再生膠用量對V帶壓縮膠性能的影響研究

李旭，于祥，林堯 ，鄧濤

(青島科技大學高分子科學與工程學院，山東 青島 266042)

再生膠，是以橡膠制品中已硫化的邊角廢料或制品為原料，經過脫硫加工成能重新使用的橡膠稱為再生膠。按所用廢膠不同，可分為外胎膠、內胎膠、膠鞋類等。再生膠能部分替代生膠用于橡膠制品，以節約生膠及炭黑，也有利于改善加工性能及橡膠制品的某些性能。再生過程是廢膠在增塑劑（軟化劑和活化劑）、氧、熱和機械剪切的綜合作用下使硫化膠的部分分子鏈和交聯點斷裂的過程。軟化劑起膨脹和增塑作用，常用的有煤焦油、松焦油、石油系軟化劑、裂化渣油。活化劑能縮短再生時間，減少軟化劑用量。再生膠生產過程包括粉碎、再生（脫硫）和精煉3個工序。再生膠產業其利用的廢橡膠量已達到總利用量的80%。并且通過近幾年技術革新，再生膠工藝由原來的水油法、油法變為現在的高溫動態法，廢氣實現了集中排放、處理、回收，基本實現無污染、無公害發展。再生膠作為橡膠工業常用添加劑對其制備過程有較多的研究，但其應用對橡膠制品的性能的影響卻少有研究，因此研究再生膠用量對橡膠制品的物理性能及動態性能的影響具有很強的應用價值。[1-12]

1 實驗部分

1.1 原材料

NR：越南3L標準膠；BR9000，中國石化；輪胎再生膠，寧海縣梅林花園煉膠廠；其他藥品均為市售。

1.2設備與儀器

SK-160B型雙輥開煉機，上海橡膠機械廠；LCM-3C2-G03-LM平板硫化機。深圳佳鑫電子設備科技有限公司；GT-7017-M型老化箱，臺灣高鐵公司；M-3000A硫化儀，臺灣高鐵公司；MV-3000門尼黏度儀，臺灣高鐵公司；JDL-2500N電子拉力機，天發試驗機械有限公司；RPA2000橡膠加工分析儀，ALPHA公司。

1.3 性能測試

硫化性能：按GB/T 16584—1996測試，硫化溫度150℃；拉伸性能：采用電子拉力試驗機按照GB/T 528—1998進行測試，拉伸速度為500 mm/min，測試溫度為室溫；熱空氣老化：按GB/T 3512—2001測試，在100℃下老化24 h；邵爾硬度按GB/T531.1—2008測定。

1.4 試樣制備

試樣配方如表1所示。

表1 試驗配方

1.4.1 混煉

開煉機調整輥距，將塑煉好的NR、BR9000、再生膠放入輥隙，使之包輥產生適量堆積膠，加入小料、補強填充體系、硫化體系，切割翻煉，薄通后打三角包5～6次，調整輥距及擋膠板至合適距離后下片，停放8 h以上待用。

1.4.2 硫化

膠料的硫化條件：采用平板硫化機硫化，硫化溫度為150℃，硫化壓力不小于10 MPa，硫化時間為各膠料的硫化曲線t90對應的時間。

2 結果與討論

2.1 再生膠用量對V帶壓縮膠硫化性能及門尼黏度的影響

由于硫化特性與門尼黏度是壓縮膠硫化、加工的重要保障，因此研究了再生膠用量對V帶壓縮膠硫化性能及門尼黏度的影響。

表2為再生膠對V帶壓縮膠硫化性能的影響。

表2 再生膠用量對V帶壓縮膠硫化特性的影響

由表2可以看出，隨著再生膠用量不斷減少，t10變化不大，說明再生膠用量對加工安全性影響不大。此外，隨著再生膠用量的不斷減少，t90先減小后增大，這可能由于，隨著再生膠用量增大，再生膠占據的S與促進劑的量增大而再生膠硫化速度快硫化程度低使得整體上t90縮短，而再生膠超過60份后S與促進劑在再生膠中的溶解度趨于飽和，再生膠中酸性物質增加使得硫化速度減慢、t90增大。且可以看出，在不改變硫化體系用量的條件下，隨著再生膠用量減少MH-ML迅速增大,一方面表明再生膠用量減少溶解在再生膠中的S與促進劑減少，NR/BR開始過硫；另一方面，再生膠可以起到軟化、增塑的作用。

由圖1看出，在不改變硫化體系用量的前提下，再生膠用量越大表觀交聯密度越小，說明硫化劑在再生膠中有一定溶解度且再生膠交聯程度遠低于BR/NR。由圖2可以看出，隨著再生膠用量增大，門尼黏度下降明顯，說明再生膠確實在此體系中可以起到軟化、增塑的作用。

2.2 再生膠對V帶壓縮膠物理機械性能的影響

圖1 再生膠用量對表觀交聯密度的影響

圖2 再生膠用量對門尼黏度的影響

物理機械性能是壓縮膠使用性能的重要保障，因此研究了再生膠的用量對V帶壓縮膠物理機械性能的影響。

再生膠用量對V帶壓縮膠物理機械性能的影響見圖3。

由圖3可知，隨著再生膠用量的增加，拉伸強度、100%定伸應力、200%定伸應力有所降低；扯斷伸長率、壓縮永久形變有所增大；硬度變化不大。這還是由于再生膠一方面降低了整體硫化膠的硫化程度，另一方面再生膠的增塑作用使得體系有所軟化。在100℃×24 h老化后再生膠用量的總體變化規律與老化前相差不大，性能保持率變化不大。因此再生膠用量對老化性能影響不大。

2.3 再生膠對V帶壓縮膠滯后損失的影響

損耗因子（tanδ）即黏彈性材料在交變力場作用下應變與應力周期相位差角的正切，也等于該材料的損耗模量與儲能模量之比。同時tanδ也是衡量橡膠制品動態生熱的重要指標，也是評價動態制品使用效果的重要參數。

故考察了再生膠對硫化膠tanδ的影響。

由圖4可知，隨著再生膠用量的增加，硫化膠tanδ呈現出先上升后下降再上升的波動趨勢，在不同溫度下趨勢的表現程度所有不同。60、80、120℃的tanδ表現明顯。這與交聯密度變化對tanδ的影響規律相符，因此在不改變硫化體系用量的條件下，再生膠用量對tanδ的影響主要通過對硫化膠交聯密度的影響從而影響到硫化膠tanδ。

圖4 再生膠用量對V帶壓縮膠滯后損失的影響

3 結論

（1）隨著再生膠用量不斷減少，t10變化不大、t90先減小后增大且MH-ML迅速增大。

（2）隨著再生膠用量的增加，拉伸強度、100%定伸應力、200%定伸應力有所降低；扯斷伸長率、壓縮永久形變有所增大；硬度變化不大。在100℃×24 h老化后再生膠用量的總體變化規律與老化前相差不大，性能保持率變化不大。

（3）隨著再生膠用量的增加，tanδ呈現出先上升后下降再上升的波動趨勢，在不同溫度下趨勢的表現程度所有不同。60、80、120℃的tanδ表現明顯。

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