SBR/TRR共混胶的共混比对农业轮胎侧胶性能的影响*

苗 非，徐云慧,2**，孙 鹏，王艳秋，陈忠生，韦帮风

(1.徐州工业职业技术学院,江苏 徐州 221140；2．中国矿业大学,江苏 徐州 221116；3.徐州徐轮橡胶有限公司，江苏 徐州 221005)

轮胎再生胶(TRR)是废旧轮胎胎面胶经过粉碎、加热、机械处理等物理化学过程,从弹性状态变成具有塑性和黏性的能够再硫化的橡胶。由于轮胎再生胶具有一定的塑性和补强作用，易与生胶和配合剂混合，节省工时，降低动力消耗；收缩性小，流动性和耐老化性能好； 硫化速度快，抗焦烧性能好等优点；而且价格低廉，物理性能良好，因此广泛用于轮胎、胶鞋、涂料和电缆防护层等制品中。近年来随着丁苯橡胶(SBR) 的价格一路攀升,环境保护措施不断加强，轮胎制造等橡胶行业越来越重视对轮胎再生胶的循环利用[1]。

本课题通过研究改变农业轮胎胎侧胶中SBR和TRR共混比来研究胎侧胶的性能，旨在寻找到TRR代替SBR使用的可能性及对胎侧胶性能的影响。

农业轮胎的胎侧位于肩部和胎圈之间，具有良好弹性保护着胎体。轮胎在行驶过程中，胎侧是主要受压、受热部位，承受较大的机械变形，而且由于胎侧较薄，在轮胎侧部最外边，运动过程中持续不断受到屈挠作用，这就决定了胎侧胶必须具备较好的力学性能、较高的动态疲劳性能、耐屈挠龟裂和耐热老化性能[2]。

1 实验部分

1.1 原料

20#标准胶：新远大橡有限公司；SBR1502:中国石油天然气有限责任公司；顺丁橡胶9000:苏州宝禧化工有限公司；硬脂酸、防护蜡：中国石化南京化工厂；防老剂RD、芳烃油、松焦油:兰州市化学工业公司；氧化锌、防老剂4020、均匀分散剂MS:上海智孚化工科技有限公司；促进剂NOBS:上海成锦化工有限公司；高耐磨炭黑N330、通用炭黑N660：四川实达化工有限责任公司；硫黄：浙江黄岩浙东橡胶助剂有限公司；古马隆：上海羽飞阳化工有限公司；TRR：衡水金都橡胶化工有限公司生产，按国家标准GB/T 13460—2008进行硫化，其力学性能见表1。

表1 TRR力学性能1)

1) 胶料配方(质量份)为:TRR 100；促进剂NOBS 2.4；氧化锌 7.5；硫黄 3.5；硬脂酸 1.0。

1.2 仪器设备

开炼机XK-160:上海双翼橡塑机械有限公司；平板硫化机:HS-100T-RTMO，深圳佳鑫电子设备科技有限公司；门尼黏度仪NW-97、无转子硫化仪GT-M2000-A、密度测试仪XS365M、高低温拉力试验机GT-AI-7000-GD、臭氧老化机GT-0500、炭黑分散仪GT-505-C8D、压缩生热测定仪RH-2000N:台湾高铁检测仪器有限公司；邵尔LX-A硬度计、WTB-0.5冲击弹性仪、屈挠龟裂试验机：江都市真威试验机械有限公司；热空气老化箱：RLH-225，南京五和实验设备有限公司。

1.3 实验配方

课题组根据TRR和SBR配比的不同共分7个配方进行研究，实验配方见表2。

表2 实验配方

1.4 共混工艺

农业轮胎胎侧胶采用开炼机二段混炼法进行混炼。

一段混炼：SBR/TRR共混存放，NR塑炼包辊，然后与BR9000、SBR/TRR共混胶共混，添加35份通用炭黑N660和25份湿法高耐磨炭黑N330，混炼均匀，待吃粉完毕，再添加其它配合剂，薄通8～10次，下片存放4～16 h，母炼胶形成。

二段混炼：母炼胶热炼包辊，添加硫黄和促进剂NOBS，薄通8～10次，下片存放4～24 h，终炼胶形成。

1.5 性能测试

门尼黏度测试采用GB/T 1232.1—2000标准；硫化特性测试采用GB/T 16584—1996标准；硬度测试采用GB/T 531.1—2008标准；拉伸性能测试采用GB/T 528—2009标准；撕裂强度的测定采用GB/T 529—2009标准；橡胶屈挠龟裂试验采用GB/T 13934—2009标准；热氧老化试验采用GB/T 3512—2001标准；耐臭氧龟裂静态拉伸试验采用GB/T 7762—2014标准；压缩生热试验采用GB/T 1687—1993标准[3]。

2 结果与讨论

2.1 混炼胶性能

2.1.1 未硫化胶塑性

未硫化胶的塑性通过无转子硫化仪进行测试，门尼黏度值见表3。

表3 胶料门尼黏度值

通过表3发现，随着TRR代替SBR用量的增加，门尼黏度值整体呈下降趋势，说明胶料的流动性随着TRR用量的增加，农业轮胎胎侧胶的流动性增加，工艺加工性能改善[4]。

2.1.2 硫化特性

在测试温度为150 ℃，测试时间为35 min条件下，各共混方法制备的胶料硫化特性如表4所示。

通过表4中的7组数据发现，随着轮胎再生胶用量的增加，焦烧时间(t10)、工艺正硫化时间(t90)和理论正硫化时间(t100)的数据都是很有规律地呈下降趋势，所用的硫化时间会越来越短，胶料的操作安全性有了一定的提高。

表4 胶料的硫化特性值

2.1.3 炭黑分散性能

炭黑分散性好坏程度取决于混炼过程中炭黑的均匀程度[5]，7组胎侧胶炭黑分散情况如表5和图1所示，从表5和图1可以看出，5#配方的炭黑分散性最好。

表5 炭黑分散性

2.2 硫化胶性能

2.2.1 力学性能

7种胶料的物理机械性能测试结果如表6所示。

图1 炭黑分散图(左侧为实际分散图，右侧为对比图)

表6 胶料的物理机械性能

从表6可以看出随着TRR代替SBR份数的增多，拉伸强度从2#开始先升高，5#最高，后又降低；伸长率逐渐下降；硬度、100%定伸应力、300%定伸应力、撕裂强度均逐渐升高；压缩生热温度1#和5#最低，压缩生热性能最好；经9万次疲劳屈挠后，除了1#和2#出现异常，其它均完好。

2.2.2 老化性能

2.2.2.1 热氧老化性能

通过将7组胶料在100 ℃、48 h条件下进行热氧老化，老化后力学性能数据见表7，老化后胶料的硬度、100%定伸应力、300%定伸应力均较老化前增加，而拉伸强度和伸长率均较老化前下降，整体比较热氧老化性能较好的为1#和5#配方。

表7 胶料的热氧老化性能

2.2.2.2 臭氧老化性能

通过将7组胶料在臭氧质量分数为2×10-4、试样伸长率为20%、实验温度为40 ℃、臭氧流速为500 mL/min条件下，经过48 h不间断的臭氧老化实验，出现裂口时间和48 h后裂口现象如表8所示，经过分析7组胶料中1#～4#出现的龟裂现象，可知1#、3#龟裂现象严重[6]。

表8 胶料的臭氧老化情况

2.3 理论分析

(1) 在农业轮胎中使用SBR/TRR共混胶可改善低温乳聚SBR的加工性能。低温乳聚SBR分子主链上引入了庞大苯级侧基，并在丁二烯1，2-结构形成乙烯侧基，空间位阻大，分子链柔性差，相对分子链分布窄，缺少低分子级别的增塑作用，因此加工性能差。而TRR具有良好的塑性，易与SBR和其它生胶及配合剂混合，加工性能好，可使混炼加工过程生热减少，避免胶料焦烧，还可使混炼胶质量均匀，并可节省工时，降低动力消耗；也可减少压延时的收缩性和压出时的膨胀性，半成品外观缺陷减少；同时也可增加胶料的自黏性，提高胶料与胶料间、胶料与帘布间的附着力，从而改善了低温乳聚SBR的加工性能。

(2) 在农业轮胎中使用SBR/TRR共混胶可改善低温乳聚SBR的硫化性能。低温乳聚SBR为不饱和橡胶，双键数目少，且不存在甲基侧基及其推电子作用，双键的活性较低，硫化速度慢，添加TRR进行共混，可加快胶料的硫化速度，且硫化返原倾向小。

3 结 论

通过改变TRR和SBR不同的配比，研究发现，随着再生胶用量的增加，胶料流动性增加，撕裂强度增加，拉伸强度稍下降，且其它性能也相对较好，能满足使用要求。综合比较采用配方5#(SBR/TRR共混胶共混比为40∶20)炼制成的胶料性能最好，炭黑分散性最好，屈挠性较好，生热温度较低，拉伸强度和撕裂强度均较高，耐臭氧老化和热氧老化性能较好。

参 考 文 献：

[1] 王廷山，李永新，张万清，等.再生胶对农业轮胎胎面胶性能的影响[J].轮胎工业，2008，28 (3)：162-164.

[2] 李冬,田小顺,刘晓庆,等.再生胶在轿车子午线轮胎胎侧胶中的应用[J].轮胎工业，2009，29(2)：105-107.

[3] 翁国文，聂恒凯．橡胶物理机械性能测试[M]．北京：化学工业出版社，2009：4-5，9-12．

[4] 张宏文，张波，刘玉成.高强度再生胶在轻型载重轮胎胎面胶中的应用[J].轮胎工业，2009，29(1)：46-49

[5] 张兆红，徐云慧，邢立华.炭黑与NR/BR/EPDM共混胶混炼工艺研究[J].弹性体,2011,21(5)：60-63.

[6] 徐云慧,佟兰,韦帮风,等.不同防护体系对胎面胶耐臭氧老化性能的影响[J].化工进展，2014，33(1)：159-164.