交聯(lián)劑WY988在天然橡膠膠料中的應(yīng)用研究

董凌波，呂丹丹

（三角輪胎股份有限公司，山東 威海 264200）

交聯(lián)劑WY988[1，6-雙（N，N′-二苯并噻唑氨基甲酰二硫）-己烷]分子中含有苯并噻唑基團(tuán)和后硫化穩(wěn)定性硫代己烷基團(tuán)，是一種新型高效復(fù)合交聯(lián)劑，國外同類產(chǎn)品名稱為交聯(lián)劑KA9188[1]。交聯(lián)劑WY988的結(jié)構(gòu)式如下：

交聯(lián)劑WY988既具有促進(jìn)劑的作用，又具有抗硫化返原劑的作用，在硫化膠中形成的交聯(lián)鍵不僅具有單硫鍵和雙硫鍵的穩(wěn)定性，而且具有多硫鍵的柔順性，有助于膠料形成穩(wěn)定的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，提高膠料的抗硫化返原性能[1-2]。

本工作以全鋼載重子午線輪胎胎面基部膠為例，考察交聯(lián)劑WY988在天然橡膠（NR）膠料中的應(yīng)用，并與國外同類產(chǎn)品交聯(lián)劑KA9188進(jìn)行對比。

1 實驗

1.1 主要原材料

NR，牌號SMR20，馬來西亞產(chǎn)品；炭黑N375，山東貝斯特化工有限公司產(chǎn)品；白炭黑，山東振興化工有限公司產(chǎn)品；交聯(lián)劑WY988，上海麒祥化工有限公司產(chǎn)品；交聯(lián)劑KA9188，進(jìn)口產(chǎn)品。

1.2 主要設(shè)備與儀器

GK320型密煉機(jī)，德國克虜伯公司產(chǎn)品；XK-160型開煉機(jī)，沈陽橡膠機(jī)械有限公司產(chǎn)品；MDR2000型無轉(zhuǎn)子硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；TS-2000M型電子拉力機(jī)，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品；5109型彈性試驗儀，德國Zwick/Roell公司產(chǎn)品；動態(tài)力學(xué)分析儀（DMA），美國TA公司產(chǎn)品。

1.3 配方

試驗采用的全鋼載重子午線輪胎胎面基部膠配方見表1。

表1 配方 份

1.4 試樣制備

膠料混煉分兩段進(jìn)行。一段混煉在密煉機(jī)中進(jìn)行，密煉機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為50 r·min-1，密煉室初始溫度為60 ℃，混煉工藝為：NR→壓壓砣→提壓砣→炭黑、白炭黑和小料→壓壓砣→提壓砣→壓壓砣→排膠（160 ℃）。二段混煉在開煉機(jī)上進(jìn)行，混煉工藝為：一段混煉膠混煉2 min→硫黃、促進(jìn)劑和交聯(lián)劑→混煉3 min→薄通5次→下片。

1.5 性能測試

（1）膠料物理性能按照相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。

（2）動態(tài)力學(xué)性能測試。拉伸模式測試條件：頻率10 Hz，靜態(tài)應(yīng)變5%，動態(tài)應(yīng)變5%，升溫速率3 ℃·min-1，溫度30～80 ℃。剪切模式測試條件：頻率10 Hz，應(yīng)變1%，升溫速率3 ℃·min-1，溫度20～80 ℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 膠料硫化特性和物理性能

膠料的硫化特性和物理性能見表2。從表2可以看出，與未添加交聯(lián)劑的K1配方膠料相比，分別采用交聯(lián)劑WY988和KA9188部分替代促進(jìn)劑NS的K2和K3配方膠料的FL，F(xiàn)max和F40增大，t10和t90縮短，硫化返原率大幅減小，這表明交聯(lián)劑WY988與KA9188既能起促進(jìn)劑的作用，又能起抗硫化返原劑的作用；采用交聯(lián)劑WY988的膠料與采用KA9188的膠料硫化特性和抗硫化返原性能基本相當(dāng)。

從表2還可以看出：與K1配方膠料相比，熱老化前后K2和K3配方膠料的硬度和拉伸強(qiáng)度相當(dāng)，定伸應(yīng)力增大，拉斷伸長率和撕裂強(qiáng)度降低，這是由于交聯(lián)劑WY988和KA9188提高了膠料的交聯(lián)密度所致；K2和K3配方膠料物理性能基本相當(dāng)，K2配方膠料回彈值較大。

表2 膠料的硫化特性和物理性能

2.2 動態(tài)力學(xué)性能

膠料的損耗因子（tanδ）-溫度（T）掃描曲線見圖1。從圖1（a）可以看出，在拉伸模式下，與K1配方膠料相比，K2和K3配方膠料在整個溫度掃描范圍內(nèi)的tanδ均較小，采用交聯(lián)劑WY988的K2配方膠料tanδ最小。這表明兩種交聯(lián)劑均有助于降低膠料生熱，其中交聯(lián)劑WY988對降低膠料生熱的作用比交聯(lián)劑KA9188大。從圖1（b）可以看出，在剪切模式下，與K1配方膠料相比，K2配方膠料在整個溫度掃描范圍內(nèi)的tanδ較小，而K3配方膠料的tanδ較大，也說明了交聯(lián)劑WY988降低膠料生熱的作用比交聯(lián)劑KA9188大。

圖2 膠料的tanδ-溫度掃描曲線

3 結(jié)論

（1）與未采用交聯(lián)劑的膠料相比，采用交聯(lián)劑WY988的膠料與采用KA9188的膠料硫化速度快，定伸應(yīng)力大，但拉斷伸長率和撕裂強(qiáng)度較低。

（2）采用交聯(lián)劑WY988的膠料與采用KA9188的膠料硫化特性、抗硫化返原性能和物理性能基本相當(dāng)。

（3）采用交聯(lián)劑WY988與KA9188的膠料在拉伸模式下的tanδ均較小，有利于降低膠料生熱。交聯(lián)劑WY988對降低膠料生熱的作用比交聯(lián)劑KA9188大。

（4）交聯(lián)劑WY988與KA9188均兼具促進(jìn)劑和抗硫化返原劑的作用，均可部分替代促進(jìn)劑NS用于NR膠料。