防老剂优化型4010NA在载重轮胎配方中的应用

czwuzhou

程振华　　姜新华
& p# e; R* w; ]1 x+ K: `
3 K6 p! ^* C- G" t（新疆昆仑股份有限公司　　新疆库尔勒　　841011）
4 S; ^$ V9 c, ^% Q摘要：研究了优化型粉状4010NA在载重轮胎配方中的应用，结果表明优化型粉状4010NA不仅具有4010NA的抗臭氧老化和抗屈挠龟裂老化的性能，而且又改善了4010NA易迁移、耐溶剂抽出性能差影响防护寿命的缺点，同时优化型粉状4010NA的价格与4010NA，使用到配方中能达到降低成本作用。
" ]. a5 i9 _* @: h& R* o" M关键词：优化型粉状4010NA防老剂，热氧老化，耐水抽出性。
* B* r$ @! l6 b1 s受全球石油价格涨价的影响，轮胎生产所用的原料的价格也都迅速涨价，而子午线轮胎市场迅速扩大，斜胶轮胎市场的逐渐畏缩，给斜胶轮胎企业生产销售带来了较大的困难。同时轮胎作为消费品，客户的要求也不断提高，不仅要求有好的质量更要求好的外观。因此，选择性能优异、又能改观外观的及价格较低的新型原材料代替现用价格较高的原材料来降低成本是现在斜胶轮胎企业的主要目的。优化型粉状4010NA是以普通4010NA为主体，配合具有协同效应的活性剂酚类盐，经过先进的改性复合工艺制成。通过多轮实验证明，优化型粉状4010NA不仅具有优异的抗臭氧老化和抗屈挠龟裂老化性能，同时又改善4010NA不耐变色、不耐水抽出易迁移喷霜的缺点，提高轮胎的外观质量。
+ U8 n( h& Y3 c
1.实验
1.1原材料
7 T9 D# g7 {- h; p( fNR：云南产1#国产标胶，BR-9000：独山子产，SBR1500：兰化化学工业产，优化型粉状4010NA：常州五洲化工有限公司提供，其它原材料均为正常生产原材料。
6 a9 a" \7 h6 I9 r/ }1.2试验配方
9 f7 \% N' D* l$ Y  `胎面胶：NR：70，BR：30，氧化锌：4，硬脂酸：3，防护蜡：1.5，RD：1.5，4020：1 4010NA：0.5，炭黑：50硫磺、促进剂2.0，其他为13.5
3 m* K, ~  H! p  胎侧胶：NR：60，BR：15，SBR：25，氧化锌：5，硬脂酸：2，防护蜡：1.5，RD：1.5，4010NA：1.5，炭黑：60，硫磺促进剂2.35，其他为22.5。
1.3试验设备及方法
  试验所用一起设备：50吨平板硫化机、XLL-2500N型橡胶拉力机、C2000B相交无转子硫化仪；GK270密炼机、XM-140/20型密炼机、XK-160型开炼机
1.4试样制备
小配合试验在物理实验室开炼机上进行混炼，大配合试验采用两段混炼过程工艺为：一段在GK270密炼机以40r/min进行生产。具体混炼工艺为：生胶、小药→50秒加炭黑→135℃加油→149℃浮砣→162℃排料。二段在140L密炼机生产。混炼工艺为：一般料、硫磺、促进剂密炼3分半排料
1.5性能测试
各项性能测试均按相应的国家标准测试
2.　结果与讨论
0 F1 E* `) i5 W* L4 [2.1理化分析
* U9 K& T, Y, |/ }4 _1 }/ L$ d: i优化型粉状4010NA的理化分析结果如下表，由下表可以看出，优化型粉状4010NA的理化分析均符合指标要求。
. a- N" x8 Z  R: F' P
6 @+ \( t, s- E        实测值        指标
  \1 A" w( L4 b( c  c外观        浅灰紫色        浅灰紫色
: a' S. L* v- w0 K& M初熔点  ℃        70.5        ≥70
加热减量 %        0.32        ≤1.0
灼烧后氧化物含量 %        14.06        ≤16.8
. W% H1 \  o1 R! {" a) y! b
! @  n& [6 J# C9 T2 d

- m3 s. `0 W, n* K. i$ n
2 A0 J, ]% x9 m3 f% j; U2.2小配合试验性能对比
小配合试验胶料在XK-160型开炼机上混炼，试验胎面胶配方中防老剂调整为：RD：1.5，4020：1，优化型粉状4010NA：0.5，其它配合体系不变，结果如下：
小配合物性对比结果
代号        硫化    条件   度×分        硬度A        伸长率  %        扯断强力Mpa        300%定伸强力Mpa        永久变形%        撕力KN/m        阿克隆磨耗cm3/1.61km        143℃硫化仪数据
4 `9 N  n5 P3 ^1#        143×60        67        570        21.3        9.6        17        156        0.093        T10=9.11
        80        67        590        22.7        9.0        17        138                T90=16.51
2#        143×60        67        550        22.1        10.0        16        152        0.102        T10=10.01
$ N* t5 l' D; C+ W4 J        80        67        570        22.9        9.4        15        157                T90=17.25
1 h% j5 ]2 s, j: h注：1#为使用4010NA，2#为使用优化型粉状4010NA
. F5 q! |& W; @老化对比结果
& U# h/ O0 i- @代号        老化前伸长率%        老化后伸长率%        试验结果%        老化前扯断力Mpa        老化后扯断力Mpa        试验结果Mpa
1#        570        450        -21        21.3        19.5        -14
* a2 }* F) E) g! [2#        560        440        -20        22.1        19.3        -13
143×60分，(100℃×4sh老化后)
3 o2 k* a7 k. e3 w+ ~* ?% O& b+ b裂口对比结果
* l& R* y& U& q% w; [# I" S项目代号        初始mm        五万次mm        十万次mm
1#        2.00        9.75        11.34
2#        2.00        9.21        10.42
, O% Y# }7 l$ J' ?; f2 L1 R" R试验胎侧胶配方中防老剂调整为：RD：1.5，4020：0.75，优化型粉状4010NA：0.75，其它配合体系不变。
* B6 \1 @" [0 R5 H, ~; ~/ H7 X小配合物性对比结果
代号        硫化    条件   度×分        硬度A        伸长率  %        扯断强力Mpa        300%定伸强力Mpa        永久变形%        撕力KN/m        阿克隆磨耗cm3/1.61km        143℃硫化仪数据
1#        143×60        64        515        17.7        9.3        17        108        \        T10=8.51
        80        64        490        16.9        9.3        15                        T90=20.33
5 S6 w0 `, Y- x7 B# t2#        143×60        65        530        18.3        9.4        17        111        \        T10=8.19
+ U% e7 s4 a2 b3 Z        80        65        520        18.0        9.8        14                        T90=19.05
* }6 v% \- U1 d. Z# X* N注：1#为使用4010NA，2#为使用优化型粉状4010NA
; t4 n# \, }% y1 I. N老化对比结果
7 O+ i7 ]+ B  y- J7 ~' o代号        老化前伸长率%        老化后伸长率%        试验结果%        老化前扯断力Mpa        老化后扯断力Mpa        试验结果Mpa
( y9 i+ H% o' a1 {1#        515        320        -38        17.7        12.5        -29
6 e+ E9 h1 a/ F% T2#        580        345        -35        18.3        14.3        -22
' b) E# ^! C9 v143×60分，(100℃×4sh老化后)

裂口对比结果
- D5 b0 N5 X3 X- C9 {% G6 f项目代号        初始mm        五万次mm        十万次mm
1#        2.09        10.09        12.21
, [  K- E) [' g. a  R/ j% e2#        2.12        9.69        11.80
根据以上两种配方小配合的物性结果对比：使用优化型粉状4010NA代替部分4010NA的配方与原配方胶料的物性及硫化速度基本没有变化。使用优化型粉状4010NA代替部分4010NA老化后的伸长率及扯断力的试验结果都略优于原配方。同时在裂口性能的上也都优于原配配方。
( N( ]0 \% d, d6 r2.3车间大料试验性能对比
8 s% ?. ?* `# x% \& O为进一步验证优化型粉状4010NA对胶料物性的影响，在小配合的基础上在车间大料试验，一段混炼在GK270密炼机进行，二段混炼在140L密炼机进行，混炼工艺按以上工艺条件生产工艺进行操作。
胎面大配合物性对比结果
1 `3 K, h0 b5 q5 B9 Z! ]代号        硫化    条件   度×分        硬度A        伸长率  %        扯断强力Mpa        300%定伸强力Mpa        永久变形%        撕力KN/m        阿克隆磨耗cm3/1.61km        143℃硫化仪数据
1#        143×60        64        555        23.0        10.1        13        146        0.085        T10=9.53
( I3 {( O! h) |2 V, O        80        64        590        24.8        10.0        15                        T90=18.51
2#        143×60        64        580        23.9        9.5        15        148        0.102        T10=9.51
        80        64        585        24.1        9.5        16                        T90=19.21
; O9 ~+ t  `  L7 o  Q0 Q4 |) x# n3 O5 @注：1#为使用4010NA，2#为使用优化型粉状4010NA
老化对比结果
代号        老化前伸长率%        老化后伸长率%        试验结果%        老化前扯断力Mpa        老化后扯断力Mpa        试验结果Mpa
* T, j' A3 T( X& {) a1#        555        430        -23        23.0        19.2        -17
2#        570        450        -21        23.4        19.4        -18
143×60分，(100℃×4sh老化后)
: a( r: {1 a9 M+ G# {) P9 h. P裂口对比结果
项目代号        初始mm        五万次mm        十万次mm
: F- o4 m$ l& ?, h% P- C) _1#        2.02        9.99        10.77
2#        2.00        8.93        9.61
$ I/ g1 @9 ~" E7 o  l' O胎侧大配合物性对比结果
- K. W- c. b! J5 t9 j代号        硫化    条件   度×分        硬度A        伸长率  %        扯断强力Mpa        300%定伸强力Mpa        永久变形%        撕力KN/m        阿克隆磨耗cm3/1.61km        143℃硫化仪数据
# c$ E1 L$ q; a& S: r1#        143×60        60        510        17.9        8.6        16        113        \        T10=8.59
        80        60        510        17.6        8.9        14        103                T90=18.53
2#        143×60        61        535        18.3        9.0        17        109        \        T10=9.53
8 |' X7 u0 v/ Z        80        61        525        18.1        8.9        16        101                T90=19.05
3 t# s; I; u: F2 d& u注：1#为使用4010NA，2#为使用优化型粉状4010NA
$ i9 Q; n/ w4 g& k' s' y$ F9 l; t$ B




* g; T  {7 |) B" j老化对比结果
代号        老化前伸长率%        老化后伸长率%        试验结果%        老化前扯断力Mpa        老化后扯断力Mpa        试验结果Mpa
' ]$ _* U7 ]/ I7 H& c& a1#        510        340        -33        17.9        12.9        -28
7 ^+ {- p6 d) X" S4 j5 t2#        525        350        -33        18.3        14.6        -20
143×60分，(100℃×4sh老化后)
4 C' P1 Y3 Q% q; F3 z. D
裂口对比结果
项目代号        初始mm        五万次mm        十万次mm
1#        2.03        8.64        10.76
# e. v' k  {: Z, E4 w8 r& O9 W3 L2#        2.07        6.71        9.35
, Z# ]4 ~; _1 {0 q7 ~$ U; ~/ b. P. x根据以上两种配方大配合的物性结果对比，与小配合试验结果基本保持一致，进一步说明使用优化型粉状4010NA代替部分4010NA对胶料的物性没有影响。而老化后的伸长率及扯断力的试验结果也与小配合结果相符。
2.4防老剂耐水抽出性试验
耐水抽出试验方法采取北京橡胶工业研究设计院的试验方法进行测试。
1mm厚的试片，裁成10mm×80mm三条，浸泡在200ML的清水中，室温下放置72h，观察变化结果如下：
) r, B5 F$ D& [8 k1 g$ A9 D! p- F: A胎面配方        1#        2#        胎侧配方        1#        2#
; X. w4 K+ ?9 e+ J浸泡液颜色        浅茶色        很浅茶色        浸泡液颜色        浅茶色        很浅茶色
注：1#为使用4010NA，2#为使用优化型粉状4010NA
; T( U5 w2 g, K/ H( `, N$ D6 l根据结果表明，优化型粉状4010NA的耐水抽出性能远优于4010NA。
% A% B* t" E8 [" x8 g# d' y* Z3.结论
: k; ~  ?8 Y/ V* t9 u1）　从试验对比的胎面、胎侧配方的物性比较，配方中优化型粉状4010NA代替部分4010NA或4020在物性上及防热氧老化方面对胶料基本没有太大变化，但在裂口性能上两种使用优化型粉状4010NA的配方均要好于原配方，同时从耐水抽出性能比较，使用优化型粉状4010NA配方的胶料要优于原配方。
2）　从成品外观质量上比较，使用优化型粉状4010NA的胎侧、胎面配方生产的轮胎可减少外观因喷霜而引起的变色，提高了轮胎成品的外观质量。
7 }5 u% U& W0 h$ t/ [0 r. z9 ^3）　经济效益分析，优化型粉状4010NA的现市场价位为：34000元/吨左右，4010NA的现市场价位为：38000元/吨左右，4020的现市场价位为：41000元/吨左右，相比较如能够在配方中代替50%左右的4010NA、4020，可节约的成本：4000-7000元/吨。按我公司现生产计划所需的用量，1年4010NA使用量为：80t左右，1年4020使用量为：60t左右，按每吨差价及年用量比较一年可节约40万元左右，经济效益十分可观。
; T" \( Z7 C) Y' d# v8 k6 j0 d


" Z( a% z/ o5 G/ {: H6 U
* r4 `9 ?0 F+ q2 w
. C5 B( w6 `/ f0 {# _- h# X( ]

作者简介：程振华（1975年），男，汉族，新疆昆仑股份有限公司助理工程师，主要从事轮胎配方设计及相关工艺技术管理工作，已在各种专业刊物发表论文八篇。

104111010

好，不错

自由人物

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