环保油KT20在轮胎胶料中的应用

环保油KT20在轮胎胶料中的应用

宫卫华1,马丙水1,周　东1,刘　妍1,范山鹰2

(1.中国石油天然气股份有限公司克拉玛依润滑油厂,新疆克拉玛依　834003;2.北京橡胶工业研究设计院,北京　

100143)

摘要:探讨环保油KT20在NR 和NR/BR 胶料中的应用,并与国外浅抽油(3527MES )、改性芳烃油(TDA E )和国内常用芳烃油(DA E )进行对比。结果表明,在NR 和NR/BR 胶料中,填充环保油KT20与对比油的混炼胶性能、硫化胶的物理性能和抗湿滑性能相当;填充环保油KT20,3527MES 和TDA E 硫化胶的滚动阻力相差不大。在NR 胶料中填充环保油KT20,硫化胶的耐磨性能优于对比油硫化胶。

关键词:环保油;芳烃油;NR ;BR ;物理性能;动态力学性能;滚动阻力;耐磨性能

中图分类号:TQ330138+4;TQ332;TQ33312 文献标识码:B 文章编号:100628171(2009)1220736206

作者简介:宫卫华(19712),女,河北枣强县人,中国石油克拉玛依润滑油厂高级工程师,学士,从事橡胶用油的研制与开发工作。

欧盟关于在轮胎生产中禁用芳烃油等有毒橡胶用油的指令已于2005年年底出台,将于2010年1月1日在轮胎生产中全面禁用有毒橡胶用油,因此各大轮胎公司已纷纷开展芳烃油的替代工作[125]。中国石油天然气股份有限公司克拉玛依润滑油厂生产的重质环烷基环保橡胶用油

KT20(以下简称环保油KT20)中多环芳香化合物(PCA )质量分数小于0103,并符合欧盟规定的橡胶用油中8种特定多环芳烃(PA Hs )总质量分数小于10×10-6

、苯并芘质量分数小于1×10

-6

的限量要求。

本工作探讨环保油KT20在轮胎胶料中的应用,并与国外浅抽油(3527M ES )和改性芳烃油(TDA E )以及国内轮胎企业现用芳烃油(DA E )进

行对比。1　实验111　主要原材料

N R ,1#烟胶片,马来西亚产品;BR ,牌号9000,中国石化北京燕山石化公司产品;环保油KT20,中国石油天然气股份有限公司克拉玛依润

滑油厂产品;3527M ES 和TDA E ,国外公司产品;DA E ,国内某公司产品。

112　试验配方

选择目前轮胎胶料常用的N R 和NR/BR 并用胶配方进行评价。

试验配方为:N R (NR/BR )　100(80/20),炭黑N330　65,氧化锌　4,硬脂酸　2,防老剂4020/RD 2,硫黄　116,促进剂NS 118,橡胶

用油(变品种)　10。113　主要设备与仪器

BR115L 密炼机,英国法雷尔公司产品;XK 2160A 型开炼机,上海橡胶机械厂产品;100t QLB

型平板硫化机,浙江湖州和孚橡塑机械厂产品;M200E 型橡胶门尼粘度仪和C2000E 型橡胶无

转子硫化仪,北京友深电子仪器有限公司产品;M H 274型阿克隆磨耗机,长沙仪表机床厂产品;L P 261型热空气老化箱,重庆慧达试验仪器有限

公司产品;RSS 2Ⅱ型橡胶滚动阻力试验机,北京万汇一方科技发展有限公司产品;L A T 2100型室内湿滑磨耗机,荷兰VM I 公司产品。114　试样制备

按常规方法在密炼机中混炼生胶及炭黑、活化剂、防老剂、软化剂等配合剂,在开炼机上加硫黄和促进剂,混炼均匀。试样在平板硫化机上硫化,硫化条件为143℃×t 90。115　性能测试

各项性能均按相应的国家或行业标准测试。

2　结果与讨论

211　理化性能和环保性能

环保油KT20和3种对比油的理化性能按相同企业标准测试,测试结果如表1所示。

从表1可以看出,环保油KT20的粘度与TDA E和DA E接近,而与3527M ES相差较大;苯胺点高,与3527M ES接近;质量损失率大于3527M ES和TDA E;灰分和硫的质量分数远小于对比油。

表1　橡胶用油的理化性能和环保性能

项 目KT203527MES TDA E DA E

密度(23℃)/

　(Mg・m-3)01914019050194411020运动粘度/(mm2・s-1)

　60℃11814061122120160150100　99℃19179131722114719135粘度密度常数01850018440189011007苯胺点/℃98189615—6915

折光率(20℃)1150011504—11529倾点/℃-12-12+27+15

质量损失率(107℃×

　22h)/%010480101900125

水分质量分数0000

灰分质量分数

　(550℃)×10201009010900153541670硫质量分数×10201079016830198701818闪点(开口)/℃241239250220

碳型分析1)/%

　C A31715112610

　C N391328103315

　C P571056194015

PCA质量分数010150.0250.022>0.150 PA Hs总质量分数×1063149 1.967.90

苯并芘质量分数×1060159—0120

注:1)C A,C N和C P分别表示橡胶用油中芳烃、环烷烃和链烷烃的碳原子。

碳型分析表明,环保油KT20的环烷烃所占比例最大,为3913%;而芳烃所占比例最小,为317%。KT20,3527M ES和TDA E中PCA质量分数均小于0103,都属于橡胶环保用油。环保油KT20中PA Hs总质量分数小于10×10-6,苯并芘质量分数小于1×10-6。而DA E中PCA质量分数大于0115。

环保油KT20不属于任何一种国外芳烃油替代品的类型。产品表现为粘度大,闪点和苯胺点高,灰分和硫的质量分数较低,同时具有芳烃含量低、环烷烃含量高的特殊碳型结构。但其良好的环保特性符合橡胶用油对PA Hs的限量要求。212　混炼胶性能

21211　门尼粘度和门尼焦烧时间

在NR和N R/BR混炼胶中分别加入环保油KT20和对比油。从混炼过程和加料情况观察,4种橡胶用油在胶料中的行为没有区别,胶片外观相同。填充橡胶用油的N R和N R/BR胶料的门尼粘度和门尼焦烧时间如表2所示。

从表2可以看出,在相同胶种配方中,环保油KT20和3527M ES胶料的门尼粘度相同,如在N R胶料中的门尼粘度均为65,在NR/BR并用胶中的门尼粘度均为61。填充TDA E和DA E 胶料的门尼粘度略有变化,可能是受DA E的粘度影响。从轮胎生产工艺的要求来看,4种橡胶用油对试验中各种胶料配方影响不大,可以满足工艺要求。

从表2还可以看出,4种橡胶用油胶料的门尼焦烧时间相近,满足轮胎工业生产中对焦烧性能的要求。4种橡胶用油在相同胶种中的Δt30相近,说明它们对胶料硫化速度的影响基本相同,满足硫化工艺的要求。

表2　NR和NR/BR胶料的门尼粘度和门尼焦烧时间

项 目

NR

KT203527MES TDA E DA E

NR/BR

KT203527MES TDA E DA E

门尼粘度[ML(1+4)100℃]6565635661615568门尼焦烧时间(120℃)/min

　t52322222124252523　t352725262629292928　Δt3043455445