轮胎发泡总起大孔?问题不在用量,在这些细节上
轮胎硫化的时候,明明发泡剂用量已经按配方称准了,却总冒出局部泡孔过大、泡孔分布不均的情况,甚至胶料表面还会起大包,很多配方工程师第一反应就是发泡剂加多了,可降完用量之后,密度是回升了,弹性却跟着下来了,反复调好几轮配方,问题还是时不时冒出来。一般来说,配方用量处在正常范围的时候,问题往往出在大家容易忽略的两个环节,就是助剂的分散效果,还有分解温度和硫化体系的时间匹配,我们就从这两个点出发,聊聊实际能用得上的调整方向。
轮胎胶料里的粉体助剂,分散过程本来就受剪切强度和混炼时间影响很大,要是大家的橡胶发泡剂使用方法只停留在按量称重、直接丢进密炼机的层面,完全没考虑发泡剂的初始形态,就很容易出状况,比如粉体粒度偏粗或者容易结团的情况,OBSH发泡剂虽然分解过程很平稳,可放到高粘度的橡胶基体里,要是团聚的颗粒没被充分打散,就会在胶料里形成好几个高浓度点,等胶料进了硫化机台升温之后,这些点的分解速度远快于周围区域,局部气体量瞬间爆发,就会形成尺寸不对的大孔,还有分散路径和填料分布不匹配的情况,有些工程师调整过混炼顺序,可要是把发泡剂和流动性差的炭黑一起投进去,发泡剂很容易被包裹在炭黑聚集体里,根本没法均匀散开。碰到这类情况,建议先排查混炼工艺里的分散时间和排胶温度,先确定问题到底是分散不足,还是助剂自身物性导致的,要是是后者的话,换成预分散母胶粒形态的发泡剂,就能省掉不少反复调整混炼工艺的精力。

发泡剂分解产生气体的时间点,必须落在橡胶交联诱导期里面,气体刚开始形成的时候,橡胶还没完全定型,气泡可以膨胀成均匀的小泡孔,等硫化程度加深,胶料的交联网络稳固之后,泡孔的形态就直接被冻结住了,要是发泡剂分解温度偏高,硫化体系又选了高活性促进剂,硫化诱导期比较短,发泡剂分解温度却没跟上,气体还没充分释放,交联反应已经开始推进,就会导致泡孔整体偏小,密度偏高,反过来要是发泡剂分解温度偏低,气体在胶料可塑度还很高的阶段就大量生成,气泡就会过分长大、互相合并,最后形成大孔或者通孔。轮胎配方设计的时候不能只盯着发泡剂和硫化剂的用量比例,还要看发泡剂的热分解曲线和硫化特性曲线的交叠区间,一般来说优质的OBSH发泡剂分解温度范围比较窄,在155–165℃区间里,能和大多数轮胎胎面配方、缓冲胶配方的硫化窗口良好配合,不过在高硫或者低硫体系里,还是要通过调整促进剂的品种或者用量,微调硫化速率,让气体生成和交联进程同步起来。
想要从根本上解决泡孔偏大的问题,可以先从分散环节入手,取硫化后的试片切面,用放大镜观察泡孔形态,要是所有气泡都偏大而且大小不一,大概率就是分散出了问题,要是只有局部出现孤立的超大泡孔,多半是局部聚集引起的,接下来可以测一下热分解和硫化特性,用硫化仪配合发泡剂热失重曲线,对比当前配方的硫化诱导期和发泡剂的有效分解释气期,看看两者有没有出现错位,通常情况下,那些混炼工艺已经相对固化,不想大幅改动现有工艺参数的轮胎厂,把粉体发泡剂替换成同成分的预分散母胶粒,就能一次性解决分散不均和批次波动两个难题,母胶粒在混炼的时候能更快融入橡胶,大大降低因为物理团聚引起的泡孔缺陷。平时也建议和助剂供应商保持技术层面的沟通,确认每批活性氧化锌的比表面积和表面活性是不是稳定,锌活性的波动会影响硫化速度,进而间接改变发泡剂的有效分解时间段。
分散性和工艺窗口都调对之后,胎面胶的泡孔平均直径可以稳定缩小约20%–30%,泡孔数量增加,分布也更均匀,实际的效果就是成品轮胎的压缩生热降低,动态疲劳寿命延长,同时单位重量的胶料可以做出更轻的胎面,降低成本的同时也不会牺牲性能,杜巴化学可以根据您的实际需求,提供配方改性与工艺改进的全流程技术支持,要是需要获取针对性的助剂选型建议与配方优化方向,可以联系杜巴化学技术团队。
