环保芳烃油RAE在载重轮胎胎面胶中的应用

１ ０ ０℃
１ ６ ５℃
面 内 弯 曲 振 动 吸 收 峰； １ ６ １ ８ｃ ｍ－１ 处 是 芳 环 Ｃ ３ ０ ２ １和３ ０ ５ ２ｃ ｍ－１ 处是 Ｃ 伸缩振动吸收峰 ； ［ ］ ２ 苯环 Ｃ Ｈ 伸 缩 振 动 吸 收 峰 。 从 图 １ 可 以 看出 ， 但 Ｒ Ａ Ｅ和 Ｄ Ａ Ｅ 的吸收峰位置和数量相当 ， 说明 Ｒ Ａ Ｅ 的几处苯环 特 征 吸 收 峰 均 比 Ｄ Ａ Ｅ 弱， 没 有 本 质 的 变 化， 仅 Ｒ Ａ Ｅ 的构成非常接近 Ｄ Ａ Ｅ， 通过适当降低芳烃含量就可以保证多环芳烃含量 达到环保要求 。 由此可见 ， Ｒ Ａ Ｅ 替代 Ｄ Ａ Ｅ 是可 且不需要对配方做太大调整 。 行的 ， ２． ３ 小配合试验 ２． ３． １ 加工性能 胶料的门尼粘度是粘性分量和弹性分量的复 合， 门尼粘度相同的胶料 ， 弹性分量和粘性分量可 以不同 ， 混炼难易与弹性分量有关 ， 挤出难易与粘
剂 → 压压砣 → 提压砣 → 排胶 。 １． ５ 性能测试 各项性 能 均 按 照 相 应 国 家 或 企 业 标 准 进 行 测试 。 ２ 结果与讨论 ２． １ 理化分析 Ｒ Ａ Ｅ 的理化分析结果如表 ２ 所示 。
表 ２ Ｒ Ａ Ｅ 的理化分析结果
项 目
２· －１） （ 运动粘度／ ｍｍ ｓ
ＫBiblioteka Baiduａ
Ｒ Ａ Ｅ和 Ｄ Ａ Ｅ 胶料的门尼特性如表 ３ 所示 。
表 ３ Ｒ Ａ Ｅ和 Ｄ Ａ Ｅ 胶料的门尼特性
项 目 ） 门尼粘度 ［ ＭＬ（ １＋４ １ ０ ０ ℃］ 配方编号 ３＃ ６ ４． ６ ５ ５ －０． ５ ８ ４＃ ６ ５． ９ ５ ６ －０． ５ ５

Ｃ Ｈ

６ ８ ６
主要用于改善胶料的加工 Ｄ Ａ Ｅ） 高芳烃油（ 性能 并 降 低 生 产 成 本 。 石 油 系 Ｄ Ａ Ｅ 芳烃含量 高， 具有与橡胶相容性好、 迁 移 性 小、 相应胶料耐 但Ｄ 热老化性 能 好 的 特 点 ， Ａ Ｅ 所含的苯并芘等 多环芳烃化合物 对 人 体 和 环 境 具 有 极 大 的 危 害 。 随着世界环保意识的加强 ， Ｄ Ａ Ｅ 在橡胶制品中的 应用越来越 受 到 限 制 。 欧 盟 于 ２ ０ ０ ５年出台了关 于在轮 胎 生 产 中 禁 用 Ｄ Ａ Ｅ 等有毒橡胶油的指 令， 该指令规定自 ２ ０ １ ０ 年 １ 月 １ 日起在欧盟各国 的轮胎生产中全 面 禁 止 使 用 有 毒 橡 胶 油 ， 并明确 规定轮 胎 用 橡 胶 油 中 根 据 Ｉ Ｐ ３ ４ ６方法测定的多 质量分数小于 ０． 每千克 环芳烃化合物 （ Ｐ Ｃ Ａ） ０ ３， 、 油中苯并芘质量小于 １ ｍ ８ 种特定多环芳烃的 ｇ 。Ｄ 总质量小 于 １ ０ｍ Ａ Ｅ 替代品的开发应用已 ｇ 迫在眉 睫 。 世 界 各 油 品 公 司 也 陆 续 推 出 相 关 产 、 品， 如残余芳烃提取 物 （ 处理 Ｄ Ｒ Ａ Ｅ） Ａ Ｅ 和浅抽 油等
－ａ 以用 Ｍ ＝Ｋ 表 示， 式 中， ｔ Ｍ 为以门尼单位表示
水分质量分数 挥发分质量分数 闪点／℃
６ ） 苯并 （ 蒽质量分数 ×１ ａ ０ ６ 多环芳烃质量分数 ×１ ０
（ ） 的转矩值 ， 单位ｓ 为 Ｋ 为松弛１ｓ时的转矩值 ， ｔ 松弛时间 ， 其绝对 ａ 为松弛 曲 线 在 １ｓ 处 的 斜 率 ， 表 示 胶 料 的 门 尼 松 弛 越 快， 加工性能 值越 大 ，
１—ＲＡ Ｅ； ２—Ｄ Ａ Ｅ。
图 １ Ｒ Ａ Ｅ和 Ｄ Ａ Ｅ 的红外光谱
４ ０ｓ
图１中７ ４ ８和８ ８ １ｃ ｍ－１ 处是苯环
提压砣 → 炭 黑 → 油 → 排 胶 。 二 段 混 炼 ／ 转子转速为２ 在 ＸＭ－ １ ４ ０ ２ ０ 型 密 炼 机 中 进 行， ０
－１ ·ｍ ， 混炼工艺 为 ： 一 段 混 炼 胶、 硫黄和促进 ｒ ｉ ｎ
表 ５ Ｒ Ａ Ｅ和 Ｄ Ａ Ｅ 混炼胶的挤出性能
项 目 胎面总宽度／ ｍｍ 未停放 ２ｈ 停放 １ 收缩率／％ 胎冠宽度／ ｍｍ 未停放 ２ｈ 停放 １ 收缩率／％ 胎面长度／ ｍｍ 未停放 ２ｈ 停放 １ 收缩率／％ ７ ７ ９ ７ ７ ５ ０． ５ １ ３ ４ ２ ３ ２ ０ ６． ４ ３ ２ ３ ５ ０ ２ ３ ３ ８ ０． ５ １ ７ ７ ９ ７ ７ ６ ０． ３ ９ ３ ４ ２ ３ ２ ０ ６． ４ ３ ２ ３ ５ ８ ２ ３ ４ ８ ０． ４ ２ 配方编号 ３＃ ４＃
［ １］
产品 ； 炭黑 Ｎ 昆 明 金 象 炭 黑 厂 产 品； 炭黑 ２ ２ ０， 贵州清镇炭黑厂产品 。 Ｎ ３ ３ ０， １． ２ 配方 试验配方如表 １ 所示 ， 其中 ４＃ 配方为正常生 产配方 。
表 １ 试验配方
组 分 Ｎ Ｒ 复合胶 Ｓ Ｂ Ｒ 炭黑／白炭黑 氧化锌／硬脂酸 Ｄ Ａ Ｅ ＲＡ Ｅ ／ 防老剂 ４ ０ ２ ０ Ｒ Ｄ 硫黄 ／ 促进剂 Ｃ Ｚ ＮＯ Ｂ Ｓ 其他 配方编号 １＃ ７ ５ ２ ５ ５ ６ ６ ０ ６ ３ １． ７ ４ １ ９． ８ ２＃ ７ ５ ２ ５ ５ ６ ６ ６ ０ ３ １． ７ ４ １ ９． ８ ３＃ ０ １ ０ ０ ７ ２． ５ ４ ０ １ ５ ２． ８ １． ５ ６ １． ８ ９． ５ ４＃ ０ １ ０ ０ ７ ２． ５ ４ １ ５ ０ ２． ８ １． ５ ６ １． ８ ９． ５
份
。
本工作选 用 Ｒ Ａ Ｅ 替代 Ｄ Ａ Ｅ 用于载重斜交 轮 胎 胎 面 胶 中 进 行 多 项 性 能 对 比 试 验， 以期为 Ｒ Ａ Ｅ 的推广应用做好技术准备 。 １ 实验 １． １ 主要原材料 ＃ 复 合 胶， 云南高深橡胶有限公司产 ＮＲ， ２ ０ 品； 牌号 １ 中国 石 油 兰 州 石 化 分 公 司 产 Ｓ Ｂ Ｒ， ５ ０ ０， 品； 牌号 Ｆ 英荷皇家壳牌集团 Ｒ Ａ Ｅ， ｌ ａ ｖ ｅ ｘ ５ ９ ５ Ｂ，
， 吕强 （ 男， 山 东 莱 芜 人， 贵州轮胎股份有 １ ９ ７ ２—） 作者简介 ： 硕士 ， 主要从事轮胎配方设计和工艺管理工作 。 限公司工程师 ，
１． ３ 主要设备和仪器 英国法雷尔公 ３Ｌ 密炼机和 Ｆ ２ ７ ０ 型密炼机 ， ／ ， 型密炼机 益阳橡胶塑料机械 司产品 ； ＸＭ １ ４ ０２ ０ 集团有限公 司 产 品 ； 上海橡胶机 １ ０ 英 寸 开 炼 机， 械厂产品 ； Ｘ Ｌ Ｂ ５ ０ ０×５ ０ ０ 型２ ５ ０ｔ蒸汽平板硫 －Ｑ 化机 ， 青 岛 巨 融 机 械 技 术 有 限 公 司 产 品； ４ ０ １ Ａ型 老 化 试 验 箱 ，上 海 实 验 仪 器 有 限 公 司 产 品 ； Ｔ ２ ０ ０ ０ Ｅ 型 电 子 拉 力 机、 Ｍ ２ ０ ０ Ｅ 型门尼粘度仪和 北京友深电子仪器有限公 Ｒ １ ０ ０ Ｅ 型橡胶硫化仪 ， 司产 品 ； Ｆ ｌ ｅ ｘ ｏ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒⅡ ５ ２ ２ ０ １型压缩生热试验 机， 美国 Ｔ ｅ ｃ ｈ Ｐ ｒ ｏ 公司产 品 ； Ｑ ８ ０ ０型动态力学分 析仪 ， 美 国 ＴＡ 公 司 产 品 ； Ｎ ｉ ｃ ｏ ｌ ｅ ｔ ５ ６ ０型红外光
３］ 。 越好 ［
） 为公司与供货单位根据实际试验情况 确 立 的 验 收 内 控 １ 注 ： 标准 。
） 从表 ２ 可 以 看 出 ， 蒽和多环 Ｒ Ａ Ｅ 的苯并（ ａ 芳烃质量分数符合欧盟关于轮胎生产中环保橡胶 油的规定 ， 运动粘 度 明 显 高 于 现 用 Ｄ 在 Ａ Ｅ 标 准， 生产过程中会给 转 移 和 输 送 增 加 难 度 ， 其他各项 性能符合现用 Ｄ Ａ Ｅ 标准 。 ２． ２ 红外光谱分析 Ｒ Ａ Ｅ和 Ｄ Ａ Ｅ 的红外光谱见图 １。
）
配方编号 １＃ ２＃ ３＃ ４＃
配方编号 ： ◆ —１＃ ； ■ —２＃ ； ● —３＃ ； ▲ —４＃ 。
图 ２ Ｒ Ａ Ｅ和 Ｄ Ａ Ｅ 硫化胶的 ｔ ａ ｎ δ－温度曲线
用Ｒ Ａ Ｅ 的 硫 化 胶ｔ ａ ｎ Ａ Ｅ 的硫化胶 δ 值比使用 Ｄ 高， 高 温 阶 段 则 相 反。 由 此 可 见， Ｒ Ａ Ｅ 胶料比 Ｄ Ａ Ｅ 胶料具有更好的动态力学性能 。 ２． ４ 大配合试验 ２． ４． １ 挤出性能 大配合试验混炼胶的挤出性能如表 ５ 所示 。
轮 胎 工 业 ２ ０ １ １ 年第 ３ １卷
从表 ３ 可 以 看 出 ， 在胎面胶中使用 Ｒ Ａ Ｅ替 代Ｄ 胶料 的 门 尼 粘 度 值 下 降 不 大 ， Ａ Ｅ 后， ａ 的绝 对值略有增大 ， 证明试验配方具有较好的加工性 这主要是由于 Ｒ 橡胶 能， Ａ Ｅ 中芳烃含 量 减 小 后， 分子运动阻力减小的缘故 。 ２． ３． ２ 硫化特性和物理性能 小配合试验胶料的硫化特性和物理性能如表 ４ 所示 。
９ ０ｓ
１ ０ ５℃
ＲＡ Ｅ ５ ９． ５ 无 ０． ０ ０ ０ １ ２ ５ ０ 未检出 ２． １
Ｄ Ａ Ｅ 标准值１） １ １． ０～１ ９． ０ ０ ０ １ ３ ≤０． ０ １ ８ ≤０． ９ ０ ≥１ ≤１ ０ ≤１
粘性分量可以用门尼松弛表征。测 性分量有关 ， 定门尼松弛时 ， 转子承受的应力随时间的变化可
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轮 胎 工 业 ２ ０ １ １ 年第 ３ １卷
环保芳烃油 Ｒ Ａ Ｅ 在载重轮胎胎面胶中的应用
吕 强， 苟登峰
（ ） 贵州轮胎股份有限公司 ， 贵州 贵阳 ５ ５ ０ ０ ０ ８ ， 研究环保芳烃油 ＲＡ 在实 Ｅ 在载重轮胎胎面胶中的应用情况 。 结 果 表 明 ： ＲＡ Ｅ 组成接近高芳烃油（ Ｄ Ａ Ｅ） 摘要 ： 生热低 ， 硫化速度慢 ， 加工性 能 好 ， 其他各项物 际使用中不需要对配方进行大幅调整 ； ＲＡ Ｅ 胶料具有较好的动态性能 ， 采用 ＲＡ 理性能与 Ｄ Ａ Ｅ 胶料相当 ； Ｅ 等量替代 Ｄ Ａ Ｅ 对轮胎成品性能没有影响 。 关键词 ： 环保芳烃油 ； 载重轮胎 ； 胎面胶 （ ） 中图分类号 ： ＴＱ ３ ３ ０． ３ ８＋４； Ｕ ４ ６ ３． ３ ４ １＋ ． ３ 文献标志码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ６ ８ １ ７ １ ２ ０ １ １ １ １ ０ ６ ８ ４ ０ ５ － － －
第１ １期
吕 强等 ． 环保芳烃油 Ｒ Ａ Ｅ 在载重轮胎胎面胶中的应用
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谱仪 ， 美国尼高力仪器公司产品 。 １． ４ 试样制备 小配合试验胶 料 分 两 段 进 行 混 炼 ， 一段混炼
－１ ·ｍ ， 转子转速为８ 在 ３Ｌ 密炼机中 进 行 ， ０ｒ ｉ ｎ
混 炼 工 艺 为 ： 生 胶 塑 炼 → 小 料 → 炭 黑 → 排胶 。 二 段 混 炼 在 开 炼 机 上 进 行 ， －１
·ｍ ６ ０ｒ ｉ ｎ ６ ０ｓ
３ ０ｓ
３ ０ｓ
混炼工艺为 ： 一段混炼胶 、 硫黄 和 促 进 剂 → 薄 通 ６ 次， 混炼均匀后下片 。 大配合试验胶 料 分 两 段 进 行 混 炼 ， 一段混炼 在 Ｆ ２ ７ ０ 型 密 炼 机 中 进 行 ，转 子 转 速 为 ４ ０
－１ ·ｍ ， 混炼工艺为 ： 生胶和小料 → 压 压 砣 → ｒ ｉ ｎ
表 ４ 小配合试验胶料的硫化特性和物理性能
项 目 硫化仪数据 （ １ ４ ５ ℃） ／ （ Ｎ·ｍ） ＭＬ ／ （ Ｍ Ｈ Ｎ·ｍ） ／ ｔ ｍ ｉ ｎ １ ０ ／ ｔ ｍ ｉ ｎ ９ ０ ） 硫化胶性能 （ １ ４ ５ ℃×６ ０ｍ ｉ ｎ 邵尔 Ａ 型硬度／度 ０ ０％ 定伸应力／ＭＰ ａ ３ ａ 拉伸强度／ＭＰ 拉断伸长率／％ 拉断永久变形／％ （ ｋ Ｎ·ｍ－１） 撕裂强度／ 压缩疲劳温升１ ／℃ 基部