楊青 賽輪集團股份有限公司
作為橡膠生產(chǎn)最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，混煉工序直接影響硫化膠的性能， 并影響輪胎的性能和使用壽命。傳統(tǒng)的橡膠干法混煉技術(shù)，多是通過填料與固體橡膠或顆粒料的分批混煉或連續(xù)混煉來實現(xiàn), 盡管干法混煉制備的橡膠材料可實現(xiàn)范圍很廣的性能特性，但在工業(yè)上一直需要發(fā)展具有改進性能并降低現(xiàn)有生產(chǎn)工藝成本和復(fù)雜性的橡膠共混物，特別是炭黑或其它填料在橡膠內(nèi)分散的均勻性嚴(yán)重地影響性能。
目前，干法混煉工藝主要采用開煉機和密煉機。而對于用密煉機混合橡膠炭黑和其它填料的設(shè)備，要提高炭黑等填料在橡膠中的分散均需要時間更長或更強力的混合，所帶來的不利之處是增加了能耗，延長了生產(chǎn)時間等其它一些問題。對于具有一定表面積和結(jié)構(gòu)特性的炭黑填料來說， 超過一定程度的分散，現(xiàn)有混煉設(shè)備和工藝已經(jīng)不能滿足。此外，這種延長時間或更強力的混合， 由于降低了橡膠的分子量，對膠料的其它性能不利。
而濕法混煉使填料的分散性上了一個臺階，使不依賴炭黑的形態(tài)而達到出色的分散成為可能。正是由于炭黑在膠料中具有卓越的分散性，因此硫化膠的滯后、應(yīng)力-應(yīng)變、耐切割、耐屈撓疲勞和耐磨性都比干法混煉膠有顯著的提高。本實驗主要針對株洲安寶麟鋒新材料有限公司濕法混煉共沉膠進行研究。
一、實驗
1.主要原材料
天然橡膠(NR)，SMR20，馬來西亞產(chǎn)品;濕法混煉膠(白炭黑含量37.5%)，株洲安寶麟鋒新材料有限公司;白炭黑，山東海化股份有限公司;炭黑N234，山西永東化工有限公司;其他配合劑均為市售產(chǎn)品。
2.實驗配方
為了更好體現(xiàn)濕法混煉膠的性能， 本實驗選取60份白炭黑作為對比份數(shù)， 對濕法與干法混煉膠性能進行對比，以下簡稱1#和2#配方;為了與傳統(tǒng)的炭黑補強配方相比較， 采用65份炭黑和20份炭黑加上50份白炭黑配方，以下簡稱3#和4#配方。配方見表1。
3.實驗設(shè)備
實驗中所使用的試驗設(shè)備見表2。
二、結(jié)果與討論
1.混煉能耗
混煉能耗試驗見表3。
從混煉能耗表中可以看出， 干法膠與濕法膠配方相比，濕法混煉膠能明顯降低混煉能耗22%，50份白炭黑+20份炭黑濕法膠與65份炭黑干法膠配方相比能耗降低28%。
2.硫化特性及加工性能
硫化特性及加工性能見表4。
與干法煉膠相比， 當(dāng)配方中添加相同量的白炭黑，濕法混煉膠的硫化時間延長，但焦燒時間縮短，膠料門尼粘度降低，有很好的加工性能。濕法白炭黑膠和干法炭黑膠配方相比， 炭黑明顯提高了硫化速度，但是膠料的焦燒時間也隨之減少。
3.物理機械性
硫化橡膠物理機械性能見表5。
從強伸性能看出， 濕法和干法兩種混煉膠性能對比，在填充大量白炭黑的膠料中，因白炭黑添加量較大(60份)，在正常混煉過程中白炭黑會產(chǎn)生自聚現(xiàn)象，白炭黑不能很好地排列在橡膠基體中。在本實驗中通過濕法混煉技術(shù)能使大量白炭黑均勻分散，因此濕法膠拉伸強度提高約12.4%， 永久變形降低27.3%，壓縮疲勞溫升降低35.3%，回彈性提高15.4%，硬度降低約6.6%。由于濕法膠在分散過程中添加分散劑，濕法膠的滾動阻力、耐切割性能和磨耗性能變差。其中磨耗性能干法和濕法膠料的性能都差，分別為0.3cm3/1.61km和0.4cm3/1.61km， 因此需要考慮提高白炭黑配方的磨耗性能以及其他力學(xué)性能， 為此通過在配方中添加20份N234炭黑改善， 并且與添加65份N234的全炭黑配方做對比， 如3#和4#配方所示。通過炭黑補強磨耗性能后， 兩個配方的磨耗體積分別0.11cm3/1.61km和0.21cm3/1.61km， 雖然濕法膠配方磨耗性能依然低于全炭黑膠配方0.1cm3/1.61km，但磨耗量比純白炭黑配方下降0.09cm3/1.61km，如果炭黑用量比例再稍微增加，磨耗性能將進一步提高。除磨耗性能提高外， 其他物理機械性能也得到相應(yīng)提高， 與干法白炭黑配方相比，50份白炭黑+20份炭黑配方壓縮疲勞溫升依然低0.4℃， 而且耐切割性能是4個配方中最好的，具有一定的使用價值。
三、結(jié)論
1.濕法混煉膠能明顯降低混煉能耗，干法膠與濕法膠配方相比，能耗降低22%，50份白炭黑+20份炭黑濕法膠與65份炭黑干法膠配方相比能耗降低28%。
2.濕法混煉能顯著降低膠料的門尼粘度，提高加工性能。
3.在純白炭黑補強體系中，因此濕法膠拉伸強度提高約12.4%，永久變形率降低27.3%，壓縮疲勞溫升降低35.3%，回彈性提高15.4%，硬度降低約6.6%。
4.通過調(diào)整白炭黑濕法膠配方，在添加炭黑后，膠料的磨耗性能提高一倍，其他物理機械性能也得到提高，綜合性能較好，具有一定的使用價值。
