轮胎胶料的密炼混炼工序,直接决定填料分散程度、胶料均一性,同时影响后续挤出压延加工以及轮胎成品的力学、耐磨、抗疲劳性能。传统轮胎配方体系中,生胶与炭黑、白炭黑等补强填料界面相容性有限,密炼过程易出现填料团聚、吃料缓慢、胶料粘辊粘腔、局部过炼欠炼等问题,造成胶料批次差异大,给轮胎生产带来不稳定因素。加氢石油树脂经过加氢饱和处理,分子内部不饱和双键大幅减少,热稳定性能显著提升,作为改性助剂应用于轮胎胶料,能够改善填料浸润效果,优化胶料流动性与多相相容能力,提升整体混炼加工表现,广泛适配半钢子午胎、全钢载重胎的胶料制备工序。
加氢石油树脂改善混炼效果的首要机制,是对无机填料的润湿浸润作用。炭黑与白炭黑比表面积大,颗粒之间分子作用力强,单纯依靠橡胶大分子很难充分浸润填料表面,混炼阶段极易形成填料聚集体,聚集体残留在胶料内部会成为应力缺陷点,降低轮胎抗撕裂、耐磨性能。加氢石油树脂熔融温度适配轮胎密炼温度区间,密炼升温后树脂熔化为黏流态,可快速铺展包覆在填料颗粒表面,削弱填料颗粒之间的聚集作用力,帮助橡胶基体更好包裹填料,缩短密炼吃料时间,提升密炼设备的生产效率,减少填料团聚带来的胶料内在缺陷。
在胶料流动性与加工负荷层面,加氢石油树脂起到内部软化调节的效果。未加氢石油树脂含有大量不饱和双键,高温密炼条件下易发生热氧化降解,造成胶料粘度过度变化,增加焦烧风险。经过加氢改性之后,树脂热分解温度显著提高,在140‑180℃常规密炼温度下只发生物理熔融,不会出现分子裂解。熔融的树脂可以润滑橡胶分子链,适度降低胶料门尼黏度,减小胶料内摩擦阻力,缓解胶料粘连密炼机转子与腔壁的现象,降低设备运行负荷,让胶料出料状态更加均匀,减少局部过炼或者剪切不足的现象。
轮胎配方常采用多种生胶共混,不同橡胶极性差异较大,直接共混容易出现相分离,混炼后胶料内部相区粗大,影响成品动态性能。加氢石油树脂具备较宽的溶度参数区间,可以充当两相相容介质,提升不同橡胶相之间的界面结合强度,促使各橡胶组分均匀混合,缩小相区尺寸,让混炼后的胶料质地均一,无明显胶团颗粒,为后续挤出、压延、成型工序打下良好基础。对比芳烃油、环烷油等传统操作油,加氢石油树脂硫化后不易迁移析出,能够留存于橡胶网络之中,对胶料硬度、附着力、抗湿滑性能起到辅助增益。
实际工业化生产中,加氢石油树脂的投加时机与添加量需要严格把控,一般在密炼初炼阶段和补强填料同步投入,依靠机械剪切完成熔融分散。添加比例需要结合胶料种类、填料填充量开展小试验证,添加过量会造成胶料硬度过高,拉伸强度、耐磨性能反向下降。排胶温度同样需要管控,充分发挥其耐热优势,规避长时间超温引发的胶料热氧老化。
加氢石油树脂以优化混炼加工性能为主,不能替代硫化体系、补强填料的核心功能。混炼得到均一稳定的胶料,能够间接改善轮胎硫化之后的耐磨、抗撕裂、抗动态疲劳表现,降低填料分散不良带来的轮胎早期损坏概率。同时加氢处理之后树脂挥发性组分降低,高温混炼烟气更少,改善车间生产作业环境。
加氢石油树脂从填料润湿、胶料流动性改善、多橡胶体系相容多个维度优化轮胎胶料密炼混炼效果,缓解填料团聚、粘辊、吃料慢等加工痛点,稳定胶料批次品质,兼顾加工工艺与橡胶成品使用性能,是现代轮胎橡胶配方体系中十分重要的改性加工树脂。
本文来源:河南向荣石油化工有限公司 http://www.upresinchem.com/