防老劑STMQ pro在全鋼子午線輪胎配方中的應(yīng)用

邵長(zhǎng)仲

(山東能源棗礦八億橡膠公司，山東 棗莊 277099)

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然膠NR，SMR20，馬來西亞產(chǎn)品；順丁膠BR，牌號(hào)9000，中國石油化工股份有限公司北京燕山分公司產(chǎn)品；防老劑 RD 圣奧化學(xué)科技有限公司；防老劑STMQ pro圣奧化學(xué)科技有限公司

1.2 配方

配方一：SMR20 100，炭黑N234 53，硬脂酸和氧化鋅 5，硫黃和促進(jìn)劑 2.6，白炭黑及其他 12.8。

配方二：SMR20 50，BR9000 50，炭黑N234 53，硬脂酸和氧化鋅5，硫磺和促進(jìn)劑 2.6，白炭黑及其他12.8。

1.3 主要設(shè)備和儀器

XK-150型開放式煉膠機(jī)，廣東湛江機(jī)械廠有限公司產(chǎn)品；XLB-D型平板硫化機(jī)，浙江湖州東方 機(jī)械有限公司產(chǎn)品；LX-A型邵氏A型硬度計(jì)，江都市騰達(dá)試驗(yàn)儀器廠有限公司產(chǎn)品；RPA2000橡膠加工分析儀和disperGRADER＋型炭黑分散儀，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；401AB型老化試驗(yàn)箱，上海實(shí)驗(yàn)儀器有限公司產(chǎn)品；GT-7012-A型阿克隆磨耗機(jī)，GT-7080-S2型MOONEY黏性測(cè)試儀、GTM2000-A型無轉(zhuǎn)子密閉模硫變儀GT-XS-225A型微電腦比重天平，GT-7012-D型輥筒式磨耗試驗(yàn)機(jī)，GT-RH-2000型壓縮生熱試驗(yàn)機(jī)、GT-AI7000M型電子拉力試驗(yàn)機(jī)和GT-7042-RE型回彈性實(shí)驗(yàn)機(jī)，高鐵檢測(cè)儀器（東莞）有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

1.4.1 配方一

母膠混煉工藝：生膠（55 r/min）→加壓（15 s）→藥、炭同時(shí)加入（轉(zhuǎn)速45 r/min）→加壓至120℃→升栓（轉(zhuǎn)速35 r/min）→加壓至140 ℃→升栓(轉(zhuǎn)速30 r/min)→加壓至160 ℃→升栓排膠（轉(zhuǎn)速55 r/min，排膠10 s）。

終煉混煉工藝：母膠、小料（20 r/min，保持10 s）→加壓（18 r/min，25 s）→升栓→加壓（25 s）→升栓（16 r/min）→加壓（15 s）→升栓→加壓（10 s）→排膠（能量9或100 ℃）

1.4.2 配方二

母膠混煉工藝：生膠（轉(zhuǎn)速55 r/min）→加壓（25 s）→小藥、炭黑同時(shí)加入→加壓至115 ℃→升栓（轉(zhuǎn)速45 r/min）→加壓至140 ℃→升栓（轉(zhuǎn)速40 r/min）→加壓至160 ℃→升栓排膠(轉(zhuǎn)速55 r/min，排膠時(shí)間8 s)。上頂栓壓力6 kg/cm2。

終煉混煉工藝：母膠、小料（21 r/min）→保持（8 s）→加壓（25 s）→升栓（16 r/min）→加壓（25 s）→升栓→加壓（15 s）→升栓→加壓（10 s）→排膠（能量9.3或100 ℃，20 r/min）

1.5 性能測(cè)試

膠料各項(xiàng)性能按照相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 配方一

為了初步驗(yàn)證STMQ pro的替代比例，設(shè)置以下三個(gè)方案.方案一：使用1份防老劑RD。方案二：使用50%的STMQ pro替代防老劑RD使用。方案三：使用60%的STMQ pro替代防老劑RD使用。配方一結(jié)果如下：

2.1.1 配方一的硫化特性

從配方一試驗(yàn)硫化性能方面看（表1），三個(gè)方案的大轉(zhuǎn)矩基本一致，后兩個(gè)方案的t90比方案一長(zhǎng)0.5 min左右?？梢奡TMQ pro對(duì)純天然膠配方的終煉膠的硫化速度、大轉(zhuǎn)矩基本沒有影響。

表1 配方一的硫化速度 （151 ℃×60 min）

2.1.2 老化前的物理機(jī)械性能

從老化前物理機(jī)械性能看(表2)，方案二和方案三的扯斷強(qiáng)度和300%定伸應(yīng)力略高于方案一，其中方案三的扯斷強(qiáng)度和300%定伸應(yīng)力比方案一高5%,其余各項(xiàng)性能三個(gè)方案一致。說明使用STMQ pro配方老化前的物理機(jī)械性能略優(yōu)于使用RD的配方。

表2 配方一膠料老化前的物理機(jī)械性能

2.1.3 老化后48 h的物理機(jī)械性能

從老化后物理機(jī)械性能看(表3)，方案三的扯斷強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度略高于方案一，相對(duì)體積磨耗量低于方案一，磨耗性能有所提升，其余各項(xiàng)性能三個(gè)方案一致。說明使用STMQ pro配方老化后的物理機(jī)械性能優(yōu)于使用RD的配方，并且磨耗有一定程度的提升。

表3 配方一膠料老化后48 h的物理機(jī)械性能

2.1 4RPA-2000檢測(cè)結(jié)果

（1）Payne效應(yīng)

檢測(cè)條件：

Ready：Temperature 70 ℃；Preheat Time 0.00 min

Stability:Time 0.10 min；Temperature 1.0 ℃

Delay:Time 3.00min;Temperature 70 ℃；Freque ncy0.00CPM;Angle0.00Deg

Strain:Temperature 70 ℃；Frequency 1.00Hz;An gle 0.07～100.00 Deg

檢測(cè)結(jié)果：

從Payne效應(yīng)方面看(表4、表1)，試驗(yàn)樣硫化前的儲(chǔ)能模量略低，在小形變下儲(chǔ)能模量低10%左右，說明STMQ pro對(duì)填料在橡膠的分散具有一定的促進(jìn)作用。

表4 配方一Payne效應(yīng)檢測(cè)數(shù)據(jù)

（2）溫度掃描

檢測(cè)條件

Ready：Temperature151 ℃；Preheat Time0.00 min

Stability:Time 0.20 min；Temperature 100 ℃

Timed：Time 1.00 min；Temperature 151 ℃；F requency 30.00CPM；Angle0.20 Deg

Cuer:Time 30min;Temperature 151 ℃；Frequency 100.00CPM；Angle0.50Deg

Delay：Time 1.00min;Temperature 120 ℃；Fre quency 100.00CPM；Angle1.00Deg

Temp：Frequency 600.00CPM；Angle1.00Deg；Temperature 120～40℃

Delay：Time 0.50min;Temperature60℃；Frequ ency 50.00CPM；Angle0.50Deg

Strain：Frequency 600.00CPM;Temperature 60℃；Angle 0.05～5.00Deg

Delay：Time0.50 min；Temperature 80 ℃；Frequency 50.00CPM；Angle0.50Deg

Strain：Temperature 80 ℃；Frequency 600.00CPM；Angle 0.05～5.00Deg

檢測(cè)結(jié)果：

從溫度掃描方面看(表5、圖2)：方案二、方案三硫化后的儲(chǔ)能模量明顯高于方案一，高溫情況下試驗(yàn)樣的儲(chǔ)能模量和正常樣接近，但是也高于正常樣，所以使用STMQ pro可以提高硫化后的終煉膠的儲(chǔ)能模量。

表5 配方一溫度掃描數(shù)據(jù) （G’）

試驗(yàn)樣硫化后的tanδ在低溫條件下：方案二、方案三低于方案一，在高溫條件下三個(gè)方案基本一致，說明使用STMQ pro可以略降低終煉膠的生熱性能，如表6、圖3所示。

表6 配方一溫度掃描數(shù)據(jù) （tanδ）

綜上所述：STMQ pro對(duì)純天然膠配方終煉膠的大轉(zhuǎn)矩和硫化速度沒有影響，三個(gè)方案老化前的物理機(jī)械性能均一致，方案三老化后的物理機(jī)械性能由于方案二和方案一，所以使用60%的STMQ pro替代防老劑RD使用，老化前后的物理機(jī)械性能相對(duì)較好。

2.2 配方二實(shí)驗(yàn)

通過配方一實(shí)驗(yàn)可以得出使用60%的STMQ pro替代防老劑RD使用，老化前后的物理機(jī)械性能相對(duì)較好。故使用該方案進(jìn)行配方二實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行雙倍老化（48 h、96 h）對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)z料進(jìn)行物性檢測(cè)。使用60%的STMQ pro為實(shí)驗(yàn)樣。

2.2.1 配方二的硫化特性

從大料試驗(yàn)硫化特性方面看(表7)，三個(gè)樣品的大轉(zhuǎn)矩基本一致，后兩個(gè)方案的t90比正常樣快1.5 min左右。同配方一實(shí)驗(yàn)相比，可知STMQ pro會(huì)提高含有合成膠（BR9000占比）比較高的終煉膠的硫化速度。

表7 配方二的硫化速度（151 ℃×60 min）

2.2.2 配方二膠料老化前的物理機(jī)械性能

從老化前的物理機(jī)械性能方面看(表8)，試驗(yàn)樣和正常樣的各項(xiàng)性能基本一致，說明STMQ pro和普通防老劑RD在老化前對(duì)終煉膠的左右一致。

表8 配方二膠料老化前的物理機(jī)械性能

2.2.3 配方二48 h老化后的物理機(jī)械性能

推薦理由:故事新編系列可以說是《林漢達(dá)中國歷史故事集》和《上下五千年》的母本，內(nèi)容豐富，有一批老的讀者，這些老讀者現(xiàn)在多為爺爺奶奶和父母。語言風(fēng)格是正宗的“林漢達(dá)風(fēng)格”，“京味兒白話”是其主要特征。敘事一線貫穿，全書渾然為一體，一段段讀下去就能了解一段歷史。該書不但是一部?jī)?yōu)秀的歷史讀物，也是一部?jī)?yōu)秀的語文讀物。

從48 h老化后的物理機(jī)械性能方面看(表9)，老化后實(shí)驗(yàn)樣的扯斷強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度均高于正常樣，其余各項(xiàng)性能試驗(yàn)樣和正常樣基本一致，說明老化48 h后使用60%的STMQ pro替代防老劑RD使用的終煉膠物理機(jī)械性能較好。

表9 配方二48 h老化后的物理機(jī)械性能

2.2.4 配方二96 h老化后的物理機(jī)械性能

從96 h老化后的物理機(jī)械性能方面看(表10)，老化后實(shí)驗(yàn)樣的扯斷強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度均高于正常樣，其余各項(xiàng)性能試驗(yàn)樣和正常樣基本一致，說明老化96 h后使用60%的STMQ pro替代防老劑RD使用的終煉膠物理機(jī)械性能較好。

表10 配方二96 h老化后的物理機(jī)械性能

2.2.5 RPA-2000檢測(cè)結(jié)果

（1）Payne效應(yīng)

檢測(cè)條件：

Ready：Temperature 70 ℃；Preheat Time 0.00 min

Stability:Time 0.10 min；Temperature 1.0 ℃

Delay:Time 3.00min; Temperature 70℃; Frequ ency 0.00CPM;Angle0.00Deg

檢測(cè)結(jié)果：

從Payne效應(yīng)方面看(表11、圖4)，試驗(yàn)樣硫化前的儲(chǔ)能模量略低，在小形變下儲(chǔ)能模量低5%左右，說明STMQ pro對(duì)填料在橡膠的分散具有一定的促進(jìn)作用。

表11 配方二Payne效應(yīng)檢測(cè)數(shù)據(jù)

（2）溫度掃描

檢測(cè)條件

Ready：Temperature151℃；Preheat Time 0.00 min

Stability:Time 0.20 min；Temperature 100 ℃

Timed：Time 1.00 min；Temperature 151 ℃；Frequency 30.00CPM；Angle0.20 Deg Cuer:Time 30min;Temperature 151 ℃;Frequenc y 100.00CPM;Angle0.50 Deg Delay：Time 1.00min;Temperature 120 ℃;Frequ enc zy 100.00CPM;Angle1.00 Deg Temp：Frequency 600.00CPM;Angle1.00Deg；Temperature 120～40 ℃Delay：Time 0.50min;Temperature 60 ℃;Frequ ency 50.00CPM;Angle0.50 Deg Strain：Frequency 600.00CPM;Temperature 60 ℃；Angle 0.05～5.00 Deg Delay:Time 0.50min;Temperature 80 ℃;Freque ncy 50.00CPM;Angle0.50 Deg Strain:Temperature 80℃；Frequency 600.00CP M;Angle 0.05～5.00 Deg

檢測(cè)結(jié)果：

從溫度掃描方面看(表12、圖5)：低溫下，試驗(yàn)樣硫化后的儲(chǔ)能模量明顯高于正常樣，高溫情況下試驗(yàn)樣的儲(chǔ)能模量和正常樣接近，但是也高于正常樣，所以使用STMQ pro可以提高硫化后的終煉膠的儲(chǔ)能模量。

表12 配方二溫度掃描數(shù)據(jù)（G′）

表13 配方二溫度掃描數(shù)據(jù)（tanδ）

試驗(yàn)樣硫化后的tanδ低于正常樣，比正常樣低5%左右，說明使用STMQ pro可以略降低終煉膠的生熱性能，如圖13、圖6所示。

圖1 配方一Payne效應(yīng)檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖2 配方一溫度掃描數(shù)據(jù)（G′）

圖3 配方一溫度掃描數(shù)據(jù)（tanδ）

圖4 配方二Payne效應(yīng)檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖5 配方二溫度掃描數(shù)據(jù)（G′）

圖6 配方二溫度掃描數(shù)據(jù)（tanδ）

綜上所述：STMQ pro會(huì)加快合成膠含量較高的終煉膠的硫化速度，對(duì)老化前終煉膠的性能基本沒有影響，老化后的扯斷強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度高于正常樣，對(duì)老化后終煉膠的性能有明顯的提升，對(duì)終煉膠的分散性能有一定的影響，明顯提高硫化后低溫條件下的儲(chǔ)能模量，對(duì)降低硫化后終煉膠的生熱有一定的貢獻(xiàn)。

3 結(jié)論

（1）STMQ pro對(duì)含有高順膠的配方的硫化速度具有促進(jìn)作用，對(duì)于純天然膠配方的硫化速度沒有影響。

（2）使用STMQ pro生產(chǎn)的終煉膠，老化前的物理機(jī)械性能和RD配方的基本一致，老化后的物理機(jī)械性能明顯優(yōu)于RD配方。

（3）使用STMQ pro生產(chǎn)的終煉膠老化后的磨耗性能同RD的配方相比提升了5%，耐屈撓龜裂性能一致。

（4）STMQ pro對(duì)膠料的分散性能具有一定的促進(jìn)作用，提高了硫化后的儲(chǔ)能模量，降低了硫化后終煉膠的生熱性能。