NdBR用于SBR/NR/BR體系子午胎胎冠膠的配方研究*

劉偉銀，馬鳳云*，李志娟，宋玉萍，徐文清，姜新民

（1.新疆大學(xué)教育部石油天然氣精細(xì)化工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆烏魯木齊830046；2.獨(dú)山子石化設(shè)計(jì)研究院，新疆獨(dú)山子833600；3.新疆昆侖股份有限公司，新疆庫爾勒841011）

NdBR用于SBR/NR/BR體系子午胎胎冠膠的配方研究*

劉偉銀1，馬鳳云1*，李志娟1，宋玉萍2，徐文清2，姜新民3

（1.新疆大學(xué)教育部石油天然氣精細(xì)化工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆烏魯木齊830046；2.獨(dú)山子石化設(shè)計(jì)研究院，新疆獨(dú)山子833600；3.新疆昆侖股份有限公司，新疆庫爾勒841011）

采用均勻設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)了將NdBR用于SBR/NR/BR及白炭黑炭黑并用體系的子午線輪胎胎冠配方，用SAS統(tǒng)計(jì)回歸分析軟件對(duì)硫化膠主要物理機(jī)械性能進(jìn)行逐步回歸，得到性能與主要影響因素的回歸方程，并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)用其指導(dǎo)配方改進(jìn)。結(jié)果表明，采用均勻試驗(yàn)和SAS回歸分析得到的回歸方程可以較好的預(yù)測(cè)該配方體系硫化膠的性能，指導(dǎo)配方改進(jìn)。

NdBR；子午線輪胎；胎冠膠；逐步回歸

輪胎配方的組分眾多，進(jìn)行配方設(shè)計(jì)時(shí)多屬于多因素多水平試驗(yàn)，若進(jìn)行正交試驗(yàn)，試驗(yàn)因次數(shù)太多。進(jìn)行均勻試驗(yàn)，可以用較少的試驗(yàn)，在較大范圍內(nèi)獲得物理機(jī)械性能與主要影響因素之間的回歸方程，用其指導(dǎo)配方的調(diào)整和優(yōu)化，可以提高試驗(yàn)效率，節(jié)省成本[1]。

前人研究了生膠并用比對(duì)S-SBR/BR兩膠并用[2]和S-SBR/BR/NR三膠并用體系性能的影響[3]，得到了這2種純炭黑體系胎面膠性能與生膠并用比、炭黑、軟化油和其他填料之間的關(guān)系。但是在胎面膠中，添加適當(dāng)?shù)陌滋亢诳商岣吣z料的撕裂強(qiáng)度，改善耐磨性能、生熱性能，增大硬度、定伸應(yīng)力、回彈值和粘合力。本工作采用均勻設(shè)計(jì)法，將NdBR用于SBR/NR/BR及白炭黑炭黑并用體系的子午線輪胎胎面膠配方，定量研究膠料性能與5個(gè)主要影響因素（生膠A、生膠B、芳烴油、白炭黑和促進(jìn)劑）之間的關(guān)系，并進(jìn)行配方優(yōu)化。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要原材料

NdBR，獨(dú)山子石化公司提供；NR（天然橡膠），1#國(guó)產(chǎn)標(biāo)膠；SBR（丁苯橡膠），牌號(hào)1500E；其他材料為橡膠工業(yè)常用材料。

1.2 試驗(yàn)配方設(shè)計(jì)

依據(jù)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，橡膠配方的性能可用二次多項(xiàng)式擬合。本文主要研究胎冠膠性能與生膠A（X1）、生膠B（X2）、芳烴油（X3）、白炭黑（X4）和促進(jìn)劑CZ（X5）用量的關(guān)系。對(duì)于5因素試驗(yàn)，橡膠性能與影響因子的二次方程中最多有5個(gè)變量，試驗(yàn)次數(shù)應(yīng)大于21次。而經(jīng)逐步回歸的二次方程中變量往往少于5個(gè)。因此，實(shí)際的試驗(yàn)次數(shù)介于6～21之間?？紤]到工廠實(shí)際情況和盡量保證每次試驗(yàn)的平行性，選定試驗(yàn)次數(shù)為10次。

依據(jù)均勻設(shè)計(jì)法，選用U10*（108）表安排試驗(yàn)。各變量的初選變化范圍為：X10～40，X210～50，X38～17，X40～45，X51.6～2.0 phr。如表1所示，括號(hào)里的數(shù)值是各變量的實(shí)際用量。

表1 U10*（108）配方設(shè)計(jì)表Table 1 Formuladesigntable U10*（108）

1.3 試樣的制備

按照胎冠膠的常用混煉過程，在廣東汕頭化工橡膠機(jī)械廠XK-160雙滾筒開煉機(jī)上進(jìn)行混煉得到混煉膠試片，停放2 h后，按GB/T16584-1996在北京市友深電子儀器廠生產(chǎn)的C2000E型無轉(zhuǎn)子硫變儀測(cè)定正硫化時(shí)間T90（正硫化溫度143℃），在湖州宏橋橡膠機(jī)械有限公司生產(chǎn)的XLB-A型平板硫化儀上進(jìn)行硫化成型，停放過夜。

1.4 硫化膠物理機(jī)械性能的測(cè)試

試驗(yàn)中所采用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及所對(duì)應(yīng)的測(cè)試儀器如表2所示。

表2 測(cè)試方法Table 2 Testing methods

2 結(jié)果與討論

2.1 物理機(jī)械性能測(cè)定結(jié)果及分析

表3給出了硫化膠相關(guān)物理機(jī)械性能的代碼和依據(jù)文獻(xiàn)[1]中對(duì)硫化膠主要物理機(jī)械性能的要求。

表3 硫化膠主要物機(jī)性能限定條件表Table 3 Desiredmechanicalpropertiesoftire-crownvulcanizate

表4給出了各配方在T90和143℃硫化后，硫化膠的各項(xiàng)物理機(jī)械性能。

由表4可知，A7配方的各項(xiàng)性能均能滿足表3中子午線輪胎胎冠的要膠要求。

表4 硫化膠物理機(jī)械性能表Table 4 Mechanical properties of vulcanizate

2.2 回歸方程的擬合

采用SAS統(tǒng)計(jì)分析軟件，對(duì)表4中硫化膠主要物理機(jī)械性能進(jìn)行逐步回歸，結(jié)果如式（1）—（10）：

3 回歸方程的預(yù)測(cè)可靠性驗(yàn)證

3.1 驗(yàn)證配方設(shè)計(jì)

根據(jù)表3的性能要求及回歸方程，以A7為基礎(chǔ)，縮小變量范圍，優(yōu)化配方，設(shè)計(jì)了如表5所示驗(yàn)證試驗(yàn)配方。

表5 驗(yàn)證試驗(yàn)配方Table 5 Verifying tests of recipes

3.2 驗(yàn)證配方試驗(yàn)結(jié)果與分析

B1-B5配方預(yù)測(cè)值與T90和143℃硫化后實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比如表6所示。

由表6可知，所設(shè)計(jì)的驗(yàn)證配方硫化膠的主要物理機(jī)械性能都能較好的滿足性能要求，且預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值相對(duì)誤差基本上能滿足±10%的輪胎配方實(shí)驗(yàn)誤差要求。這表明由均勻設(shè)計(jì)及SAS擬合的回歸方程能夠較好的預(yù)測(cè)該體系配方的物理機(jī)械性能。

5 結(jié)論

（1）采用均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)，利用U10*（108）設(shè)計(jì)了A1-A10配方，通過SAS統(tǒng)計(jì)回歸分析，可以很好地建立SBR-BR-NR體系白炭黑與炭黑并用子午線輪胎胎冠硫化膠的物理機(jī)械性能與5個(gè)重要影響因素（生膠NdBR、生膠SBR、白炭黑、芳烴油油、促進(jìn)劑）之間的經(jīng)驗(yàn)回歸方程。

表6 驗(yàn)證配方硫化膠物理機(jī)械性能預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)值Table 6 Verifying tests of predicted&measuredmechanical properties of vulcanizate

（2）以A7配方為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行的回歸方程可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果表明，采用均勻試驗(yàn)U10*（108）所建立的性能-變量模型可以較好地預(yù)測(cè)胎面膠的物理機(jī)械性能,可為SBR-BR-NR體系胎面膠的配方調(diào)整提供指導(dǎo)。

致謝：本工作得到新疆昆侖股份有限公司技術(shù)管理中心及有關(guān)人員的大力支持和幫助，特此致謝。

[1]張安強(qiáng)，林雅鈴，王煉石，等.均勻設(shè)計(jì)在子午線輪胎胎面膠配方體系中的應(yīng)用[J].橡膠科技市場(chǎng)，2006，20：18-20.

[2]張建明，趙素和，張永，等.均勻設(shè)計(jì)方法在S-SBR-BR二元共混胎面膠配方設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].橡膠工業(yè)，2001，49（4）：201-204.

[3]段詠欣，趙素和，張建明.均勻設(shè)計(jì)方法在S-SBR-NR-BR三元共混胎面膠配方設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].橡膠工業(yè)，2002，49（5）：267-271.

Study of SBR/NR/BR Radial Ply Tire Crown Formula With NdBR

LIU Yin-wei1，MA Feng-yun1*，LIZhi-juan1，SONGYu-ping2，XU Wen-qing2，JIANGXin-min3

（1.Key Lab.of Oil&Gas Fine Chemicals，Ministry of Education，Xinjiang University，Xinjiang Urumqi 830046，China；2.Dushanzi Institute of Petrochemical Industry Company，Xinjiang Dushanzi 833600，China；3.Xinjiang KunlunCo.，Ltd，Xinjiang Korla841000，China）

Uniform design method was used to design SBR/NR/BR radial ply tire crown formula with NdBR，carbon blackandsilica.Stepwise regressionanalysis of mainphysical andmechanical properties of vulcanizate was carried out with SAS regression analysis software，regression equation of properties and main influence factors was obtains，then the regression equation was verified and the formula was improved with its guidance.The results show that the regression equation can predict the vulcanizate’s properties of the system very well，and guide to improve the vulcaniz ate formula.

NdBR；Radial ply tire；Tire crown；Stepwise regression

TQ330

A

1671-0460（2010）04-0375-03

2010-03-24

劉偉銀（1984-），女，湖南湘潭人，碩士研究生，化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)，已公開發(fā)表論文1篇。E-mail：liuweiyin8441@sina.com。

馬鳳云（1955-），新疆哈密人，教授，碩士生導(dǎo)師。Tel：0991-4556660，E-mail：ma_fy@126.com。