分散剂PL-60在丁基橡胶内胎中的应用

李华峰

（山东东营市黄海轮胎有限公司， 山东 东营 257336）

分散剂PL-60在丁基橡胶内胎中的应用

李华峰

（山东东营市黄海轮胎有限公司， 山东 东营 257336）

分散剂PL-60的主要化学成分为脂肪酸皂和酰胺类的聚合物，其对于提高胶料的流动性具有很高的效能。其中的机理主要为降低分子间的摩擦力，以及胶料与金属表面的摩擦力，从而达到增加流动的目的。此外，分散剂PL-60对于IIR聚合物中重结晶的趋向，具有抑制和稳定的作用；对于混炼期间及硫化过后的胶料脱模性有提高的效果，可消除粘辊筒及粘模具的现象，可在混炼的任何阶段加入，但在混炼最后阶段加入，脱模效果最佳；在丁基橡胶内胎中使用分散剂PL-60，可增强胶料的流动性，减少模具锅锈，提高产品外观质量和接头强力，使产品外观光滑致密，色泽鲜艳。

分散剂PL-60；丁基橡胶内胎；炭黑分散度；流动性；脱模

0 前言

丁基橡胶与天然橡胶等高不饱和橡胶相比，硫化速度慢1/3左右，而且其自粘性和互粘性差，需要借助增黏剂来保证其粘合，但粘合力也不高。丁基橡胶是一种结晶性橡胶，生胶本身就有很高的强度，各种补强剂对它的补强效果都不大，而且当用量超过最佳浓度时还会使其物理性能下降。但使用补强剂能提高其撕裂强度和定伸应力，使其整体性能提高，还可改善加工性能。丁基橡胶因其不饱和度低，导致加工过程中不易断链，使混炼、挤出加工工艺较天然橡胶困难增大［1］。而分散剂PL-60的使用，恰好较大程度地弥补了丁基橡胶生产过程中的许多不足。

1 实验

1.1 主要原材料

丁基橡胶IIR1751，北京燕山石化有限公司；三元乙丙橡胶EPDM2070，吉林石化有限公司；湿法N660炭黑，太原三强炭黑有限公司；胶粘剂A-90，青岛海佳助剂有限公司；分散剂PL-60，青岛普尔化工有限公司。其他材料均为橡胶常用原材料。

1.2 配方

生产配方1#（单位：份）：IIR1751 65.0，EPDM 2070 20.0，丁基（IIR）再生胶 40.0，氧化锌 4.0，硬脂酸 1.5，胶粘剂A-90 4.0，湿法N660炭黑 45.0，环烷油 20.0，硫化剂、促进剂 3.1，防老剂 1.5。

试验配方2#、3#、4#：分散剂PL-60为变量（1.0、2.0、3.0 份），其他均与生产配方一样。

1.3 试样制备

小配合试验胶料在XK-160开炼机上进行混炼。加料顺序为IIR、EPDM、IIR再生胶→小料→炭黑→软化剂→促进剂、硫化剂→薄通下片，备用。

1.4 主要设备及测试仪器

主要使用XK-160开放式炼胶机，XLB-400×400平板硫化机，XM-75/40E型密炼机，φ150滤胶机，φ150挤出机，LJD-Y450接头机，丁基橡胶内胎专用硫化机，阿尔法门尼黏度仪，阿尔法无转子硫化仪，电子式拉力机，炭黑分散度仪。

1.5 性能测试

胶料拉伸性能按照GB/T528—1998在常温下测试，成品性能测定按GB 7036.1—2008进行。

2 结果与讨论

2.1 理化分析

分散剂PL-60的理化分析结果见表1所示。

表1 分散剂PL-60的理化分析结果

从表1可以看出，分散剂PL-60的理化分析结果符合企业标准要求。

2.2 小配合试验

室内小配合试验在XK-160开炼机上进行混炼，物理性能对比结果详见表2。从表2可以看出，随着分散剂PL-60用量的增加，胶料的焦烧性能略有增强，硫化速度变化不大；胶料的门尼黏度变化显著，其中使用3.0份分散剂PL-60（4#）效果最佳；胶料的拉伸性能影响不大。从总体看，在配方中添加3.0份分散剂PL-60（4#），胶料的综合物理性能最佳。但胶料在XK-160开炼机上混炼时，有轻微粘辊现象，这可能与分散剂PL-60的加料顺序有关。

2.3 工艺性能

为验证胶料粘辊是否与加料顺序有关，选用生产配方1#与4#配方进行对比试验，对分散剂PL-60的加料顺序进行调整，分为正常加入和在最后混炼阶段加入（具体实验结果见表3）。从表3可以看出，改变加料顺序后，胶料能正常操作，混炼时不再有粘辊现象。在混炼最后阶段加入，较好地发挥了分散剂PL-60的脱模效果，较大程度地改善了加工性能。

表2 小配合试验性能对比结果

表3 1#和4#配方小配合试验对比

2.4 炭黑分散度试验

为验证分散剂PL-60是否具有促进胶料分散、改善工艺性能的作用，对各试验配方进行了炭黑分散度试验，试验结果见表4。从表4可以看出，随着分散剂PL-60用量的增加，炭黑分散度等级逐渐提高，使用3.0份分散剂PL-60的配方（4#），炭黑的分散度最好。

表4 胶料炭黑分散度等级试验结果

2.5 二次配合试验

因胶料成本增加，因此对配方进行适当调整。

5#配方（单位：份）：IIR1751 60.0，EPDM2070 25.0，丁基再生胶 40.0，氧化锌 4.0，硬脂酸 1.5，胶粘剂A-90 4.5，分散剂PL-60 3.0，湿法N660炭黑 46.0，环烷油 21.0，硫化剂、促进剂3.1，防老剂 1.5。

5#配方的性能与正常生产配方（1#）的对比结果见表5。从表5可以看出，5#配方的硫化速度与原配方基本一致，焦烧时间略有延长，胶料门尼黏度下降，利于提高胶料的流动性，拉伸性能略有下降，混炼时不粘辊，炭黑分散度等级提高。

2.6 车间大料试验

母炼胶的混炼是生产的第一道工序，在丁基橡胶内胎生产中起着决定性的作用。混炼不均会给后道工序造成压出尺寸波动、接头困难，以及成品厚薄不均、充气鼓胀等很多质量问题。因此车间大料采用两段混炼工艺进行混炼，都在XM-75/40E密炼机中进行生产。

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一段混炼的加料顺序为：IIR、EPDM→炭黑→软化剂→排料下片。要求混炼时间6～7 min，排胶温度高于140℃，母胶必须停放2 h以上方可进行二段混炼。

二段混炼的工艺条件为：一段母胶、 IIR再生胶→小料→排料→促进剂、硫化剂、分散剂PL-60→下片。要求排料之前密炼机混炼时间在7～8 min，排胶温度不能低于160 ℃，排料后割两个冷却拉刀，使胶料温度降到120 ℃以下再加促进剂、硫化剂，胶料混炼均匀后下片，二段胶停放时间至少保证4 h以上。

为了进一步验证试验结果，我们选用5#配方进行车间大料试验，并进行了物理性能对比试验，性能结果详见表6。由表6可以看出，车间大料试验结果与室内小配合试验结果表现出良好的重现性，试验配方硫化胶的拉伸性能与室内原配合相当，胶料硫化速度变化不大，焦烧时间略有延长，胶料门尼黏度明显降低。

表5 调整配方（5#）与生产配方1#对比结果

表6 调整配方（5#）的车间大料试验性能及工艺性能与室内小配合试验的对比结果

2.7 工艺性能

（1）丁基橡胶内胎的挤出采用带硫滤胶方法滤胶后直接进行，因此必须确保滤胶机冷却水畅通无阻，并能达到效果。严格控制胶料的滤胶温度不超过105 ℃，否则不能采用该方法生产。

（2）接头时，控制电刀低温电流在（10±2）A，高温电流控制在（50±5）A；接头时间根据规格大小进行调整。

（3）硫化温度使用175 ℃±2 ℃进行生产，采用三次定型，硫化后出模容易，使工人的劳动强度大大降低。而且清理模具后，能维持生产一个月，保持成品外观光滑，足见分散剂PL-60有良好的脱模效果。

（4）试验配方产品生产过程中工艺稳定，半成品表面光滑，硫化成品生产无异常，而且表面质地柔软。试验配方成品胎充气后，膨胀均匀，无鼓肚现象。

对用试验配方（5#）生产的11.00R20 丁基橡胶内胎进行物理性能检测，与正常生产内胎的对比结果见表7。从表7中可以看出，采用试验配方生产的内胎性能均超过相应的国家标准，且接头强度有所提高。其他性能与原配方基本一致。

表7 11.00R20 IIR内胎成品物理性能对比结果

2.9 成品里程试验及老化后性能

为验证丁基橡胶内胎的性能，将试验配方5#与正常生产配方1#的11.00R20丁基橡胶内胎装在全钢胎中进行高速、耐久试验，试验结果示于表8。可见，二者性能基本一致。

为进一步验证试验配方性能，里程试验后对内胎又进行了胎身性能检测，并与正常生产内胎进行对比，结果示于表9。从表9中可以看出，二者性能相当，使用分散剂PL-60后性能不受影响。

3 结语

（1）在丁基内胎胶中使用3.0份分散剂PL-60，可明显降低胶料的门尼黏度，提高胶料的流动性，改善工艺性能，混炼时不粘辊，并能促进胶料分散、炭黑分散度等级提高。

（2） 在胶料中使用分散剂PL-60，能明显改善接头性能，提高成品的接头强度。

（3） 使用分散剂PL-60的成品出模，脱模容易，使工人劳动强度大大降低，且清理模具后能维持生产一个月，成品外观保持光滑。

表8 11.00R20全钢胎高速、耐久试验结果

表9 IIR内胎老化后成品的物理性能对比结果

［1］ 谢遂志主编. 《橡胶工业手册》修订版（第一分册） ∶ 生胶与骨架材料［M］.北京∶化学工业出版社， 1989∶477-499.

［责任编辑：朱 胤］

TQ 330.38+7

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1671-8232（2015）12-0005-04

2015-08-25

李华峰（1982— ），男，山东诸城人，主要从事轮胎配方设计和工艺质量管理工作。