SBR/TRR共混胶共混方法对农业轮胎侧胶性能的影响

徐云慧，王艳秋，孙鹏，丛厚罗，陈忠生，韦帮风

（1.徐州工业职业技术学院 ， 江苏　徐州　221140；

2.中国矿业大学 ， 江苏　徐州　221116

3.徐州徐轮橡胶有限公司，江苏　徐州　221005）

SBR/TRR共混胶共混方法对农业轮胎侧胶性能的影响

徐云慧1，2，王艳秋1，孙鹏1，丛厚罗1，陈忠生3，韦帮风3

（1.徐州工业职业技术学院 ， 江苏徐州221140；

2.中国矿业大学 ， 江苏徐州221116

3.徐州徐轮橡胶有限公司，江苏徐州221005）

通过未硫化胶塑性测定、硫化特性测定、硫化胶基本性能测定、炭黑分散性测定、力学性能测定、屈挠龟裂性能测定、老化性能测定和压缩生热性能测定等来判断选择SBR/TRR共混胶在农业胎侧胶中较合适的共混方法，以达到轮胎侧胶较好的性能。结果表明：2#、3#共混方法制备的胶料综合性能最优，且符合农业轮胎侧胶性能标准；一段共混方法比二段共混方法制备的胶料性能相对较好，且有利于节约台时和能源；将轮胎再生胶应用在农业轮胎生产中有利于减少环境污染，使得橡胶资源得到充分合理的循环利用。

共混胶；共混方法；农业轮胎；曲挠龟裂

0　前言

0.1研究意义

再生胶行业在我国废旧橡胶综合利用中已成为主力军，我国已把再生胶列为继NR和合成橡胶（最大量的合成胶为SBR）之后的第三大橡胶资源。在再生胶中以废旧轮胎为主，每年全球轮胎报废15亿多条，国内每年产生2.33亿条废旧轮胎，如果废弃之，不仅是对资源的巨大浪费，而且还会对环境造成严重的污染，所以研究轮胎再生胶的生产和使用非常必要。

农业轮胎相对于载重胎来说，一般行驶速度慢，承载量小，但工作环境相对较差，所以农业轮胎的耐磨性、高速性要求低，但耐刺扎性和耐撕裂性要高，一般在农业胎胎面中SBR用量较高，达20～50份，另外SBR价格较高，约为13～18元/kg，而轮胎再生胶综合性能较好，能有效改善胶料的挤出和压延性能且价格较低，约为2.0～6.0元/kg，丁苯胶的价格约为轮胎再生胶价格的3～10倍。为了提高农业轮胎的使用性能，降低轮胎生产成本，提高轮胎再生胶的循环利用率，降低污染，所以提出“SBR/TRR共混胶共混方法对农业轮胎胎侧胶性能的影响”，具有很好的可行性和必要性，对轮胎再生胶在轮胎行业的科技运用，对循环经济、对社会发展均起到非常大的作用。

0.2农业轮胎侧胶性能要求

农业轮胎的胎侧位于肩部和胎圈之间，具有良好弹性的胎侧保护着胎体。轮胎在行驶过程中，胎侧是主要受压、受热部位，承受较大的机械变形，而且由于胎侧胶薄，在轮胎侧部最外边，且运动过程中持续不断的受到屈挠作用，这就决定了胎侧胶必须具备较好的力学性能、较高的耐动态疲劳性能、耐屈挠龟裂和耐热老化性能。所以要求农业胎胎侧也应具有一定的耐疲劳性、耐刺穿性，耐热氧老化和耐臭氧老化性也相对较好［1］。农业轮胎侧胶主要性能指标见表1。

表1　农业轮胎侧胶主要性能指标

1　实验

1.1实验原材料

20#标准胶，新远大橡有限公司；丁苯胶1502，中国石油天然气有限责任公司；顺丁胶9000，苏州宝禧化工有限公司；硬脂酸、防护蜡，中国石化南京化工厂；防老剂RD、芳烃油、松焦油，兰州市化学工业公司；氧化锌、防老剂4020、均匀分散剂MS，上海智孚化工科技有限公司；促进剂NOBS，上海成锦化工有限公司；高耐磨炭黑N330，通用炭黑N660，四川实达化工有限责任公司；硫黄，浙江黄岩浙东橡胶助剂有限公司产品；古马隆，上海羽飞阳化工有限公司。另外轮胎再生胶由衡水金都橡胶化工有限公司生产，按国家标准的3个硫化时间进行硫化，实验配方和力学性能如表2和表3。

表2　轮胎再生胶实验配方

表3　轮胎再生胶力学性能

1.2实验设备及仪器

开炼机XK-160，上海双翼橡塑机械有限公司；平板硫化机，HS-100T-RTMO深圳佳鑫电子设备科技有限公司；门尼黏度仪NW-97、无转子硫化仪GT-M2000-A、密度测试仪XS365M、高低温拉力试验机GT-AI-7000-GD、臭氧老化机GT-0500、炭黑分散仪GT-505-C8D、压缩生热测定仪RH-2000N，台湾高铁检测仪器有限公司；硬度计，邵尔LX-A，冲击弹性仪 WTB-0.5，屈挠龟裂试验机，江都市真威试验机械有限公司；热空气老化箱RLH-225，南京五和实验设备有限公司［3］。

1.3实验配方

20#标准胶，20份；丁苯胶1502，50份；顺丁胶9000，20份；轮胎再生胶，10份；氧化锌，4.0份；硬脂酸，3.0份； 防老剂4020，2.0份；防老剂RD，1.0份；防护蜡，2.5份；高耐磨炭黑N330，25份；通用炭黑N660，35份；芳烃油，4.0份；松焦油3.0份；均匀分散剂MS，1.0份；硫黄 1.6份；促进剂NOBS，0.8份；古马隆，3.0份。

1.4共混方法

本研究共选择9种共混方法进行试验：

1#方法：一段共混法，先将NR、BR、SBR/ TRR正常混炼，然后添加25份高耐磨炭黑N330，再添加35份通用炭黑N660，再添加其它配合剂，最后加入硫黄和促进剂NOBS；

2#方法：一段共混法，先将NR、BR、SBR/ TRR正常混炼，然后添加35份通用炭黑N660，再添加25份高耐磨炭黑N330，再添加其它配合剂，最后加入硫黄和促进剂NOBS；

3#方法：一段共混法，先将NR、BR、SBR/ TRR正常混炼，然后添加25份高耐磨炭黑N330和35份通用炭黑N660混合物，再添加其它配合剂，最后加入硫黄和促进剂NOBS；

4#方法：二段共混法，先将10份炭黑混合物与SBR/TRR共混制成母炼胶，下片，冷却，停放；再与NR、BR混炼，然后添加50份炭黑混合物及配合剂，最后加入硫黄和促进剂NOBS；

5#方法：二段共混法，先将20份炭黑混合物与SBR/TRR共混制成母炼胶，下片，冷却，停放；再与NR、BR混炼，然后添加40份炭黑混合物及配合剂，最后加入硫黄和促进剂NOBS；

6#方法：二段共混法，先将30份的炭黑混合物与SBR/TRR共混制成母炼胶，下片，冷却，停放；再与NR、BR混炼，然后添加30份炭黑混合物及配合剂，最后加入硫黄和促进剂NOBS；

7#方法：二段共混法，先将40份炭黑混合物与SBR/TRR共混制成母炼胶，下片，冷却，停放；再与NR、BR混炼，然后添加20份炭黑混合物及配合剂，最后加入硫黄和促进剂NOBS；

8#方法：二段共混法，先将50份炭黑混合物与SBR/TRR共混制成母炼胶，下片，冷却，停放；再与NR、BR混炼，然后添加10份炭黑混合物及配合剂，最后加入硫黄和促进剂NOBS；

9#方法： 二段共混法，先将60份炭黑混合物与SBR/TRR共混制成母炼胶，下片，冷却，停放；再与NR、BR混炼，然后添加配合剂，最后加入硫黄和促进剂NOBS［2］。

1.5性能测试

门尼黏度测试：GB/T 1232.1—2000；硫化特性测试：GB/T16584—1996；硬度测试：GB/T531.1—2008；拉伸性能测试：GB/T 528—2009；撕裂强度的测定：GB/T 529—2009；橡胶屈挠龟裂实验：GB/ T13934—2009；热氧老化试验：GB/T3512—2001；耐臭氧龟裂静态拉伸实验：GB/T7762—2014；压缩生热试验：GB/T1687—1993［3］。

2　结果与讨论

2.1未硫化胶塑性

未硫化胶的塑性通过无转子硫化仪进行测试，门尼黏度值见下表4。

表4　不同混炼方法制备的胶料门尼黏度值

通过表4中的9组数据发现，改变共混方法对胶料的门尼黏度值影响不大，说明胶料的流动性变化不大。

2.2硫化特性

在测试温度150℃，测试时间35 min下，各共混方法制备的胶料硫化特性如表5。

通过表5中的9组数据发现，改变共混方法对胶料的硫化特性值影响不大。

表5　不同混炼方法制备的胶料硫化特性值

2.3力学性能

各种混炼方法制备的9种胶料的物理力学性能测试结果如表6所示。

2.3.1硬度

与农业轮胎性能标准对比，数据表明以上9组方法制备的胶料硬度均达到了实验要求，且差别不大。

2.3.2拉伸性能

农业轮胎拉伸强度标准要求大于或等于12 MPa，9种方法制备的胶料只有7#达不到要求，其中1～3#方法制备的胶料拉伸强度相对较高；扯断伸长率只有6#不满足要求；100%定伸应力7～9#不满足要求，300%定伸应力6～9#不满足要求。通过以上分析可以看出完全满足性能要求的为1～5#方法制备的胶料［4］。

表6　不同混炼方法制备的胶料的物理力学性能值

2.3.3撕裂性能

农业轮胎撕裂强度标准要求大于或等于37 N/mm，9组只有4#未达到要求，其中2#、3#方法制备的胶料撕裂强度相对较高，均为采用一段方法进行混炼的胶料。

2.4老化性能

2.4.1热氧老化性能

热氧老化性能测试通过将9组方法制备的胶料在100℃，48 h条件下进行热氧老化，老化后力学性能主具体数据见表6，老化后胶料的硬度均上升，对比农业轮胎侧胶性能标准，9组实验均满足要求；老化后的拉伸强度比老化前的明显下降，但都符合农业轮胎侧胶性能标准；老化后的100%和300%定伸应力均明显大于老化前的定伸应力。

2.4.2臭氧老化性能

通过将9种方法制备的胶料在臭氧浓度为200 ppm、试样伸长率为20%、试验温度40℃、臭氧流速为500 ml/min条件下，经过24 h不间断的臭氧老化实验，出现裂口时间和24 h后裂口现象见表7和图1所示，经过分析9组方法制备的胶料种只有1#、4#、6#出现龟裂现象，其中1#、4#龟裂现象严重，其余的均达到臭氧老化要求［5］。

2.5屈挠龟裂性能测试

通过屈挠龟裂实验测定胶料达到10万次屈挠次数时裂口的程度来判断农业轮胎侧胶耐疲劳性能的好坏，通过图表8可以看出9组胶料5#、6#、8#出现针刺点，但屈挠裂级别均为1或2级，满足了屈挠龟裂性能要求，见图2。

表7　臭氧老化情况表

图1　耐臭氧老化式样图

2.6炭黑分散性能测试

通过表9中可以看出各配方的粒子分布率相差不大，通过图3和表可以看出2#、3#胶料粒子分布率较高，炭黑分散性较好。

表8　屈挠龟裂性能表

图2　耐曲挠试样图

表9　炭黑分散性能表

图3　炭黑分散图

3　结论

通过实验和分析得出：

（1）门尼黏度

改变共混方法对胶料的门尼黏度值影响不大，9组方法制备的胶料均能满足标准要求；

（2）硫化特性

改变共混方法对胶料的硫化特性影响不大。

（3）力学性能

综合力学性能分析2#、3#方法制备的胶料综合性能最好，且均为一段方法混炼的胶料。

（4）老化性能

热氧老化后胶料的硬度、100%定伸应力、300%定伸应力均上升；老化后的拉伸强度比老化前的明显下降，但都符合农业轮胎侧胶性能标准；臭氧老化性能：通过试验数据分析，除了1#组不满足之外，其他的工艺方法均满足性能要求；

（5）耐屈挠龟裂性能

5#、6#、8#出现针刺点，但屈挠裂级别均为1或2级，均满足屈挠龟裂性能要求。

（6）炭黑分散性能

通过实验，2#、3#胶料粒子分布率较高，炭黑分散性较好。

综上所述，本次实验所用的工艺方法中，2#、3#共混方法制备的胶料综合性能最优，且符合农业轮胎侧胶性能标准；整体比较一段共混方法比二段共混方法制备的胶料性能相对较好，同时有利于节约台时和能源；将轮胎再生胶TRR应用在农业轮胎生产中有利于减少环境污染，使得橡胶资源得到充分合理的循环利用［6］。

［1］ 王延山，李永新，张万清.再生胶对农业轮胎胎面胶性能的影响［J］.北京：轮胎工业，2008，28：162～164.

［2］ 张兆红，徐云慧，邢立华.炭黑与NR/BR/EPDM共混胶混炼工艺研究.弹性体.2011，21（5）：60～63.

［3］ 翁国文，聂恒凯.橡胶物理机械性能测试［M］.北京：化学工业出版社，2009：4～5，9～12.

［4］ 张宏文等.高强度再生胶在轻型载重轮胎胎面胶中的应用.轮胎工业.2009，1：46～49.

［5］ 徐云慧，佟兰，韦帮风，李晓光，杨慧.不同防护体系对胎面胶耐臭氧老化性能的影响～.化工进展，2014，33（1）：159～164.

［6］ 陈国栋，环保型促进剂在轮胎胎冠胶中的应用［J］.现代橡胶技术.2010，36（6），17～19.

Infl uence of SBR/TRR blending methods on the performance of agriculturaltyre sidewall

Infl uence of SBR/TRR blending methods on the performance of agriculturaltyre sidewall

Xu Yunhui2， Liu Hang1， Cong Houluo1， Wang Yanqiu1， Chen Zhongsheng3， Wei Bangfeng3
（1.Xuzhou College of Industrial Technology， Xuzhou 221140， Jiangsu， China；
2.China University ofMining And Technology， Xuzhou 221116， Jiangsu， China；
3. Xuzhou Xulun Rubber Co.， LTD.， Xuzhou 221005， Jiangsu， China）

It was investigated that the influence of SBR/TRR blending methods on the performance of agricultural tyre crown. The more appropriate blending methods of SBR/TRR blend were judged and choiced by plasticity and cure characteristics of uncured compound； and basic performance， carbon black dispersion，mechanical properties， fl ex crack， aging behavior， compression heat etc. of vulcanizate， in order to search the better performance of agricultural tyre sidewall. The results showed that overall performance of 2# and 3# mixed stock were best， and they met the performance standards of agricultural tyre sidewall；The mixed stock of two-stage blending method was better than one of one-stage blending method and production units and energy were reduced；TRR is used in agricultural tyres to reduce environmental pollution，so that rubber resources can be fully recycled.

blend； blending method； agricultural tyre； fl ex crack

TQ335TH879

1009-797X（2016）17-0062-06

BDOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.17.015

（R-01）

徐云慧（1973-），女，副教授， 中国矿业大学在读博士，徐州工业职业技术学院材料工程学院副院长，研究方向为橡胶工程技术、环境友好高分子技术。

通讯邮箱：xyh0516@163.com

2016-05-16