膠后直接進(jìn)行，過程中必須確保濾膠機(jī)冷卻水暢通無阻，并嚴(yán)格控制膠料的濾膠溫度，一般不超過120 ℃，否則不能直接采用該方法，因此此次試驗(yàn)?zāi)z料在125 ℃下進(jìn)行，焦燒時(shí)間長(zhǎng)于15 min。

（2）硫化溫度為185 ℃，采用一次法定型，試驗(yàn)IIR內(nèi)胎硫化后，外觀平整，無異常病疵，同時(shí)提升了成品內(nèi)胎合格率。

（3）整個(gè)生產(chǎn)過程中，試驗(yàn)配方2膠料工藝通過性良好，因EXXON IT0316二元乙丙分子鏈上無其他側(cè)基團(tuán)，門尼粘度略低，有利于IIR內(nèi)胎膠熱煉、濾膠，提高了濾膠產(chǎn)能。測(cè)試結(jié)果顯示，試驗(yàn)配方2和生產(chǎn)配方的產(chǎn)能分別為24.81和23.5 kg·min-1。

2.5 成品輪胎性能

采用試驗(yàn)配方2試制12.00R20 IIR內(nèi)胎，對(duì)其進(jìn)行物理性能檢測(cè)，并與正常生產(chǎn)內(nèi)胎進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表4。從表4可以看出，采用試驗(yàn)配方2生產(chǎn)的IIR內(nèi)胎物理性能與正常生產(chǎn)IIR內(nèi)胎基本一致，均超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

表4 IIR內(nèi)胎成品性能對(duì)比

試驗(yàn)內(nèi)胎與正常生產(chǎn)內(nèi)胎接頭強(qiáng)度對(duì)比見表5。由表5可見，試驗(yàn)配方2生產(chǎn)的IIR內(nèi)胎接頭強(qiáng)度提高，且每一點(diǎn)測(cè)試值與均值接近，波動(dòng)小。IIR內(nèi)胎接頭強(qiáng)度測(cè)試點(diǎn)如圖1所示。表5和圖1中Ⅰ為下模底部左接頭處，對(duì)應(yīng)接頭2；Ⅱ?yàn)橄履５撞坑医宇^處，對(duì)應(yīng)接頭3和4（平均值）；Ⅲ為上模冠部左接頭處，對(duì)應(yīng)接頭8；Ⅳ上模冠部右接頭處，對(duì)應(yīng)接頭6和7（平均值）；Ⅴ為接頭R角處，對(duì)應(yīng)的1和5（平均值）。

表5 接頭點(diǎn)強(qiáng)度對(duì)比 MPa

圖1 IIR內(nèi)胎接頭強(qiáng)度測(cè)試點(diǎn)

3 結(jié)論

（1）在IIR內(nèi)胎中以EXXON IT0316替代EPDM，可降低膠料的門尼粘度，改善工藝性能。

（2）使用EXXON IT0316對(duì)IIR內(nèi)胎成品的物理性能影響不大，均滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，且成品內(nèi)胎接頭強(qiáng)度較高且均勻。

（3）使用EXXON IT0316后，半制品硫化后外觀平整，無其他異常病疵，提升了成品合格率。

（4）EXXON IT0316較IIR和EPDM價(jià)格低，以其部分等量替代EPDM用于IIR內(nèi)胎可降低膠料成本。

（5）根據(jù)客戶反饋，所提供試制內(nèi)胎在使用過程中運(yùn)行情況良好。