新型促進(jìn)劑SWG在輪胎膠料中的應(yīng)用研究

徐國成，許 凱，姜元達(dá)，董慧敏

（中策橡膠集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 310018）

促進(jìn)劑加入膠料中能促使硫化劑活化，從而加快硫化劑與橡膠分子的交聯(lián)，達(dá)到縮短硫化時間和降低硫化溫度的效果[1-6]。

新型促進(jìn)劑SWG是脲醛酸鈉聚合物與促進(jìn)劑基團(tuán)（由二苯胍、次磺胺類等促進(jìn)劑等裂解而產(chǎn)生的自由基）形成的絡(luò)合物，通過對傳統(tǒng)促進(jìn)劑的改性而達(dá)到分散均勻及硫化速度合理分布的目的。添加脲醛酸鈉聚合物有利于促進(jìn)劑聚集體的膨脹與離解，在煉膠過程中會使其分解成更小的分子結(jié)構(gòu)。由于脲醛酸鈉聚合物與促進(jìn)劑基團(tuán)都具有形成氫鍵的官能團(tuán)，故能形成低溫穩(wěn)定的絡(luò)合物，從而降低低溫時促進(jìn)劑自由基的引發(fā)速度，同時在高溫下又能保證促進(jìn)硫化的作用。與傳統(tǒng)早效型促進(jìn)劑相比，新型促進(jìn)劑SWG具有較長的焦燒時間，而與傳統(tǒng)后效型促進(jìn)相比，又具有較低的持效作用，能提高膠料早期硫化的物理性能和深度硫化的熱穩(wěn)定性。

本工作研究促進(jìn)劑SWG在天然橡膠（NR）和再生橡膠硫黃硫化體系膠料中的應(yīng)用，為開發(fā)高性能橡膠材料提供參考。

1 實驗

1.1 主要原材料

NR，SMR20，馬來西亞產(chǎn)品；丁苯橡膠（SBR），牌號1500和1712，中國石化齊魯石油化工有限公司產(chǎn)品；再生橡膠，牌號JZ-9（含膠率為40%），杭州中策橡膠循環(huán)科技有限公司產(chǎn)品；新型促進(jìn)劑SWG（pH值為5～6.5，灼燒殘留物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.5%±2.0%），蘭溪市雙牛助劑化工有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗配方

NR體系配方見表1。

表1 NR體系配方 份

再生橡膠體系配方見表2。

表2 再生橡膠體系配方 份

1.3 主要設(shè)備和儀器

XK-160型開煉機(jī)，廣東省湛江機(jī)械廠產(chǎn)品；0.5MN型平板硫化機(jī)，上海第一機(jī)械廠產(chǎn)品；MDR2000型硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；TS-2000M型拉力機(jī)，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

膠料混煉在開煉機(jī)上進(jìn)行，前、后輥的溫度分別為30～50 ℃和40～50 ℃，輥距為3.5 mm。先加入生膠、炭黑、小料，混煉均勻，然后分別加入硫黃和不同促進(jìn)劑，包后輥，待硫黃和促進(jìn)劑全部混入后，左右各割刀15次，薄通6次，再割刀10次，下片（總操作時間約為15 min）。混煉膠在平板硫化機(jī)上硫化，硫化條件為150 ℃×（t90+1 min）。

1.5 性能測試

膠料各項性能均按照相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 硫化特性

NR體系膠料的硫化特性如表3所示。

表3 NR體系膠料的硫化特性

從表3可以看出：不同促進(jìn)劑膠料的Fmax－FL由大到小依次為促進(jìn)劑CBS，SWG，MBTS；t10由長到短依次為促進(jìn)劑CBS，SWG，MBTS；硫化速度由快到慢依次為促進(jìn)劑MBTS，SWG，CBS。這說明促進(jìn)劑SWG膠料的抗焦燒性能優(yōu)于促進(jìn)劑MBTS膠料（兩者相差不大），稍遜于促進(jìn)劑CBS膠料；促進(jìn)劑SWG膠料的硫化速度比促進(jìn)劑CBS膠料快，說明其硫化活性比促進(jìn)劑CBS高。

再生橡膠體系膠料的硫化特性如表4所示。

表4 再生橡膠體系膠料的硫化特性

從表4可以看出，與促進(jìn)劑MBTS膠料相比，促進(jìn)劑SWG膠料的Fmax－FL較大，t10較長，硫化速度稍慢。這說明促進(jìn)劑SWG膠料的交聯(lián)程度較大，抗焦燒性能優(yōu)于促進(jìn)劑MBTS膠料，但硫化活性略低。

綜上所述，促進(jìn)劑SWG的起硫速度快于促進(jìn)劑CBS，而慢于促進(jìn)劑MBTS。說明促進(jìn)劑SWG對早期硫化有一定促進(jìn)作用，但對總硫化速度影響不大。

2.2 物理性能

NR體系硫化膠的物理性能如表5所示。

表5 NR體系硫化膠的物理性能

從表5可以看出：促進(jìn)劑CBS硫化膠的拉伸強(qiáng)度較高，拉斷伸長率較低，總體來看3種促進(jìn)劑硫化膠的強(qiáng)伸性能相差不大；不同促進(jìn)劑硫化膠的300%定伸應(yīng)力由大到小依次為促進(jìn)劑CBS，SWG，MBTS，與Fmax－FL順序一致，說明促進(jìn)劑CBS和SWG的促進(jìn)硫化效果比促進(jìn)劑MBTS更好。

再生橡膠體系硫化膠的物理性能如表6所示。

從表6可以看出，兩種促進(jìn)劑膠料的物理性能無明顯差異。

表6 再生橡膠體系硫化膠的物理性能

3 結(jié)語

在以NR或再生橡膠為主的膠料中，與早效型促進(jìn)劑MBTS膠料相比，促進(jìn)劑SWG膠料的加工安全性較好，促進(jìn)硫化效果更好，改善生產(chǎn)環(huán)境。與次磺酰胺類促進(jìn)劑CBS相比，促進(jìn)劑SWG膠料的硫化速度較快，交聯(lián)程度和物理性能相當(dāng)。此外，促進(jìn)劑SWG比促進(jìn)劑MBTS和CBS價格低，可創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益。