EXXON IT0316弹性体在丁基橡胶内胎中的应用

黄 勤，任鹏杰，曹 扬

（中策橡胶集团有限公司，浙江 杭州 310008）

EXXON IT0316弹性体（以下简称EXXON IT0316）是美国埃克森美孚公司以新技术生产的一种具有良好弹性的乙烯和丙烯共聚物，EXXON IT0316的相对分子质量分布窄，与各种聚合物的相容性好，与丁基橡胶（IIR）和三元乙丙橡胶（EPDM）相比门尼粘度低，具有低灰分、低金属含量的特性。它与EPDM相比价格更低，可有效提高生产厂家的经济效益。

本工作研究EXXON IT0316在IIR内胎中部分替代EPDM的应用效果。

1 实验

1.1 主要原材料

IIR，牌号301；EPDM，牌号5260Q，德国朗盛公司产品。炭黑N660，江西黑猫炭黑有限公司产品。EXXON IT0316，美国埃克森美孚公司产品。环烷油，中国石油化工有限公司杭州分公司产品。树脂E1102，上海金森化工有限公司产品。

1.2 配方

生产配方：IIR 85，EPDM 15，炭黑N660 66，氧化锌 5，硬脂酸 2，防老剂4020/微晶蜡3，环烷油 21，树脂E1102 3，硫黄/促进剂M/促进剂TMTD 3.9。

试验配方1：以5份EXXON IT0316等量替代EPDM，其余同生产配方。

试验配方2：EXXON IT0316 5，EPDM 10，炭黑N660 58，炭黑N330 8，环烷油 21.5，其余同生产配方。

1.3 主要设备和仪器

1.5 L切线型密炼机，青岛测控科技有限公司产品；F370型密炼机，大连橡胶塑料机械股份有限公司产品；GT2000A型硫化仪，TS-2000M型电子拉力机，高铁检测仪器有限公司产品；GABOMETER4000型动态力学分析仪，德国GABO公司产品。

1.4 混炼工艺

1.4.1 小配合试验

胶料混炼采用两段混炼工艺。

一段混炼在1.5 L密炼机中进行，转子转速为60 r·min-1，混炼工艺为：生胶、炭黑、小料→加压30 s加油→加压40 s提压砣清扫→加压至120 s排胶。

二段混炼在开炼机上进行，速比为1∶1.08，混炼工艺：一段混炼胶→硫黄和促进剂→捣胶→出片。

1.4.2 大配合试验

胶料混炼采用两段混炼工艺。

一段混炼在F370型密炼机中进行，转子转速为55 r·min-1，混炼工艺为：生胶、小料→加压30 s，加炭黑压压砣→135 ℃加软化剂压压砣→175℃排胶。

二段混炼在F370型密炼机中进行，转子转速为20 r·min-1，混炼工艺为：一段混炼胶、硫化剂保持2 s→压压砣保持30 s→压压砣到95 s排胶。

1.5 性能测试

胶料各项性能均按相应国家标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 理化分析

EXXON IT0316的理化分析结果如表1所示。

表1 EXXON IT0316的理化分析结果

从表1可以看出，EXXON IT0316的理化性能均符合企业标准要求。

2.2 小配合试验

小配合试验结果见表2。

表2 小配合试验结果

从表2可以看出：与生产配方胶料相比，加入EXXON IT0316的胶料硫化速度接近，试验配方1的Fmax相对略低；试验配方胶料的硬度略高，试验配方1的拉伸强度、300%定伸应力相对较低，而试验配方2与生产配方的性能基本相同；三者的气密性相近。根据小配方试验结果，选择试验配方2进行大配合试验。

2.3 大配合试验

大配合试验结果见表3。

表3 大配合试验结果

由表3可见，试验配方2与生产配方的物理性能和硫化速度都接近，但试验配方2胶料的门尼粘度略低，更易加工，且在150 ℃×24 h老化后物理性能更为优异。由于二者在结构上存在一定差异，EPDM结构中侧链上存在一定量双键及活泼氢原子，易参与反应，试验配方2中的EXXON IT0136为二元乙丙弹性体，其分子链是一种完全饱和的直链型结构，其热稳定性较EPDM好，从而提高了IIR内胎的使用寿命。

2.4 工艺性能

（1）IIR内胎的挤出成型采用加硫料滤胶后直接进行，过程中必须确保滤胶机冷却水畅通无阻，并严格控制胶料的滤胶温度，一般不超过120 ℃，否则不能直接采用该方法，因此此次试验胶料在125 ℃下进行，焦烧时间长于15 min。

（2）硫化温度为185 ℃，采用一次法定型，试验IIR内胎硫化后，外观平整，无异常病疵，同时提升了成品内胎合格率。

（3）整个生产过程中，试验配方2胶料工艺通过性良好，因EXXON IT0316二元乙丙分子链上无其他侧基团，门尼粘度略低，有利于IIR内胎胶热炼、滤胶，提高了滤胶产能。测试结果显示，试验配方2和生产配方的产能分别为24.81和23.5 kg·min-1。

2.5 成品轮胎性能

采用试验配方2试制12.00R20 IIR内胎，对其进行物理性能检测，并与正常生产内胎进行对比，结果见表4。从表4可以看出，采用试验配方2生产的IIR内胎物理性能与正常生产IIR内胎基本一致，均超过国家标准要求。

表4 IIR内胎成品性能对比

试验内胎与正常生产内胎接头强度对比见表5。由表5可见，试验配方2生产的IIR内胎接头强度提高，且每一点测试值与均值接近，波动小。IIR内胎接头强度测试点如图1所示。表5和图1中Ⅰ为下模底部左接头处，对应接头2；Ⅱ为下模底部右接头处，对应接头3和4（平均值）；Ⅲ为上模冠部左接头处，对应接头8；Ⅳ上模冠部右接头处，对应接头6和7（平均值）；Ⅴ为接头R角处，对应的1和5（平均值）。

表5 接头点强度对比 MPa

图1 IIR内胎接头强度测试点

3 结论

（1）在IIR内胎中以EXXON IT0316替代EPDM，可降低胶料的门尼粘度，改善工艺性能。

（2）使用EXXON IT0316对IIR内胎成品的物理性能影响不大，均满足国家标准要求，且成品内胎接头强度较高且均匀。

（3）使用EXXON IT0316后，半制品硫化后外观平整，无其他异常病疵，提升了成品合格率。

（4）EXXON IT0316较IIR和EPDM价格低，以其部分等量替代EPDM用于IIR内胎可降低胶料成本。

（5）根据客户反馈，所提供试制内胎在使用过程中运行情况良好。