Page 104 - 《橡塑技术与装备》2024年12期

橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

1.2 主要设备和仪器 试验环境温度为（23±2）℃。试验前，所有部件
160 型试验用密炼机，东莞市桥联机械有限公 和设备在（23±2）℃环境中至少静置 24 h。试验开始时，
司； 1.5L 试验用开炼机，东莞市桥联机械有限公司 ； 将两位移测试仪置零，以 1~2 kN/s 速度均匀加载。分
P-50-2-PCD 平板硫化机，磐石油压工业（安徽） 别记录载荷加至 F 1 （20 kN）和 F 2 （70 kN）时加载
有限公司 ； M-3000FA 硫化仪，高铁检测仪器（东莞） 钢板的位移 D 1 、D 2 ，静刚度 K sta 用式（1）计算 ：
有限公司 ； CDT305 微机控制电子压力试验机，深圳 F 2 -F 1
K STA = （1）
市新三思材料检测有限公司 ； MTS830 力学测试与模 D 2 -D 1
重复上述试验两次，每次卸载后停留 1 min。以
拟仪，美特斯工业系统（中国）有限公司。
第三次试验值作为垫板静刚度。
1.3 试验配方
1.5.3 动刚度测试方法
基本配方 ： EPDM，100 份（质量，下同）；
试验环境温度为（23±2）℃。试验前，所有部件
ZnO，5 份；SA，2 份 ；MB。2 份；DCP，5 份；
和设备在（23±2）℃环境中至少静置 24 h。试验开始
促进剂 TAIC，2 份； S，0.5 ；其他助剂，6 份 ；填
时，将两位移测试仪置零，而后施加周期载荷 70~20
料，60 份。四种填料及不同粒径分别为炭黑，粒径
kN 的循环载荷，加载频率 4 Hz，载荷循环 1 000 次。
29/42/62 nm ；白炭黑，粒径 15/30/60 nm，陶土，粒
记录最后 100 次载荷循环并选取 10 个连续循环中实
径 0.02/2/10 μm ；碳酸钙，粒径 0.05/1/5 μm。
际施加的载荷 F 1a 、F 2a 和加载钢板位移 D 1a 、D 2a 。计
1.4 试样制备
算 10 个循环的 F 1a 、F 2a 、D 1a 、D 2a 的平均值，分别记
将密炼机初始设定温度为 60 ℃，转速 60 r/min ；
为 F 1 、F 2 、D 1 、D 2 ，动刚度用式（2）计算 ：
将生胶、活化剂、填料和石蜡油按顺序加料，总密炼
时间为 6 min，排胶温度约 140 ℃，排出的胶料在开 K DYN = F 2 -F 1 （2）
D 2 -D 1
炼机上薄通下片，冷却，然后在开炼机上加硫化剂和 1.5.4 动静刚度比
促进剂，混炼均匀后打三角包 5~7 次，薄通 3 次下片。 动静刚度比 ξ 是指动刚度与静刚度之比，见式（3）：
停放 8 h 后，用硫化仪测定在 170 ℃的硫化曲线，确 ξ= K DYN （3）
定 t 90 , 用平板硫化机对试样进行硫化成型，硫化条件 K STA
为 170 ℃ ×10 MPa×(t 90 +6 min)
2 结果与讨论
1.5 试样测试
2.1 填料种类及粒径对物理性能的影响
1.5.1 物理性能
由表 1 可以明显看出，使用补强填料炭黑和白炭
各项性能均按照最新国家标准进行测试。
黑时，垫板硬度、拉伸强度、拉断伸长率、压缩永久
1.5.2 静刚度测试方法
变形等力学性能远远高于填充填料陶土和碳酸钙。
表 1 不同填料垫板物理性能
炭黑粒径 /nm 白炭黑粒径 /nm 陶土粒径 /μm 碳酸钙粒径 /μm
项目
29 42 62 15 30 60 0.03 2.0 10.0 0.05 1.0 5.0
门尼黏度 /MV 56 52 49 48 49 53 44 43 43 43 44 44
硬度 / 邵尔 A 67 65 61 58 58 59 45 43 43 42 45 43
拉伸强度 /MPa 17.5 17.0 15.5 13.3 13.0 15.4 9.7 9.1 9.2 8.9 9.5 9.1
断裂伸长率 /% 340 327 332 411 396 321 256 248 241 234 247 229
压缩永久变形 /% 15.1 15.5 16.8 18.4 18.6 16.2 31.5 33.4 33.0 31.6 33.7 32.4

这是因为补强填料的粒径为纳米级，粒子具有更 由表 2 可以看出，补强型填料炭黑和白炭黑的粒
高的比表面积，与橡胶大分子链能形成更多的结合胶， 径对垫板动静刚度的影响有明显差别。随着炭黑粒径
力学性能优异。当然，使用填充填料时门尼较低，且 增大，动静刚度均呈现明显的下降趋势，动静刚度比
原材价格更便宜，因此在加工流动性和成本上比补强 也有所降低 ；而随着白炭黑粒径增大，动静刚度升高，
填料有较大优势。 动静刚度比增大。这是因为 ：炭黑粒径越小、比表面
2.2 炭黑和白炭黑粒径对垫板动静刚度比的 积越大，炭黑粒子对橡胶分子链有更强的吸附力而形
影响 成更多的结合胶，在外力作用下橡胶摩擦内耗现象越

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