受洛陽機車廠的委托，開發TSJ-I型高效混粘土噴射機上的附件——橡膠摩擦板。噴射機工作時，由于橡膠板與鋼板在風壓(0.3MPa)的作用下做相對旋轉運動(滑動)，故要求橡膠板在耐磨性及強度等方面需滿足如下技術要求：拉伸強度≥20MPa，阿克隆磨耗≤0.03cm³/1.61 km，壓縮長久變形(100℃×22h，壓縮30%)≤40%，扯斷伸長率≥300%，邵A硬度75-80。橡膠摩擦板使用壽命應保證混粘土噴射機噴射混粘土400m³以上。

    1  實驗部分

    1.1  原材料

    NR：SCR5，云南農墾供銷公司；BR9001：燕山牌，燕山石化公司合成橡膠廠；HAF：天津海豚炭黑廠；二硫化鉬：石家莊市試劑廠；其他助劑均為市售工業品。

    1.2  儀器及設備

   冷輥開煉機：S(X)K-160A型，廣東湛江橡塑機械制造廠；25t平板硫化機：上海橡膠機械制造廠；電子拉力實驗機：DXLL10000型，上海化工裝備有限公司；XY-1橡膠硬度計：上海化工機械四廠；阿克隆磨耗實驗機：MH-74型，長沙儀表機床廠。

    1.3  性能測試

   (1)力學性能：拉伸強度、撕裂強度、邵爾A型硬度測試分別按相應國家標準(GB/T 528-1998，GB/T529-1999，GB/T 531-1999)測定。

   (2)阿克隆磨耗按GB/T1689-1998測定

   (3)靜態壓縮長久變形按GB/T1683-81測定，測試條件為100℃×22 h，壓縮30%。

    2  結果與討論

    2.1  NR/BR并用比對耐磨等性能的影響

   NBR由于腈基的存在具有較好的耐磨性，但它在動態應力下生熱大，熱會加速其老化而降低使用壽命。洛陽機車廠的該磨擦板原有配方就是采用NBR，雖然阿克隆磨耗小(0.03cm³/1.61km)，但使用壽命短(機器噴不到350m³混粘土就得更換橡膠板)。所以在新配方中選用了順丁膠。由于BR的大分子鏈柔順、生熱小、耐疲勞性優，而且其與炭黑結合結構具有高的熱機械穩定性，從而耐磨性高。但順丁膠的拉伸強度、撕裂強度低，加工性不好，適當并用天然膠可克服上述缺點。表1中列出了天然膠與順丁膠不同并用比對性能的影響。可以看出，隨天然膠用量增大，膠料的扯斷強度和伸長率變大，磨耗性降低；綜合考慮，并用比取50/50為宜。

    表1 NR/BR并用比對性能的影響¹⁾

 

性能指標	NR/BR
	0/100	70/30	50/50	30/70
硬度(邵A)	74	75	74	74
100%定伸應力/MPa	4.5	4.1	4.0	4.2
200%定伸應力/MPa	-	11.5	9.7	10.7
300%定伸應力/MPa	-	-	16.1	17.4
扯斷強度/MPa	12.3	17.4	19.1	21.0
扯斷伸長率/%	209	297	355	377
壓縮水久變形(100℃×22h)/%	26.1	29.0	32.9	34.4
阿克隆磨耗/[cm3·(1.61 km)-1]	0.0022	0.0122	0.0355	0.0724

    1)基礎配方：BR/NR100(并用比變量)，S 1.0，TT O.5，CZ1.5，防RD 1，SA 1.0，ZnO 5，HAF 60。

    2.2  硫化體系的選擇

   普通硫化體系、半有效硫化體系和有效硫化體系對硫化膠性能的影響如表2所示。S/TT/CZ為1.0/0.5/1.5時，硫化膠的綜合性能較好：壓縮長久變形和耐磨性較好，強度也較大。

    表2  硫化體系對硫化膠性能的影響¹⁾

 

性能指標	S/TT
	0.5/1.5	0.8/0.6	1.0/0.5	1.5/0.2
硬度(邵A)	74	73	74	75
100%定伸應力/MPa	5.1	4.1	4.0	5.1
300%定伸應力/MPa	15.3	15.7	16.1	17.4
扯斷強度/MPa	16.3	20.0	19.1	19.6
扯斷伸長率/%	312	386	355	335
壓縮長久變形(100℃×22h)/%	19.0	29.3	32.94	42.2
阿克隆磨耗/[cm3·(1.61 km)-1]	0.0447	0.0487	0.0355	0.0357

    1)基礎配方：BR/NR50/50，S/TT變量，CZ 1.5，防RD 1，SA1.0，ZnO 5，HAF 60。

    2.3  炭黑用量對膠料性能的影響

   采用增加炭黑用量的辦法可以提高膠料的硬度及耐磨性。表3列出了膠料性能隨炭黑用量增加的變化情況。炭黑用量增大，扯斷強度在65份時有個峰值；扯斷伸長率減小；壓縮長久變形、耐磨性及硬度增大。炭黑用量在65份時膠料性能滿足技術條件要求，故炭黑用量定為65份。

    表3  炭黑用量對性能的影響¹⁾

 

性能指標	炭黑用量/份
	60	65	70	80
硬度(邵A)	74	77	81	85
100%定伸應力/MPa	4.0	4.9	6.3	11.2
300%定伸應力/MPa	16.1	17.8	-	-
扯斷強度/MPa	19.1	21.2	19.5	16.5
扯斷伸長率/%	355	328	287	223
壓縮長久變形(100℃×24h)/%	32.9	35.0	38.9	40.4
阿克隆磨耗/[cm3·(1.61 km)-1]	0.0355	0.0286	0.0234	0.0086

    1)基礎配方：BR/NR 50/50，S1.0，TT 0.5，CZ 1.5，防RD 1，SA 1.0，ZnO 5，HAF變量。

    2.4  減磨劑的用量對膠料性能的影響

   減磨劑二硫化鉬對膠料磨耗性能的影響如表4所示。由表4可見，隨減磨劑二硫化鉬的加入量增大，阿克隆磨耗并沒有減小反而增大了。分析認為，可能減磨劑與NR和BR的相容性不好，界面結合不牢固，在粗糙的磨輪表面摩擦時易被磨下，所以該體系中加入二硫化鉬不能改善膠料的耐磨性。

    表4 二硫化鉬用量對膠料性能的影響¹⁾

 

性能指標	二硫化鉬用量(份)
	-	3	6	9
硬度(邵A)	77	77	78	78
100%定伸應力/MPa	4.9	5.1	5.3	5.6
300%定伸應力,/MPa	17.8	18.9	18.7	18.4
扯斷強度/MPa	21.2	23.3	23.0	22.8
扯斷伸長率/%	328	325	321	324
壓縮長久變形(100℃×24h)/%	0.0286	0.0457	0.0644	0.0881
阿克隆磨耗/[cm3·(1.61 km)-1]	35.0	38.6	39.1	39.0

    1)基礎配方：BR/NR 50/50，S1.0，TT 0.5，CZ 1.5，防RD 1，SA 1.0，ZnO 5，HAF 65

    2.5  應用試驗

   洛陽機車廠多種經營開發公司用筆者提供的混煉膠制備了25塊摩擦板，并裝車試用。實際使用中發現該配方的摩擦板明顯好于原配方膠料，噴射機噴射600m³以上才需更換橡膠摩擦板，達到設計要求。

    3  結論

   (1)NR/BR并用比在50/50時可獲得綜合性能較好的膠料。

   (2)二種硫化體系中S/T/CZ*佳用量為1.0/0.5/1.5。

   (3)HAF*佳用量為65份。

   (4)使用二硫化鉬不能減小該體系的磨耗量。