轮胎制造的常规生产环节里,OBSH发泡剂一般来说都会用到气密层、胎面底胶这类部件里,主要作用是帮部件减重,也能降低成品的滚动阻力,不少轮胎生产工厂反馈,成品走完硫化流程之后,会出现泡孔分布不均、气泡互相合并甚至局部生成大孔的问题,直接就把生产的废品率拉高了,很多时候哪怕换了好几个不同供应商的粉体发泡剂,这类问题还是会存在,这往往不是发泡剂本身的氮气释放量达不到要求,而是整个配方体系里的发泡进程和硫化进程的同步性出了偏差。

粉体OBSH发泡剂能不能在胶料里均匀分散,其实是决定泡孔结构的第一道关卡,要是发泡剂颗粒团聚成了直径偏大的团块,局部的氮气释放密度就会异常集中,形成少数几个膨胀能力很强的中心,最后出来的气泡数量少,直径还偏大,除此之外,活性氧化锌作为硫化活化剂,如果它自身的粉体分散效果不好,还会在胶料里形成局部硫化速率过快的区域,这片区域的胶料会提前交联锁定,直接阻碍后续的发泡膨胀,进一步让泡孔出现畸形的问题。

轮胎部件OBSH发泡出现气泡缺陷?核心原因可能在配方匹配-1

一般来说把OBSH发泡剂和活性氧化锌、促进剂提前做成预分散母胶粒,是很常用的有效复配方案,这类母胶粒是用特定的聚合物做载体做成的规则颗粒,粒径的一致性很高,在混炼的过程里更容易被设备的剪切力撕碎,均匀分散开,相当于把发泡核分配到更多、更小的点位上,要是用大颗粒的分散体系,相邻泡孔之间的隔膜很容易撕裂,先出现并泡的情况,最后就会导致气泡合并,换成小颗粒的分散体系之后,泡孔可以独立生长,最后生成细密均匀的封闭气孔。

轮胎部件OBSH发泡出现气泡缺陷?核心原因可能在配方匹配-2

分散性解决的只是发泡起点的问题,硫化和发泡的时间匹配关系,才是决定整个发泡过程走向的核心,OBSH发泡剂的分解温度通常在150℃-170℃之间,和行业里常用硫化体系的硫化温度本身就有重叠区间,要是硫化诱导期太短,胶料在发泡剂还没充分分解的时候就已经高度交联,直接限制了气泡的膨胀空间,最后得到的就是发气量偏低、泡孔壁偏厚重的结构,反过来,要是硫化起步的速度太慢,发泡膨胀就会占主导地位,泡孔壁被过度拉伸之后很容易破裂,最后就会形成开孔或者气泡塌陷的问题。

针对轮胎的常规硫化工艺特点,通常情况下需要调整促进剂和硫化剂的比例,让焦烧时间也就是t10略大于发泡剂的分解半衰期,保证气体刚开始释放的时候,胶料还处在可以流动的低黏度状态,这个实际调试的过程,不是简单的增加或者减少某一种促进剂的用量,而是要综合评估氧化锌的反应活性,促进剂的搭配组合,还有硫化剂的具体用量,比如活性偏高的氧化锌,就可以适当降低促进剂的用量,让硫化速率曲线变得更平缓,给气泡生长留出更充足的时间窗口。

轮胎部件OBSH发泡出现气泡缺陷?核心原因可能在配方匹配-3

不同的轮胎部件,对应的气泡问题成因不一样,选型的侧重方向也各有区别,胎面底胶的发泡需求是要均匀闭孔,降低生热,复配的时候就要重点关注母胶粒形态的OBSH搭配高分散活性氧化锌,保证泡孔互相独立,气密层的要求是微泡结构,优先保障气密性,就要重点控制发泡剂的粒径细度,搭配缓速硫化体系使用,三角胶的要求是尺寸稳定,同时兼顾刚性,就要适当降低发泡剂的用量,用复配合成促进剂来稳定焦烧时间,垫带的需求偏向低成本填充,就可以考虑用低纯度的复配粉体方案,搭配充分的混炼工艺来生产。

很多工程师碰到气泡缺陷的第一反应,就是直接加大发泡剂的用量,这么做往往会适得其反,只提高发泡剂的浓度,却不同步调整分散性和硫化窗口,只会放大局部团聚的负面效果,反而出现更多的大气泡,合理的改善路径一般是把粉体OBSH换成预分散母胶粒,或者额外增加一段专门用来分散发泡剂的混炼工序,还要复核活性氧化锌在混炼过程里的实际分散状态,必要的时候可以选用经过表面处理的活性氧化锌,微调硫化体系的配方,让t10延长10%-15%,同时不会让正硫化时间被拉得太长,要是胶料的黏度本身偏高,还要同步考虑调整增塑剂的用量,降低熔体弹性对泡孔膨胀的束缚作用。

配方调整涉及到助剂的种类、用量、加工工艺的联动,变量本来就很多,不同轮胎部件对发泡精度、硫化平坦期的要求也存在不小的差异,要是需要结合您这边的具体配方、工艺要求和性能目标来评估对应的优化方案,完全可以联系杜巴化学的技术团队做进一步的沟通。