国产新癸酸钴在轿车轮胎带束层胶中的应用

2020-03-11

子午线轮胎用镀黄铜钢丝帘线与橡胶之间需具有较大的初始粘合力,并在各种条件下老化后仍具有较高的粘合力保持率。影响粘合性能的因素很多,其中钢丝帘线的特性和粘合增进剂的选择是主要因素。在胶料中加入钴盐粘合增进剂,可以明显提高橡胶与钢丝帘线的粘合性能,使子午线轮胎的性能提高,使用寿命延长,因此钴盐粘合增进剂已成为子午线轮胎生产中不可缺少的原材料。

新癸酸钴是一种高性能钴盐粘合增进剂,其品质在很大程度上影响橡胶制品的性能。新癸酸钴能够缩短硫化时间,显著提高胶料的物理性能以及橡胶与钢丝帘线的粘合性能。

我公司目前所用新癸酸钴均为进口产品,为预防风险、降低生产成本,本工作研究国产新癸酸钴在轿车轮胎带束层胶中的应用,并与进口新癸酸钴进行对比。

1 实验

1. 1 主要原材料

天然橡胶(NR),马来西亚产品;炭黑N326,卡博特化工(天津)有限公司产品;环保芳烃油,牌号P70,法国道达尔公司产品;氧化锌,潍坊龙达锌业有限公司产品;不溶性硫黄HDOT 20,美国伊士曼化工公司产品;促进剂DZ和防老剂4020,荣成化工总厂有限公司产品。

1. 2 配方

基本试验配方:NR 100,炭黑N326 60,环保芳烃油 3,氧化锌 7,硬脂酸 1,防老剂4020 2. 5,防老剂RD 1. 5,防护蜡 1,硫黄和促进剂 5. 6,其他 11. 4

1#2#3#配方:在基本试验配方的基础上分别增添不同厂家的新癸酸钴,即美国进口新癸酸钴、国产新癸酸钴1和国产新癸酸钴2

1. 3 主要设备和仪器

GK255N型和GK400N型密炼机,益阳橡胶塑料机械集团有限公司产品;XLB-Q 400×400×2型平板硫化机,上海第一橡胶机械厂产品;GT-7080-52型门尼粘度仪,中国台湾高铁检测仪器有限公司产品;MDR2000型无转子硫化仪,美国阿尔法科技有限公司产品;Instron3367Q8137型拉力试验机,美国英斯特朗公司产品;NICOLETIS5型红外光谱仪,美国Thermo Fisher公司产品。

1. 4 混炼工艺

胶料分3段混炼。

一段混炼在GK400N型密炼机中进行,转子转速为50 r·min-1,加料顺序为:生胶和小料(含新癸酸钴)→ 炭黑→ 环保芳烃油→ 排胶(140145 ℃)。

二段混炼在GK400N型密炼机中进行,转子转速为47 r·min-1,加料顺序为:一段混炼胶→排胶(140145 ℃)。

三段混炼在GK255N型密炼机中进行,转子转速为25 r·min-1,加料顺序为:二段混炼胶→硫黄、促进剂和防焦剂→排胶(95105 ℃)。

1. 5 性能测试

1)硫化特性。采用无转子硫化仪进行测试,试验温度为150 ℃,硫化时间为60 min

2 物理性能。邵尔A型硬度按GB/T531. 12008《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分:邵氏硬度计法(邵尔硬度)》进行测试;拉伸性能按GB/T 5282009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》进行测试;撕裂强度按GB/T 5292008《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定(裤形、直角形和新月形试样)》进行测试。

3)耐热空气老化性能。采用老化试验烘箱按GB/T 35122014《硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验》进行测试,试验条件为100 ℃×48 h

4)盐水老化抽出试验。试验条件为:NaCl质量分数 0. 1,温度 常温,老化时间 168 h

5)热氧老化抽出试验。试验条件为:温度 100 ℃,老化时间 168 h

2 结果与讨论

2. 1 理化性能

几种新癸酸钴的理化性能如表1所示。

从表1可以看出,与进口新癸酸钴相比,国产新癸酸钴的软化点略高,钴质量分数相当,满足我公司入厂检测要求。

2. 2 硫化特性

胶料的硫化特性如表2所示。

从表2可以看出:与1#配方胶料相比,2#3#配方胶料的门尼焦烧时间略长,说明加工安全性较好;硫化时间稍长,硫化速度稍慢,但能满足生产要求。

2. 3 物理性能

硫化胶的物理性能如表3所示。

从表3可以看出:与1#配方硫化胶相比,2#配方硫化胶的拉断伸长率增大约7%3#配方硫化胶的拉伸强度明显增大;2#3#配方硫化胶老化后性能与1#配方硫化胶相差不大,说明三者的耐老化性能相当。

2. 4 粘合性能

硫化胶的粘合性能如表4所示。

从表4可以看出:2#3#配方硫化胶的H抽出力、盐水老化后H抽出力变化率和热氧老化后H抽出力变化率均与1#配方硫化胶相当。

2. 5 成品性能

成品轮胎的高速性能和耐久性能如表5所示。

从表5可以看出,1#3#配方成品轮胎的高速性能和耐久性能均达到国家标准要求。

3 结论

1)国产新癸酸钴的理化性能与进口新癸酸钴基本一致,各项技术指标均达到企业标准要求。

2)国产新癸酸钴作为橡胶-钢丝粘合增进剂应用于轿车轮胎带束层胶中,胶料的加工性能良好,硫化胶的物理性能、耐老化性能和粘合性能与采用进口新癸酸钴的硫化胶相当,且成品轮胎的高速性能和耐久性能满足国家标准要求。

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