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蒙旦树脂作为固体软化———增粘剂在轮胎胶料中的应用
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李宝才周梅村刘伯林戴以忠张惠芬(化工轻工工程学院,云南工业大学,昆明,650051)
前言
蒙旦树脂作为褐煤蜡中的一个不希望的成份,被溶剂自煤中一起萃取出来.中国粗褐煤蜡中含近30%的树脂物,生产脱脂蜡的同时,产生大量的副产物———蒙旦树脂.过去对蒙旦树脂化学组成研究较少,树脂应用方向不明确.如何利用蒙旦树脂,一直是企业想解决又无法解决的难题,制约了蒙旦蜡工业的发展.因此,作者开展了蒙旦树脂化学组成及应用的研究工作,提出蒙旦树脂可作为配合剂应用到橡胶工业上,同时还具有配合剂其它性能.
橡胶配合剂为制造各种橡胶制品的化学原材料,用来改善橡胶在制造中的工艺性质,使制品经硫化后,得到所需求的使用性能,提高橡胶的使用价值,达到降低制品成本的目的.配合剂的化学成份,有纯粹的化学组成与混合的化学组成,配合剂在橡胶中的变化,有的为化学变化,有的为物理变化,也有两种变化同时存在的.在天然橡胶中所用的配合剂,几乎都能适用于大部分合成橡胶中.蒙旦树脂可作为操作配合剂,其根据是:当橡胶在制造过程中,如轧炼、压出、压延等,由于橡胶的可塑性差,较坚硬及缺乏粘性,常使操作困难,故在配合时加入塑解剂、增塑剂、软化剂或增粘剂等操作剂,以缩短加工时间,提高橡胶的塑性,柔软性或粘性,以此改善工艺条件.工业上常用的软化剂为沥青,松焦油、石蜡、硬酯酸、柏油、矿物油、煤焦油、松香、去氢松香酸、二氢松脂酸、苯骈呋喃—茚树脂(Ｃｏｕｍａｒｏｎｅ-ｉｎｄｅｎｅｒｅｓｉｎ),而增粘剂一般是松香、松焦油、各种树脂、苯骈呋喃—茚树脂、松香酸酯、苯乙烯衍生物(ｓｔｙｒｅｎｅｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ)、聚丁烯、松香酸锌等.蒙旦树脂具备了作为橡胶制品配合剂的各种性质.因此,我们选择了不同含蜡量的蒙旦树脂在云南省轮胎厂进行了小配合实验.
1实验部分
1.1 样品制备
实验样品由云南省煤炭厅煤炭化工厂提供,有关蒙旦树脂的制取,蒙旦树脂化学组成及性质见文献.
1.2 仪器、设备
1)开炼机:Ф152ｍｍ;2)流变仪:美国孟山都2000Ｅ型.
1.3 实验方法
采用云南轮胎厂实际配方,在开炼机上制胶,各项物理机械性能均按国家标准测定. 载重胎内层帘线中应用蒙旦树脂小配合实验,蒙旦树脂代替古马隆在农用胎胎面胶中应用小配合实验,均在云南轮胎厂完成. 配方中改变松香和松焦油的用量.配方特征是以各组分材料的重量份数计,配方变量方案见表1,实验结果由表2给出.
2结果与讨论
2.1 载重胎内层帘线胶中应用蒙旦树脂小配合实验结果
从表2可以看出,1号和2号配方相比较,蒙旦树脂取代松香后,Ｈ抽出略降低,即胶与线附着力有所下降,扯断强度和定伸应力相近,焦烧时间和正硫化点有所提高,撕力增加,其它指标变化不大.附着力下降的原因可能是蒙旦树脂较高,蜡迁移到胶和线结合的界面处,使胶线附着力下降,解决的办法是控制脱树脂工艺条件,使蜡和蒙旦树脂尽量分开.另一个原因是蒙旦树脂中低沸点(或溶剂)的组分在硫化时受热挥发,产生气体,尤其是在线胶结合界面处,将会对附着力产生显著的影响.解决的办法是将蒙旦树脂在使用前,于145～150℃加热处理,将其中的低沸点成份除去.按上述办法,经云南轮胎厂试验,结果表明:蒙旦树脂取代松香或古马隆是可行的.
3号、4号、5号配方实验表明,在一定用量范围,蒙旦树脂部分代替松焦油是可行的.在4号配方中,Ｈ抽出即胶与线的附着力增加,且老化后显著增加.但随着蒙旦树脂的增加,胶料定伸应力有所下降,扯断伸长率增加,反映出硫化交联程度有所下降,胶与线附着力下降,焦烧时间和正硫化点滞后.因此蒙旦树脂取代松焦油以2-3份为佳.
2.2 蒙旦树脂代替古马隆树脂在农用胎胎面胶中应用小配合实验结果
本实验样品为含蜡量不同的三种蒙旦树脂Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3.对比实验为未加入蒙旦树脂而加入了3份古马隆树脂,其结果由表3给出. 轮胎胎面胶配方中使用固体古马隆的作用是:作为软化剂改善胶料的流动性;作为粘合剂提高胶料粘合性能;在常温下固化,提高胶料挺性以保证胎面半成品尺寸稳定性.实验结果表明,蒙旦树脂用于胎面胶配方中,前两项功能优于固体古马隆树脂,后一项功能略次于古马隆树脂,但随着轮胎含胶率的降低,胶料挺性得以提高,而流动性和粘合性成为主要问题.因此,用蒙旦树脂代替固体古马隆树脂对保证轮胎成品质量是有利的.使用蒙旦树脂的配方胶料正硫化点略滞后,可通过适当降低蒙旦树脂酸值或增加配方促进剂用量调整;用蒙旦树脂的配方硫化胶扯断强度略有降低,这与硫化点滞后有关,总的强度水平也比较接近,其顺序为:古马隆>Ｒ1(减0.3份石蜡)>Ｒ2>Ｒ3>Ｒ1.其余性能相近.
3 结论和建议
(1)蒙旦树脂化学组成及结构特征表明,蒙旦树脂可作为橡胶的增塑剂,操作剂—软化剂,增粘剂;
(2)通过载重胎内层帘线中应用蒙旦树脂小配合试验和在农用胎胎面配方中蒙旦树脂代替古马隆小配合实验,上述两种胶料物理机械性能测试表明:蒙旦树脂作为固体软化—增粘剂是可行的,具有发展潜力;
(3)蒙旦树脂是一种在室温下粘性较强的固体混合物,随温度升高而软化.以目前之物态,配料时难于操作,应加工成粒状、片状或易加工成粒状的块状物. |
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