环保型充油乳聚丁苯橡胶ESBR1723N在轮胎中应用的评价

赵洪国，吴 宇，张 洪，杨玉琼，胡海华

(1.中国石油天然气股份有限公司 石油化工研究院，甘肃 兰州 730060；2.贵州轮胎股份有限公司，贵州 贵阳 550008)

充油乳聚丁苯橡胶(ESBR)具有生热低、滞后损失小和低温屈挠性好等特点，常以ESBR、ESBR/顺丁橡胶(BR)、ESBR/天然橡胶(NR)、ESBR/BR/NR等形式用于轮胎胎面胶和胎侧胶中，能明显改善轮胎的牵引性、耐磨耗性和耐疲劳性等综合性能[1-2]。

传统充油ESBR因其填充油含有致癌性多环芳烃，欧盟于2010年1月起已经全面禁止在其区域销售使用传统充油ESBR的轮胎，这使得国产轮胎出口受到极大限制，严重影响了我国轮胎行业发展[3]。因此，轮胎企业采用环保型充油ESBR替代传统型充油ESBR势在必行，但是环保型填充油的加入导致了充油胶性能及加工工艺发生变化，从而影响胎面胶和胎侧胶的生产工艺及性能。到目前为止，关于环保型充油ESBR加工应用技术研究较少，有很多学者从不同角度研究了填充油对ESBR性能的影响以及传统充油ESBR在轮胎工业中的应用性能和工艺[2-3]，但是关于环保型充油ESBR1723N在轮胎中的应用研究鲜有报道。本文研究了环保型充油乳聚丁苯橡胶ESBR1723N在子午线轮胎胎面胶和胎侧胶中的应用性能，以期能为轮胎企业选材和工艺配方开发提供参考。

1 实验部分

1.1 原料

ESBR：环保型充油ESBR1723N、ESBR1500E，兰州石化公司；BR9000：大庆石化公司；环保型操作油：NAP-10，稠环芳烃质量分数小于3%，克拉玛依石化公司；其它助剂均为市售橡胶工业常用原料。

1.2 实验配方

表1为丁苯橡胶评价配方，表2为胎面胶配方，表3为胎侧胶配方。

表1 评价配方

表2 胎面胶配方

表3 胎侧胶配方

1.3 仪器设备

密炼机：Banbury BR1600，法拉尔公司；恒温开炼机：GX-2003，法拉尔公司；橡胶流变仪：UR-2030型，青岛优肯科技股份有限公司；电子拉力机：AI-7000 S型，高铁检测仪器有限公司；橡胶硬度测试仪：LX-A型，上海试验仪器总厂；DIN磨耗试验机：HF-766，苏州力高检测设备有限公司；压缩生热仪：uitim flex 1172型,德国DOLI公司；其它实验设备均为橡胶加工常用设备。

1.4 试样制备

胶料混炼采用两段混炼工艺，一段在密炼机中进行，二段在开炼机上进行。

(1) 一段混炼工艺：生胶塑炼30 s，加入小料混炼30 s，加入2/3炭黑混炼90 s，加入余下1/3炭黑和其它助剂混炼90 s，排料，

(2) 二段混炼工艺：在一段混炼胶基础上加硫黄和促进剂，薄通6～8次，下片。

(3) 胶料静置2～24 h，在平板硫化机上采用模压成型方式硫化试样。

(4) 硫化试样在室温下调节2～24 h，按标准裁成哑铃形试样。

1.5 性能测试

胶料的各项性能均按相应最新国家标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 理化分析

根据胎面胶和胎侧胶的技术要求，对ESBR1723N生胶和硫化胶进行了理化分析，其中配方采用表1的评价配方，按照1.4制备工艺制备硫化胶。其各项理化参数分析结果如表4所示。

表4 ESBR1723N的理化分析结果1)

1) 硫化条件:145 ℃×35 min×10 MPa。

由表4可以看出，ESBR1723N的各项理化参数均满足技术指标要求。

2.2 ESBR1723N在胎面胶中应用

采用表2的胎面胶配方，按照1.4的制备工艺制备胎面胶，其各项性能参数如5所示。

表5 胎面胶各项参数

续表

1) 根据行业标准测试，数值越小越抗切割，下同。

由表5可以看出，混炼胶门尼黏度配方B最低，配方A最高，配方C居中，表明ESBR1723N有利于改善橡胶的加工性能，降低能耗；混炼胶焦烧时间(t10)和正硫化时间(t90)配方B最长，表明ESBR1723N有利于改善胶料的操作安全性，但其硫化效率略有降低；3个配方胶料的硬度、定伸应力、拉伸强度大致相当；配方B胶料的屈挠龟裂次数最大，DIN磨耗体积最低，表明胶料耐屈挠龟裂性能和耐DIN磨耗性能优于配方A和配方C。同时其疲劳压缩条件下，中部和基部温升均较低，表明其耐疲劳压缩破坏能力有所提高；但是配方B的撕裂强度、耐切割性能略逊于配方A和配方C。

总体而言，ESBR1723N可以用于开发子午线轮胎胎面胶，胎面胶制备工艺得到较大改善，且制备的胎面胶耐屈挠龟裂性能、耐DIN磨耗性能、耐疲劳压缩破坏能力有所提高，但是其硫化效率、撕裂强度、耐切割性能略有降低。

2.3 ESBR1723N在胎侧胶中应用

采用表3的胎侧胶配方，按照1.4的制备工艺，制备胎侧胶，其各项性能参数如6所示。

表6 胎侧胶各项参数

续表

由表6可以看出，配方D和配方E的硫化特性、物理机械性能大致相当，配方E胶料的屈挠龟裂次数略有提高，基部和中部压缩生热略有降低，表明胶料耐屈挠破坏能力和耐疲劳压缩破坏能力均有提高。

总体而言，ESBR1723N可以用于开发子午线轮胎胎侧胶，且综合性能略有提高。

3 结 论

(1) ESBR1723N可以用于开发子午线轮胎胎面胶，胎面胶制备工艺得到较大改善，且制备的胎面胶耐屈挠龟裂性能、耐DIN磨耗性能、耐疲劳压缩破坏能力有所提高，但是其硫化效率、撕裂强度、耐切割性能略有降低。

(2) ESBR1723N可以用于开发子午线轮胎胎侧胶，且综合性能略有提高。

参 考 文 献：

[1] 赵旭涛，刘大华.合成橡胶工业手册[M].北京:化学工业出版社,2006:366.

[2] 李江利，王玉瑛.丁苯橡胶生产及市场分析[J].弹性体，2009,19(4):74-78.

[3] 孙井侠．芳烃油替代品的研发和应用展望[J].橡胶科技市场，2007，5(20)：5-8.