环保橡胶增塑剂HJA0810在工业橡胶板胶料中的应用

于 淼，刘学民，于恩强，姜云平，秦 锴，陈 宏

（1.北京橡胶工业研究设计院有限公司，北京 100143；2.中海沥青股份有限公司，山东 滨州 256619）

本工作对中海沥青股份有限公司研制生产的高芳烃含量的环烷基环保橡胶增塑剂HJA0810（以下简称增塑剂HJA0810）在工业橡胶板胶料中的应用进行研究，分析增塑剂HJA0810对工业橡胶板混炼胶和硫化胶性能的影响，并与现用机油进行对比。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），SCR5，市售品；增塑剂HJA0810，中海沥青股份有限公司产品。

1.2 试验配方

试验配方见表1。

表1 试验配方 份

1.3 主要仪器

M200E型门尼粘度试验机和C200E型无转子硫化仪，北京友深电子仪器有限公司产品；仿Z116型橡胶冲击弹性试验器，天津市材料实验机厂产品。

1.4 试样制备

胶料混炼分3段。一段混炼在开炼机上进行，混炼工艺为：生胶→小料→机油/增塑剂→下片。二段混炼在密炼机中进行，密炼室初始温度为80℃，转子转速为80 r·min-1，混炼工艺为：一段混炼胶→炭黑（2.5 min）→排胶。三段混炼在开炼机上进行，混炼工艺为：二段混炼胶→硫黄和促进剂→薄通2次→下片。混炼胶停放16 h后在平板硫化机上进行硫化。

1.5 性能测试

（1）压缩疲劳试验按照GB/T 1687—1993《硫化橡胶在屈挠试验中温升和耐疲劳性能的测定 第2部分：压缩屈挠试验》进行测试，试验条件为冲程4.45 mm，负荷 1.0 MPa，温度 55 ℃。

（2）其他性能按相应国家标准进行测试。

（2）流动性：将粉末通过下孔径为5 mm的玻璃漏斗，从10 cm的高度缓慢、均匀地落入平板上，形成圆锥体。测量圆锥体的高度（h）和基底的半径（r），按公式计算休止角（θ，tanθ＝h/r）。

2 结果与讨论

2.1 混炼胶

2.1.1 混炼工艺

胶料混炼过程中，密炼机的电流可以表征混炼能耗。胶料混炼工艺参数如表2所示。

表2 胶料的混炼工艺参数

从表2可以看出：5个配方胶料二段混炼时密炼机的电流相同，说明操作油对胶料混炼工艺性能的影响无明显差异；在三段混炼过程中，5个配方胶料均具有较好的包辊性，无起兜或破碎现象；各胶料配合剂混入速度较快，下片后胶片平整。

2.1.2 硫化特性

检验胶料加工安全性的指标主要是门尼焦烧时间，门尼焦烧时间越长，胶料的加工安全性越好，反之越差。在轮胎或橡胶制品生产中，通常希望胶料的门尼焦烧时间较长，以防止胶料在混炼或后续加工（尤其是挤出）过程中发生焦烧，影响产品性能。

不同操作油混炼胶的硫化特性如表3所示。

表3 混炼胶的硫化特性

从表3可以看出：5个配方混炼胶的门尼焦烧时间相当，说明油品对混炼胶的加工安全性能影响不大；增塑剂HJA0810等量替代机油后，胶料的FL，Fmax，t10，t90和Vc接近；随着增塑剂HJA0810用量增大，混炼胶的门尼焦烧时间和Vc变化不大，FL和Fmax呈线性下降趋势，t10和t90延长。

2.2 硫化胶

2.2.1 物理性能

硫化胶的物理性能可反映出橡胶制品的基本性质。不同操作油硫化胶的物理性能如表4所示。

表4 硫化胶的物理性能

从表4可以看出，增塑剂HJA0810等量替代机油后，硫化胶的硬度、撕裂强度和拉断永久变形变化不大，100%定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率和回弹值增大，压缩永久变形减小。增塑剂HJA0810用量为12～20份时，硫化胶的硬度保持在同一水平，且与添加10份增塑剂HJA0810的硫化胶相比，硬度略有减小；随着增塑剂HJA0810用量增大，硫化胶其他各项性能均保持较好水平。

综上所述，添加增塑剂HJA0810的硫化胶物理性能优于添加机油的硫化胶。

2.2.2 耐热老化性能

不同操作油硫化胶的耐热老化性能如表5所示。

表5 硫化胶的耐热空气（70 ℃×72 h）老化性能

从表5可以看出：增塑剂HJA0810等量替代机油后，硫化胶老化后的拉伸强度下降率和拉断伸长率下降率均减小；随着增塑剂HJA0810用量增大，硫化胶的耐热老化性能提高。

2.2.3 压缩疲劳试验

硫化胶在周期性应力作用下，其内部结构和性能产生的变化称之为疲劳现象。由于橡胶的粘弹性，橡胶制品在周期性形变时会吸收一部分能量并将其转换成热能，又由于橡胶是热的不良导体，其周期形变转换成的热能会导致橡胶制品内部温度较高，进而影响橡胶制品的使用寿命。根据所受的作用力不同，疲劳可以分为不同类型。硫化胶的耐压缩疲劳性能表征为在一定时间内受周期性压缩产生的终动压缩率、温升和永久变形，其中温升为主要性能指标。温升越小，硫化胶的耐压缩疲劳性能越好。

不同操作油硫化胶的压缩疲劳性能如表6所示。

表6 硫化胶的压缩疲劳性能

从表6可以看出：增塑剂HJA0810与机油用量相同的硫化胶温升相当；随着增塑剂HJA0810用量增大，硫化胶的终动压缩率和永久变形先减小后增大，温升先降低后升高。

3 结论

（1）增塑剂HJA0810等量替代机油后，胶料的混炼工艺性能和硫化特性相当。

（2）增塑剂HJA0810等量替代机油后，硫化胶的硬度、撕裂强度和拉断永久变形相差不大，100%定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率和回弹值增大，压缩永久变形减小，耐热老化性能提高。

（3）随着增塑剂HJA0810用量增大，硫化胶的物理性能和耐热老化性能提高，耐压缩疲劳性能先提高后降低。

（4）增塑剂HJA0810可等量或适当增量替代机油应用于工业橡胶板胶料中，改善工业橡胶板的环保性能。