預(yù)分散母粒在全鋼載重子午線輪胎胎面膠中的應(yīng)用

崔玉葉

（江蘇通用科技股份有限公司，江蘇 無(wú)錫 214199）

用開(kāi)煉機(jī)煉膠時(shí)，傳統(tǒng)的粉末助劑常掉入輥隙中；用密煉機(jī)煉膠時(shí)，粉末助劑易掉入卸料門縫隙中。粉末助劑在煉膠過(guò)程中的質(zhì)量損失會(huì)影響膠料性能，并污染工作環(huán)境。

助劑預(yù)分散母粒是粉末助劑與高聚物等混合造粒而制成的環(huán)保產(chǎn)品。預(yù)分散母粒易稱量，煉膠過(guò)程中無(wú)粉塵，損失量小，分散均勻，可提高膠料的性能[1-2]。

本工作將硫黃、促進(jìn)劑和防焦劑的預(yù)分散母粒用于全鋼載重子午線輪胎胎面膠中，并與傳統(tǒng)粉末助劑對(duì)比，研究其對(duì)胎面膠性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），牌號(hào)RSS3，泰國(guó)產(chǎn)品；炭黑N234，江西黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰井a(chǎn)品；白炭黑，牌號(hào)Newsil 175FFG，確成硅化學(xué)股份有限公司產(chǎn)品；預(yù)分散母粒硫黃-80，山東尚舜化工有限公司產(chǎn)品；預(yù)分散母粒促進(jìn)劑NS-80和防焦劑CTP-80，山東陽(yáng)谷華泰化工股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

生產(chǎn)配方：NR 100，炭黑/白炭黑 55.5，防老劑 4.5，粉末硫黃/促進(jìn)劑NS/防焦劑CTP 2.65，其他 10.5。

試驗(yàn)配方：除用3.32份預(yù)分散母粒硫黃-80/促進(jìn)劑NS-80/防焦劑CTP-80替代2.65份粉末硫黃/促進(jìn)劑NS/防焦劑CTP外，其他組分和用量與生產(chǎn)配方相同。

1.3 主要設(shè)備與儀器

KD-1-5型1 L密煉機(jī)，利拿機(jī)械工業(yè)股份有限公司產(chǎn)品；XK-160型開(kāi)煉機(jī)，無(wú)錫雙象橡塑機(jī)械有限公司產(chǎn)品；BB430型密煉機(jī)，日本神戶制鋼產(chǎn)品；GK255型密煉機(jī)，湖南益陽(yáng)橡膠塑煉機(jī)械集團(tuán)有限公司產(chǎn)品；XLB-D 500×500型平板硫化機(jī)，浙江湖州東方機(jī)械有限公司產(chǎn)品；MV2000型門尼粘度儀和MDR2000型硫化儀，美國(guó)阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；LX-A型邵氏硬度計(jì)，上海六菱儀器廠產(chǎn)品；5943型（1 kN）電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，英斯特朗（上海）試驗(yàn)設(shè)備貿(mào)易有限公司產(chǎn)品；MH-74型阿克隆磨耗試驗(yàn)機(jī)，高鐵檢測(cè)儀器（東莞）有限公司產(chǎn)品；401A型老化試驗(yàn)箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品。

1.4 混煉工藝

1.4.1 小配合試驗(yàn)

小配合試驗(yàn)?zāi)z料采用兩段混煉。一段混煉在KD-1-5型1 L密煉機(jī)中進(jìn)行，加料順序?yàn)椋篘R→小料→炭黑和白炭黑等。二段混煉在XK-160型開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行，加料順序?yàn)椋阂欢位鞜捘z→硫黃、促進(jìn)劑NS和防焦劑（粉末或預(yù)分散母粒）→薄通6次→下片。

1.4.2 大配合試驗(yàn)

大配合試驗(yàn)?zāi)z料采用4段混煉。一、二和三段混煉均在BB430型密煉機(jī)中進(jìn)行，密煉室初始溫度為120 ℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為50 r·min-1，壓砣壓力為0.5 MPa。一段混煉工藝為：NR→塑煉→炭黑和白炭黑等→壓壓砣→提壓砣→壓壓砣→排膠（155 ℃）；二段混煉工藝為：一段混煉膠→炭黑和小料→壓壓砣→提壓砣→壓壓砣→排膠（155 ℃）；三段混煉工藝為：二段混煉膠→壓壓砣→提壓砣→壓壓砣→排膠（150 ℃）。四段混煉在GK255型密煉機(jī)中進(jìn)行，密煉室初始溫度為90 ℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為25 r·min-1，壓砣壓力為0.4 MPa，混煉工藝為：三段混煉膠→硫黃、促進(jìn)劑和防焦劑（粉末或預(yù)分散母粒）→壓壓砣→提壓砣→壓壓砣→提壓砣→壓壓砣→提壓砣→壓壓砣→排膠（100 ℃）。

1.5 性能測(cè)試

膠料性能均按照相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化分析

預(yù)分散母粒的理化分析結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，預(yù)分散母粒硫黃-80、促進(jìn)劑NS-80和防焦劑CTP-80的理化性能滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 預(yù)分散母粒的理化分析結(jié)果

2.2 小配合試驗(yàn)

小配合試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的門尼粘度略低，硫化特性、拉斷永久變形和耐熱老化性能相當(dāng)，300%定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度總體提高，耐磨性能明顯提高。

表2 小配合試驗(yàn)結(jié)果

2.3 大配合試驗(yàn)

大配合試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。從表3可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的門尼粘度略低，硫化特性和耐熱老化性能相當(dāng)，硬度、300%定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度提高，拉斷永久變形減小，耐磨性能改善。大配合試驗(yàn)?zāi)z料性能與小配合試驗(yàn)?zāi)z料性能基本一致。同時(shí)，大配合試驗(yàn)?zāi)z料混煉時(shí)沒(méi)有助劑落入密煉機(jī)卸料門縫隙，終煉膠結(jié)團(tuán)性好，擠出胎面表面光滑，尺寸穩(wěn)定。

表3 大配合試驗(yàn)結(jié)果

2.4 成品輪胎性能

采用試驗(yàn)配方胎面膠試制了12.00R20 XR818全鋼載重子午線輪胎，并按照GB/T 4501—2008《載重汽車輪胎性能室內(nèi)試驗(yàn)方法》測(cè)試輪胎耐久性能，結(jié)果如表4所示。從表4可以看出，與生產(chǎn)輪胎相比，試驗(yàn)輪胎累計(jì)行駛時(shí)間和累計(jì)行駛里程較長(zhǎng)，耐久性能較好。

表4 成品輪胎耐久性能

3 結(jié)論

（1）在全鋼載重子午線輪胎胎面膠中，用預(yù)分散母粒硫黃、促進(jìn)劑和防焦劑替代傳統(tǒng)的粉末助劑，膠料的硬度、300%定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率、撕裂強(qiáng)度和耐磨性能提高，成品輪胎耐久性能改善。

（2）使用預(yù)分散母粒替代傳統(tǒng)粉末助劑，可以減小煉膠過(guò)程中助劑質(zhì)量損失，改善工作環(huán)境，提高膠料性能。