一、工程机械橡胶履带(丁苯橡胶基材)
配方优化:丁苯橡胶100份、炭黑N330 35份、加氢C5石油树脂10份、环烷油5份、硫磺1.8份、促进剂 CZ 2.0份、防老剂 4020 1.5份;
低温性能验证:-30℃时,橡胶的邵氏A硬度从65降至55,弹性模量降低45%,10万次往复曲挠(曲挠角度 ±30°)后,永久形变 12%,无裂纹;未添加树脂的对照组,-30℃硬度78,弹性模量高,5 万次曲挠后即出现裂纹;
实际应用效果:在我国东北 - 35℃严寒地区,该履带的启动阻力降低30%,使用寿命从6个月延长至 12 个月,无低温断裂失效现象。
二、军用雪地车橡胶履带(丁腈橡胶基材)
配方优化:丁腈橡胶(丙烯腈含量33%)100份、白炭黑25份、加氢C9石油树脂12份、防老剂1010 1.2份、硫化剂DCP 2.5份;
低温性能验证:-40℃时,橡胶的Tg降至-50℃以下,曲挠疲劳寿命(断裂前曲挠次数)从8万次提升至22万次,同时耐油性(浸泡在柴油中72小时,体积变化率<5%)满足军用要求;
实际应用效果:在极地-40℃环境下,履带曲挠灵活,无脆裂现象,行驶能耗较传统履带降低25%。
尽管加氢石油树脂在橡胶履带低温曲挠性改进中表现优异,仍面临一些挑战,同时存在广阔的优化空间:
一、当前挑战
高成本限制:加氢石油树脂的生产成本(尤其高加氢度树脂)较传统增塑剂(如芳烃油)高3-5倍,导致履带制造成本上升,限制其在中低端履带产品中的应用;
极寒环境适应性不足:在-45℃以下的极寒地区,现有加氢石油树脂的Tg仍无法满足需求(部分树脂Tg接近-60℃,但橡胶硫化后Tg会升高),橡胶仍可能出现轻微脆化;
与高性能填料的相容性:随着纳米填料(如碳纳米管、石墨烯)在橡胶中的应用,加氢石油树脂与纳米填料的界面结合机制尚未明确,可能出现分散不均问题,影响改进效果。
二、未来发展方向
低成本化改性:开发“C5/C9混合馏分加氢树脂”或“生物基加氢树脂”(以生物质裂解馏分为原料),降低生产成本,同时保持低温性能;
结构精准设计:通过分子模拟技术设计“低Tg-高刚性”平衡的树脂结构(如在分子链中引入长链烷基与刚性环己烷基团),使树脂在降低橡胶Tg的同时,不牺牲履带的承载强度;
多功能一体化:将加氢石油树脂与抗冻剂、耐磨剂复合,制备“多功能改性树脂”,实现“低温曲挠性-耐磨性-耐老化性”的同步提升,简化履带配方;
界面作用机制深化:通过原位表征技术(如低温原子力显微镜、动态力学分析)研究加氢树脂与橡胶、纳米填料的界面作用,为配方优化提供理论支撑。
加氢石油树脂通过“降低橡胶Tg、调控交联网络、增强界面结合”的协同机制,可显著改善橡胶履带的低温曲挠性,解决寒冷地区履带易脆裂、寿命短的问题,其与橡胶基材的高相容性、耐低温老化性,使其较传统增塑剂更适合恶劣低温工况。通过精准选型(匹配橡胶基材)、优化配方参数(分子量、添加量)及与其他助剂的协同,可在提升低温曲挠性的同时,兼顾履带的承载、耐磨等综合性能。未来随着低成本化与结构设计的突破,加氢石油树脂有望成为橡胶履带低温改性的核心助剂,推动寒冷地区工程机械、特种车辆的可靠性提升。
本文来源:河南向荣石油化工有限公司 http://www.upresinchem.com/