酚醛補強樹脂對NR膠料性能的影響
作者簡介:劉燕生1962-,男,北京人,北京首創輪胎有限責任公司高級工程師,從事輪胎膠料配方設計和工藝管理工作
涂料原料網訊酚醛樹脂可用于橡膠的增粘硫化和補強增硬等方面,國內已有人對此進行了全面介紹和專題研究[1~4]用于補強增硬的酚醛樹脂品種很多,它們不僅能大幅度提高硫化膠的硬度,還可使膠料具有較好的綜合性能,這對子午線輪胎配方尤為重要,可廣泛用于鋼絲覆膠胎冠膠和三角膠等中[5]StuckBL對酚醛樹脂在農業輪胎胎面膠中的補強作用進行了研究,發現加入酚醛樹脂的胎面膠的硬度大大提高,撕裂性能和耐屈撓龜裂性能也有所改善,而膠料的工藝性能并未受到破壞RegineValin研究了各種補強樹脂在全NR典型胎圈膠配方中的使用效果最佳用量以及膠料物理性能本工作旨在考察不同酚醛補強樹脂對NR膠料性能的影響,為其工業化應用提供參考和借鑒
1實驗
11原材料
固體酚醛補強樹脂以下簡稱固體樹脂,牌號為BQ-205;固化劑HMT,經硬脂酸鋅處理的六亞甲基四胺粉末產品,太原有機化工廠產品;液體酚醛補強樹脂以下簡稱液體樹脂,牌號為J3106L,英國BP化學公司產品;其它原材料均為我公司正式批準使用的指定廠家市售工業品
12試驗配方
NR100,炭黑N37550,硬脂酸2,氧化鋅5,促進劑NOBS08,硫黃25,酚醛補強樹脂變量,固化劑HMT以酚醛補強樹脂用量的10%計
13混煉工藝
采用157L密煉機進行混煉,轉子轉速為115rmin-1,壓砣壓力為035MPa母煉膠混煉的加料順序為:NR40s→小料炭黑N375和酚醛補強樹脂等130s→清掃170s→排料
母煉膠停放24h后在實驗室Φ150mm×320mm開煉機速比為1∶14上加硫黃促進劑NOBS和固化劑HMT
14性能測試
膠料的門尼粘度門尼松弛和門尼焦燒時間均采用美國孟山都公司MV2000型門尼粘度計按照ASTMD1646方法測定,門尼松弛時間為30s;硫化特性采用美國孟山都公司MDR2000型硫化儀按照ASTMD2084方法測定
其它各項常規性能均按相應的國家標準進行測試 ｜
作者簡介:劉燕生1962-,男,北京人,北京首創輪胎有限責任公司高級工程師,從事輪胎膠料配方設計和工藝管理工作
2結果與討論
21酚醛補強樹脂用量對NR膠料工藝性能的影響
酚醛補強樹脂用量對NR膠料加工性能的影響見圖1和2從圖1可以看出,固體樹脂和液體樹脂的用量對NR膠料門尼粘度的影響不同隨著固體樹脂用量的增大,膠料的門尼粘度呈增大趨勢;當其用量為15份時,膠料的門尼粘度出現最大值而隨著液體樹脂用量的增大,膠料的門尼粘度逐漸減小這說明加入液體樹脂比加入固體樹脂更有利于改善膠料的加工性能
門尼粘度值是膠料粘性和彈性的復合值,而門尼松弛值是膠料粘性的分量,與膠料的加工性能有直接關系,其值越小,說明膠料的加工性能越好,越便于加工出型從圖2可見,隨著酚醛補強樹脂用量的增大,膠料的門尼松弛值減小,這說明雖然加入固體樹脂引起膠料的門尼粘度值上升,但不會對膠料的工藝性能產生不良影響,而且膠料的門尼松弛值減小有利于擠出成型及提高半成品的尺寸精度從圖2還可以看出,在固體和液體樹脂用量相同的情況下,加入液體樹脂比加入固體樹脂更能加快膠料的松弛
酚醛補強樹脂用量對NR膠料混煉能耗的影響見圖3
從圖3可以看出,隨著酚醛補強樹脂用量的增大,NR膠料的混煉能耗呈線性下降
由于固體樹脂具有熱塑性的特點,當膠料在高于其軟化點的溫度下進行混煉時,固體樹脂軟化起到了增塑劑的作用,從而降低了膠料的粘度,且每添加1份固體樹脂可使NR膠料的混煉能耗下降約04%而液體樹脂本身就呈液體狀態,它的加入直接起到了增塑劑的作用,且每添加1份液體樹脂可使NR膠料的混煉能耗下降約06%而一般采用填充炭黑或加入硫黃的方法雖可使膠料增硬,但卻使膠料的混煉能耗增大從節約能源的角度來看,無論加入液體樹脂還是固體樹脂,都能使膠料的流動性改善,便于膠料的混煉,節省能源,具有較好的經濟和社會效益液體樹脂降低膠料混煉能耗的效果優于固體樹脂｜
作者簡介:劉燕生1962-,男,北京人,北京首創輪胎有限責任公司高級工程師,從事輪胎膠料配方設計和工藝管理工作
22酚醛補強樹脂用量對NR膠料硫化特性的影響
酚醛補強樹脂用量對NR膠料門尼焦燒時間的影響見圖4
從圖4可以看出,隨著酚醛補強樹脂用量的增大,NR膠料的門尼焦燒時間縮短,液體樹脂對膠料門尼焦燒時間的影響比固體樹脂更為嚴重酚醛補強樹脂用量對NR膠料ΔMMH-ML和硫化速度t90-t10的影響分別如圖5和6所示
從圖5可以看出,隨著酚醛補強樹脂用量的增大,膠料的ΔM逐漸增大,液體樹脂對膠料ΔM的影響比固體樹脂略大
從圖6可以看出,隨著酚醛補強樹脂用量的增大,膠料的硫化速度呈上升趨勢另外,酚醛補強樹脂的加入對NR膠料的
ML值有所影響:酚醛補強樹脂用量小于10份,膠料的ML值增大;酚醛補強樹脂用量大于10份,膠料的ML值減小ML值減小可改善硫化制品的流動性,使其在模具中充分流動,減少外觀缺陷 ｜
作者簡介:劉燕生1962-,男,北京人,北京首創輪胎有限責任公司高級工程師,從事輪胎膠料配方設計和工藝管理工作
23酚醛補強樹脂用量對NR硫化膠物理性能的影響
酚醛補強樹脂用量對NR硫化膠物理性能的影響見表1
從表1可以看出,隨著酚醛補強樹脂用量的增大,NR硫化膠的IRHD硬度和100%定伸應力增大,這是由于線性酚醛樹脂在六亞甲基四胺的存在下形成樹脂網絡結構,該結構與硫化膠的網絡結構穿插滲透相互作用而生成補充交聯鍵,因此在膠料中與炭黑協同起作用,使膠料的變形減小,定伸應力和硬度增大酚醛補強樹脂的用量對NR硫化膠的300%定伸應力撕裂強度及回彈值均影響不大,這是其它補強增硬材料所不能達到的從表1還可以看出,加入固體樹脂,硫化膠的拉伸強度和扯斷伸長率均有所下降;而加入液體樹脂,硫化膠的拉伸強度和扯斷伸長率均是先增大后減小
24酚醛補強樹脂在生產中的應用
在對固體樹脂基本性能測試的基礎上,將其應用到子午線輪胎生產配方中,以替代原來使用的液體樹脂為了達到與加入液體樹脂相同的效果,對加入固體樹脂的生產配方和混煉工藝進行了調整,使膠料不僅具有較好的工藝性能和硫化特性,還使硫化膠具有較大的硬度,達到了工藝和物理性能要求標準,詳見表2
按照Q/BLC481393方法和要求對成品輪胎進行了胎圈耐久性能試驗通過7個試驗階段,成品輪胎的總行駛時間為134h,累計里程為8040km,試驗結束時胎圈及三角膠部位完好,達到了輪胎的設計要求據介紹,固體樹脂已在多家子午線輪胎生產廠得到了實際應用,并取得了較好的效果[4]
3結論
1固體樹脂和液體樹脂在NR膠料中具有較好的加工性能和較高的增硬效果,可降低混煉能耗,具有較好的綜合物理性能
2液體樹脂的加工性能優于固體樹脂,對硫化膠的拉伸強度和扯斷伸長率影響較小,但其存在稱量精度差焦燒時間短的缺點以固體樹脂替代液體樹脂而用于子午線輪胎配方,通過調整混煉工藝,可取得較好的補強增硬效果
致謝:本試驗得到了我公司有關領導和實驗室工作人員的大力支持和幫助,在此表示感謝
