CN110435031B - 一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶混炼加工工艺 - Google Patents

一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶混炼加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶混炼加工工艺，具体包含以下步骤：1)母炼胶工艺：将橡胶与炭黑和/或白炭黑、硅烷偶联剂的结合，软化剂、活化剂、防老剂进行一段或多段混炼制成母炼胶；2)终炼胶工艺：母炼胶、炭黑和/或白炭黑、硫化剂、促进剂混炼制成终炼胶。本发明解决了现有技术中终炼胶在混炼会发生硫化、交联，后工序不能继续使用的技术问题，所得到的硫化胶能提高硬度、模量、撕裂强度，可靠性高。

Description

一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶混炼加工 工艺
技术领域
本发明涉及橡胶领域，特别涉及橡胶制品以及橡胶混炼加工领域，尤其涉及一种可提高硫化胶硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶混炼加工工艺。
背景技术
硬度是硫化胶基本的重要性能，也是橡胶制品的重要参数，硬度是物质受压变形程度或抗刺穿能力的一种物理度量；由于橡胶硬度表征硫化胶在应变不大时的弹性，因此硬度在一定范围内也反映硫化胶的模量，模量是硫化胶的刚性表征之一。提高硬度，增加模量能够减少制品在使用时的形变，保持挺性，提高轮胎的转向操控性，确保行驶安全。撕裂破坏是橡胶制品最常见的破坏现象，撕裂性能的优劣直接关系到制品的使用寿命。
橡胶传统混炼工艺是：炭黑、白炭黑等填料都是在母胶混炼阶段加入，混炼排胶温度保持在145-165℃，终炼混炼只加硫化剂、促进剂，为防止胶料产生焦烧，排胶温度一般在110℃以下。CN200810155766.1公开了一种全钢子午线轮胎胎面基部胶的制备方法。包含一段混炼、第一次静置、二段混炼、第二次静置与终炼工序制得；CN201010119205.3中为了提高白炭黑分散：第一步将橡胶、白炭黑、硅烷偶联剂混炼制成母胶，第二步将母胶与炭黑、防老剂等按比例混合，加入适量的活性剂混炼在145-150℃排胶，混炼排胶温度高，是典型的母胶混炼，若终炼胶在145-150℃混炼会发生硫化、交联，后工序不能继续使用。通过先密炼母胶，制得最终的橡胶产品得到白炭黑分散性较好的轮胎用橡胶。
CN201310346744.4公开了一种轮胎气密层橡胶的制备方法，步骤为一段混炼：将天然橡胶、卤化丁基胶在烘胶房烘至温度30℃至40℃，粉碎成胶块，与胎面胶粉、碳酸钙、硬脂酸、防老剂、微晶蜡、软化剂、粘合剂、硅烷偶联剂混炼时间20秒-40秒，温度110-120℃，再加入白炭黑、炭黑和氧化镁，混炼80-100秒温度120-130℃，然后加入松焦油混炼温度130-145℃，时间80-100秒，排胶得母炼胶；终炼：将母炼胶与氧化锌、促进剂进行混炼，混炼温度100-110度，时间100-120秒，排胶；该技术的白炭黑、炭黑均在母炼阶段加入，终炼阶段只加入氧化锌和促进剂。
可见现有技术均采用在母胶混炼阶段加入填料的工艺，混炼排胶温度保持在145-165℃，终炼混炼只加硫化剂、促进剂，而在终炼阶段并没有加填料的先例。
发明内容
为了进一步改善胶料的性能，本发明提供了一种新的橡胶混炼加工工艺，配方中部分炭黑和/或白炭黑等细粒子填料在终炼混炼加入。母炼胶混炼可采用一段或多段混炼，终炼胶混炼将部分炭黑和/或白炭黑等填料加入，用本发明制备的混炼胶，能够提高硫化胶硬度、增加模量、改善抗撕裂性能。
具体地，本发明采取的技术方案如下：
一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶混炼加工工艺，其为一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶制品的制备方法，包括：
(1)母炼胶工艺：将橡胶与炭黑和/或白炭黑、硅烷偶联剂、软化剂、活化剂、防老剂等进行一段或多段混炼制成母炼胶。
(2)终炼胶工艺：母炼胶、炭黑和/或白炭黑、硫化剂、促进剂等混炼制成终炼胶。
所述的制备方法，以橡胶总用量100质量份计；
所述的制备方法，炭黑和/或白炭黑以橡胶100质量份计，炭黑和/或白炭黑用量为0.5～120份，偶联剂用量为白炭黑的0.5wt％～20wt％，优选为1wt％～15wt％；
所述的制备方法，橡胶包含天然橡胶和/或合成橡胶；
所述的制备方法，其中所述炭黑为任意炭黑，优选为STSA比表面积为30～180m2/g；
所述白炭黑为任意白炭黑，优选为沉淀法白炭黑，比表面积为50～250m2/g；
所述的制备方法，其中所述偶联剂包括最常用的双-[三乙氧基丙基硅烷]-四硫化物和二硫化物、3-硫氰基丙基-三乙氧基硅烷、Y-巯基三甲氧基硅烷、锆酸酯偶联剂、酞酸酯偶联剂、硝基偶联剂、醇类化合物；所述醇类化合物包括但不限于丙醇、丁醇、乙二醇、聚乙二醇及其衍生物；
所述的制备方法，其中所述软化剂为油但不限于石油系的芳烃油或环烷油，油的用量为0至20重量份，优选0至10重量份。
所述的制备方法，其中活化剂为金属氧化物和脂肪酸组合以及脂肪酸金属皂盐一种或多种；所述金属氧化物为氧化锌、氧化镁等一种或多种，所述脂肪酸金属皂盐为硬脂酸锌、硼酸锌等一种或多种；
所述的制备方法，其中防老剂包括胺类防老剂、喹啉类防老剂、苯并咪唑类防老剂、防护蜡一种或多种；
所述的制备方法，其中促进剂包括但不限于次磺酰胺类促进剂、噻唑类促进剂、秋兰姆类促进剂、胍类促进剂或它们的组合，硫化剂包括但不限于硫黄、不溶性硫黄、充油硫黄、硫黄给予体或它们的组合。
进一步的，本发明涉及的混炼工艺包括但不限于如下工艺：
母炼胶工艺：将橡胶与部分炭黑和/或部分白炭黑、硅烷偶联剂、软化剂、活化剂、防老剂进行一段或多段混炼，转子转速为20～90rpm，排胶温度130℃～165℃；制得母炼胶；
终炼胶工艺：将母炼胶与剩余炭黑和/或白炭黑、硫化剂、促进剂在密炼机中混炼，转速为10～70rpm，排胶温度低于115℃；上述炭黑和/或白炭黑用量为0.5～20份，优选0.5～10份。
终炼工艺加入部分填料使硫化胶的各项异性加大，裂纹尖端的钝化支化增强，这能够阻止或减缓裂纹扩展，使裂纹扩展的路径发生改变，裂纹的路径更曲折、多变，要扩展裂纹需要更大的作用力，进而使硫化胶的抗撕裂性能提高。并且由于此时硬度、定伸应力增加相同外力下形变量小，变形小，降低磨耗量，同时撕裂性能提高抗破坏能力增强，硬度提高、定伸应力增加、撕裂性能改善共同作用的结果使磨耗性能的提高。
优选的，本发明提供一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶制品，所述橡胶制品包含以下重量份的各组分：SSBR2564S:96.3；BR9000:30；白炭黑165MP:76；有机硅烷偶联剂6.0；芳烃油:5；氧化锌:3.5；硬脂酸:2.0；防老剂4020:2；防护蜡:2.0；炭黑N234/白炭黑165MP:5.0；促进剂CZ:2.0；DPG:2.0；硫黄:1.3。
优选的，本发明的一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶混炼加工工艺，具体包括以下步骤：
(1)一段母炼胶混炼：橡胶与炭黑和/或(白炭黑、硅烷偶联剂)在密炼机中混炼，转速为20～90rpm，混炼时间为1～10min，排胶温度145℃～165℃；
(2)将工艺步骤(1)生产的一段母炼胶在密炼机中混合0.5min～3min，加入软化剂、活化剂、防老剂等，混炼转速为20～90rpm，混炼时间为1～10min，排胶温度120℃～160℃；
(3)终炼胶混炼：将工艺步骤(2)生产的二段母炼胶与炭黑和/或白炭黑、硫化剂、促进剂在密炼机中混炼，转速为10～70rpm，混炼时间为1～8min，排胶温度低于115℃。
进一步的，所述(1)步骤中，当橡胶与白炭黑、硅烷偶联剂在密炼机中混炼时，白炭黑为165MP，共76份，所述(3)步骤中，炭黑N234/白炭黑165MP为5.0份。
所述(1)步骤中，一段胶混炼工艺为90rpm，将96.3份SSBR2564S、30份BR9000投入密炼机，加压30秒，将76.0份白炭黑、6.0份有机硅烷偶联剂、5.0份芳烃油投入密炼机，混炼60秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度155-165℃排胶。
进一步的，所述(2)步骤中，混炼工艺为75rpm，将一段母胶投入密炼机，加压30秒，将5.0份芳烃油、3.5份氧化锌、2.0份硬脂酸、2.0份防老剂4020、2.0份防护蜡投入密炼机加压30秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度145-155℃排胶，制备二段母胶备用。
进一步的，所述(3)步骤中，混炼工艺为60rpm，将二段母胶、5.0份N234炭黑、2.0份促进剂CZ、2.0份促进剂DPG、1.3份硫黄投入密炼机，加压60秒，提上顶栓，清扫，再加压120秒，温度105-110℃排胶。
优选的，所述(3)步骤中，混炼工艺为60rpm，将二段母胶、5.0份白炭黑165MP、2.0份促进剂CZ、2.0份促进剂DPG、1.3份硫黄投入密炼机，加压60秒，提上顶栓，清扫，再加压120秒，温度105-110℃排胶。
本发明的原理是:终炼阶段加入炭黑和/或白炭黑等填料，在混炼时能够使部分橡胶包覆在填料聚集体结构中，生成更多的包容胶，使硫化胶的硬度增加、模量上升；同时，终炼阶段加入炭黑和/或白炭黑等填料能够使硫化胶的各项异性加大，使得裂纹尖端的钝化支化增强，这能够阻止或减缓裂纹扩展，使裂纹扩展的路径发生改变，裂纹的路径更曲折，多变，要扩展裂纹需要更大的作用力及时间，进而使硫化胶的抗撕裂性能提高。
本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
1本发明是终炼混炼时将部分炭黑、白炭黑等填料在终炼混炼加入，能够提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能。在相同填料用量的情况下达到上述效果，能够减少材料的用量，节约成本；
2部分填料终炼阶段加入，能够使母炼胶的母胶粘度下降，相同混炼时间密炼机混炼的功率下降，耗能减少，降低生产能耗，节约电能。
具体实施方式
下面用实施例进一步描述本发明，但是本发明的范围不受这些实施例的限制。
表1橡胶样品制备的仪器设备
序号 设备名称 规格型号 生产厂家
1 密炼机 BR1600 美国FARREL公司
2 开炼机 Laboratory Roll Mill Polymix 150L ServiTec
3 平板硫化机 P-V-200-3RT-2-PCD 磐石油压工业有限公司
表2硫化胶物理性能的测试方法及仪器
Figure BDA0002146436420000041
Figure BDA0002146436420000051
原材料:
溶聚丁苯橡胶，SSBR 2564S，独山子石油化工公司；
顺丁橡胶，BR9000，中国石化齐鲁股份有限公司；
白炭黑，Newsil HD165MP，确成硅化学股份有限公司；
炭黑，N234，卡博特(中国)有限公司；
芳烃油：TDAE，德国汉盛；
间接法氧化锌，大连氧化锌厂；
硬脂酸，PF1808，马来西亚立成有限公司；
防老剂4020，Flexsys公司；
防护蜡，百瑞美特殊化学品(苏州)有限公司；
硅烷偶联剂Si69，南京曙光化工集团有限公司；
促进剂CZ，山东尚舜化工有限公司；
促进剂DPG，山东单县化工有限公司；
硫黄粉，临沂罗庄新安化工厂；
以下实施例和对比例中所述份数均为重量份。
对比例1
基本配方:SSBR2564S:96.3；BR9000:30；白炭黑165MP:81；有机硅烷偶联剂6.0；芳烃油:5；氧化锌:3.5；硬脂酸:2.0；防老剂4020:2；防护蜡:2.0；促进剂CZ:2.0；DPG:2.0；硫黄:1.3。
制备工艺：采用密炼机混炼，密炼机为BR1600。
1、一段胶混炼工艺：90rpm，将96.3份SSBR2564S、30份BR9000投入密炼机，加压30秒，将81.0份白炭黑、6.0份有机硅烷偶联剂，混炼60秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度155-165℃排胶，制备一段母胶备用；
2、二段胶混炼工艺：75rpm，将一段母胶投入密炼机，加压30秒，将5.0份芳烃油、3.5份氧化锌、2.0份硬脂酸、2.0份防老剂4020、2.0份防护蜡投入密炼机加压30秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度145-155℃排胶，制备二段母胶备用；
3、终炼胶混炼工艺：60rpm，将二段母胶、2.0份促进剂CZ、2.0份促进剂DPG、1.3份硫黄投入密炼机，加压60秒，提上顶栓，清扫，再加压120秒，温度105-110℃排胶。
实施例1
基本配方:SSBR2564S:96.3；BR9000:30；白炭黑165MP:76；有机硅烷偶联剂6.0；芳烃油:5；氧化锌:3.5；硬脂酸:2.0；防老剂4020:2；防护蜡:2.0；炭黑N234：5.0；促进剂CZ:2.0；DPG:2.0；硫黄:1.3。
制备工艺:采用密炼机混炼，密炼机为BR1600。
1、一段胶混炼工艺：90rpm，将96.3份SSBR2564S、30份BR9000投入密炼机，加压30秒，将76.0份白炭黑、6.0份有机硅烷偶联剂、5.0份芳烃油投入密炼机，混炼60秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度155-165℃排胶，制备一段母胶备用；
2、二段胶混炼工艺：75rpm，将一段母胶投入密炼机，加压30秒，将5.0份芳烃油、3.5份氧化锌、2.0份硬脂酸、2.0份防老剂4020、2.0份防护蜡投入密炼机加压30秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度145-155℃排胶，制备二段母胶备用；
3、终炼胶混炼工艺：60rpm，将二段母胶、5.0份炭黑N234、2.0份促进剂CZ、2.0份促进剂DPG、1.3份硫黄投入密炼机，加压60秒，提上顶栓，清扫，再加压120秒，温度105-110℃排胶。
实施例2
基本配方:SSBR2564S:96.3；BR9000:30；白炭黑165MP:76；有机硅烷偶联剂6.0；芳烃油:5；氧化锌:3.5；硬脂酸:2.0；防老剂4020:2；防护蜡:2.0；白炭黑165MP:5.0；促进剂CZ:2.0；DPG:2.0；硫黄:1.3。
制备工艺:采用密炼机混炼，密炼机为BR1600。
1、一段胶混炼工艺：90rpm，将96.3份SSBR2564S、30份BR9000投入密炼机，加压30秒，将76.0份白炭黑、6.0份有机硅烷偶联剂、5.0份芳烃油投入密炼机，混炼60秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度155-165℃排胶，制备一段母胶备用；
2、二段胶混炼工艺：75rpm，将一段母胶投入密炼机，加压30秒，将5.0份芳烃油、3.5份氧化锌、2.0份硬脂酸、2.0份防老剂4020、2.0份防护蜡投入密炼机加压30秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度145-155℃排胶，制备二段母胶备用；
3、终炼胶混炼工艺：60rpm，将二段母胶、5.0份白炭黑165MP、2.0份促进剂CZ、2.0份促进剂DPG、1.3份硫黄投入密炼机，加压60秒，提上顶栓，清扫，再加压120秒，温度105-110℃排胶。
实施例3
基本配方:SSBR2564S:96.3；BR9000:30；白炭黑165MP:73；有机硅烷偶联剂6.0；芳烃油:5；氧化锌:3.5；硬脂酸:2.0；防老剂4020:2；防护蜡:2.0；炭黑N234:8.0；促进剂CZ:2.0；DPG:2.0；硫黄:1.3。
制备工艺:采用密炼机混炼，密炼机为BR1600。
1、一段胶混炼工艺：90rpm，将96.3份SSBR2564S、30份BR9000投入密炼机，加压30秒，将73.0份白炭黑、6.0份有机硅烷偶联剂、5.0份芳烃油投入密炼机，混炼60秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度155-165℃排胶，制备一段母胶备用；
2、二段胶混炼工艺：75rpm，将一段母胶投入密炼机，加压30秒，将5.0份芳烃油、3.5份氧化锌、2.0份硬脂酸、2.0份防老剂4020、2.0份防护蜡投入密炼机加压30秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度145-155℃排胶，制备二段母胶备用；
3、终炼胶混炼工艺：60rpm，将二段母胶、8.0份炭黑N234、2.0份促进剂CZ、2.0份促进剂DPG、1.3份硫黄投入密炼机，加压60秒，提上顶栓，清扫，再加压120秒，温度105-110℃排胶。
实施例4
基本配方:SSBR2564S:96.3；BR9000:30；白炭黑165MP:73；有机硅烷偶联剂6.0；芳烃油:5；氧化锌:3.5；硬脂酸:2.0；防老剂4020:2；防护蜡:2.0；白炭黑165MP:8；促进剂CZ:2.0；DPG:2.0；硫黄:1.3。
制备工艺:采用密炼机混炼，密炼机为BR1600。
1、一段胶混炼工艺：90rpm，将96.3份SSBR2564S、30份BR9000投入密炼机，加压30秒，将73份白炭黑、6.0份有机硅烷偶联剂、5.0份芳烃油投入密炼机，混炼60秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度155-165℃排胶，制备一段母胶备用；
2、二段胶混炼工艺：75rpm，将一段母胶投入密炼机，加压30秒，将5.0份芳烃油、3.5份氧化锌、2.0份硬脂酸、2.0份防老剂4020、2.0份防护蜡投入密炼机加压30秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度145-155℃排胶，制备二段母胶备用；
3、终炼胶混炼工艺：60rpm，将二段母胶、8份白炭黑165MP、2.0份促进剂CZ、2.0份促进剂DPG、1.3份硫黄投入密炼机，加压60秒，提上顶栓，清扫，再加压120秒，温度105-110℃排胶。
对比例2
基本配方:SSBR2564S:96.3；BR9000:30；炭黑N234:72；芳烃油:5；氧化锌:3.5；硬脂酸:2.0；防老剂4020:2；防护蜡:2.0；促进剂CZ:2.0；DPG:2.0；硫黄:1.3。
制备工艺:采用密炼机混炼，密炼机为BR1600。
1、一段胶混炼工艺：90rpm，将96.3份SSBR2564S、30份BR9000投入密炼机，加压30秒，将72份炭黑N234，混炼60秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度155-165℃排胶，制备一段母胶备用；
2、二段胶混炼工艺：75rpm，将一段母胶投入密炼机，加压30秒，将5.0份芳烃油、3.5份氧化锌、2.0份硬脂酸、2.0份防老剂4020、2.0份防护蜡投入密炼机加压30秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度145-155℃排胶，制备二段母胶备用；
3、终炼胶混炼工艺：60rpm，将二段母胶、2.0份促进剂CZ、2.0份促进剂DPG、1.3份硫黄投入密炼机，加压60秒，提上顶栓，清扫，再加压120秒，温度105-110℃排胶。
实施例5
基本配方:SSBR2564S:96.3；BR9000:30；炭黑N234:68；；芳烃油:5；氧化锌:3.5；硬脂酸:2.0；防老剂4020:2；防护蜡:2.0；炭黑N234:4.0；促进剂CZ:2.0；DPG:2.0；硫黄:1.3。
制备工艺:采用密炼机混炼，密炼机为BR1600。
1、一段胶混炼工艺：90rpm，将96.3份SSBR2564S、30份BR9000投入密炼机，加压30秒，将68.0份炭黑N234、5.0份芳烃油投入密炼机，混炼60秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度155-165℃排胶，制备一段母胶备用；
2、二段胶混炼工艺：75rpm，将一段母胶投入密炼机，加压30秒，将5.0份芳烃油、3.5份氧化锌、2.0份硬脂酸、2.0份防老剂4020、2.0份防护蜡投入密炼机加压30秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度145-155℃排胶，制备二段母胶备用；
3、终炼胶混炼工艺：60rpm，将二段母胶、4份炭黑N234、2.0份促进剂CZ、2.0份促进剂DPG、1.3份硫黄投入密炼机，加压60秒，提上顶栓，清扫，再加压120秒，温度105-110℃排胶。
实施例6
基本配方:SSBR2564S:96.3；BR9000:30；炭黑N234:68；芳烃油:5；氧化锌:3.5；硬脂酸:2.0；防老剂4020:2；防护蜡:2.0；白炭黑165MP:4.0；促进剂CZ:2.0；DPG:2.0；硫黄:1.3。
制备工艺:采用密炼机混炼，密炼机为BR1600。
1、一段胶混炼工艺：90rpm，将96.3份SSBR2564S、30份BR9000投入密炼机，加压30秒，将68份炭黑N234、5.0份芳烃油投入密炼机，混炼60秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度155-165℃排胶，制备一段母胶备用；
2、二段胶混炼工艺：75rpm，将一段母胶投入密炼机，加压30秒，将5.0份芳烃油、3.5份氧化锌、2.0份硬脂酸、2.0份防老剂4020、2.0份防护蜡投入密炼机加压30秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度145-155℃排胶，制备二段母胶备用；
3、终炼胶混炼工艺：60rpm，将二段母胶、4.0份白炭黑165MP、2.0份促进剂CZ、2.0份促进剂DPG、1.3份硫黄投入密炼机，加压60秒，提上顶栓，清扫，再加压120秒，温度105-110℃排胶。
如下：表3为本发明的橡胶复合物配方表(单位为重量份)，表4为对比例与实施例硫化胶性能比较数据。
表3：橡胶复合物配方表(单位为重量份)
Figure BDA0002146436420000091
Figure BDA0002146436420000101
表4对比例1-2与实施例1-6硫化胶性能比较
Figure BDA0002146436420000102
对比例与实施例1数据分析：实施例的硬度、定伸应力、复合模量G’、撕裂强度、磨耗性能明显高于对比例。硬度、定伸应力都是表征材料刚性的重要指标，两者均表示硫化胶产生一定形变所需要的力，硬度与小的压缩形变有关，而定伸应力则与较大的拉伸形变有关。
实施例1部分炭黑终炼加入形成的包容胶增多及硫化胶的各项异性加大，使硫化胶的硬度、定伸应力明显高于对比例。橡胶的撕裂是由于材料中的裂纹或裂口受力时迅速扩大开裂而导致破坏的现象，是衡量橡胶制品抵抗破坏能力的特征指标之一。实施例1部分白炭黑终炼加入使硫化胶的各项异性加大，裂纹尖端的钝化支化增强，这能够阻止或减缓裂纹扩展，使裂纹扩展的路径发生改变，裂纹的路径更曲折、多变，要扩展裂纹需要更大的作用力，进而使硫化胶的撕裂性能提高，实施例1的撕裂强度明显高于对比例，说明实施例1的抗撕裂性能更强。耐磨耗性表征硫化胶抵抗摩擦力作用下因表面破坏而使材料损耗的能力，实施例1部分炭黑终炼加入能够提高磨耗性能，是硬度提高、定伸应力增加、撕裂性能改善共同作用的结果。由于硬度、定伸应力增加相同外力下形变量小，变形小，降低磨耗量，同时撕裂性能提高抗破坏能力增强。
模量是指材料在受力状态下应力与应变之比，弹性模量可视为衡量材料产生弹性形变难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，也就是在一定的应力下，发生弹性形变越小。表3实施例1的弹性模量明显高于对比例1，说明在终炼阶段加入部分填料能够增加模量。
实施例2与实施例1不同之处仅在于，在终炼阶段加入与实施例1终炼阶段炭黑N234相同份数的白炭黑165MP，从表4数据看，同样能达到提高硬度、增加模量改善抗撕裂性能的效果。
表3实施例3、4在填料用量总量不变的基础上，减少母炼阶段填料加入量，增加终炼阶段填料用量，表4数据实施例3、4与对比例1相比，同样能够达到提高硬度、增加模量改善撕裂性能。
表3对比例2、实施例5、实施例6是在母炼阶段加入炭黑N234，终炼阶段加入炭黑、白炭黑，表4数据显示：实施例5、实施例6的硬度、模量G*、撕裂强度显著优于对比例2，并且硫化胶的磨耗指数增加，耐磨性能提高。
以上实施方案仅用于说明而非限制本发明的技术方案。不脱离本发明精神的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶混炼加工工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：(1)母炼胶工艺：将橡胶与炭黑和/或白炭黑、硅烷偶联剂、软化剂、活化剂、防老剂进行两段混炼制成母炼胶；(2)终炼胶工艺：母炼胶、炭黑和/或白炭黑、硫化剂、促进剂混炼制成终炼胶；
所述炭黑和/或白炭黑以橡胶100质量份计，炭黑和/或白炭黑用量为5～120份，偶联剂用量为白炭黑的0.5wt％～20wt％；所述橡胶包含天然橡胶和/或合成橡胶；所述炭黑为任意炭黑，所述白炭黑为任意白炭黑；所述硅烷偶联剂包括双-[三乙氧基丙基硅烷]-四硫化物和二硫化物、3-硫氰基丙基-三乙氧基硅烷、Y-巯基三甲氧基硅烷；所述软化剂为油，所述油包括石油系的芳烃油或环烷油；所述活化剂为金属氧化物和脂肪酸组合以及脂肪酸金属皂盐一种或多种；所述防老剂包括胺类防老剂、喹啉类防老剂、苯并咪唑类防老剂、防护蜡一种或多种；所述促进剂包括次磺酰胺类促进剂、噻唑类促进剂、秋兰姆类促进剂、胍类促进剂或它们的组合，硫化剂包括硫黄、不溶性硫黄、充油硫黄、硫黄给予体或它们的组合；
所述偶联剂用量为白炭黑的1wt％～15wt％；所述炭黑STSA比表面积为30～180m2/g；所述白炭黑为沉淀法白炭黑，比表面积为50～250m2/g；
所述的一种提高硬度、增加模量、改善抗撕裂性能的橡胶混炼加工工艺，包括以下步骤：a)一段母炼胶混炼：橡胶与炭黑和/或白炭黑、硅烷偶联剂在密炼机中混炼，转速为20～90rpm，混炼时间为1～10min，排胶温度145℃～165℃；b)将工艺步骤a)生产的一段母炼胶在密炼机中混合0.5min～3min，加入软化剂、活化剂、防老剂，混炼转速为20～90rpm，混炼时间为1～10min，排胶温度120℃～160℃；c)终炼胶混炼：将工艺步骤b)生产的二段母炼胶与炭黑和/或白炭黑、硫化剂、促进剂在密炼机中混炼，转速为10～70rpm，混炼时间为1～8min，排胶温度低于115℃；
所述金属氧化物为氧化锌、氧化镁一种或多种；所述脂肪酸金属皂盐为硬脂酸锌、硼酸锌一种或多种；所述油的用量为0-10重量份；
所述a)步骤中，当橡胶与白炭黑、硅烷偶联剂在密炼机中混炼时，白炭黑为165MP，共76份，c)步骤中，炭黑N234/白炭黑165MP为5.0份；
所述a)步骤中，一段胶混炼工艺为90rpm，将96.3份SSBR2564S、30份BR9000投入密炼机，加压30秒，将76.0份白炭黑、6.0份有机硅烷偶联剂、5.0份芳烃油投入密炼机，混炼60秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度155-165℃排胶；
所述b)步骤中，混炼工艺为75rpm，将一段母胶投入密炼机，加压30秒，将5.0份芳烃油、3.5份氧化锌、2.0份硬脂酸、2.0份防老剂4020、2.0份防护蜡投入密炼机加压30秒，提上顶栓，清扫，加压30秒，再提上顶栓再加压30秒，温度145-155℃排胶，制备二段母胶备用；
所述c)步骤中，混炼工艺为60rpm，将二段母胶、5.0份N234炭黑、2.0份促进剂CZ、2.0份促进剂DPG、1.3份硫黄投入密炼机，加压60秒，提上顶栓，清扫，再加压120秒，温度105-110℃排胶。
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