SBR1712在工程機械輪胎胎面膠中的應(yīng)用

霍柱輝，盧南江，齊 婷，巫 超

（中國化工橡膠桂林輪胎有限公司，廣西 桂林 541805）

目前礦山自卸車一般使用18.00—25，14.00—24，13.00—25等規(guī)格工程機械輪胎，這類輪胎在苛刻路面上使用，主要損壞形式為肩空和胎面脫空，嚴(yán)重時整個胎面脫開，因此自卸車用工程機械輪胎胎面膠要求具有較好的耐磨性能和抗切割性能。工程機械輪胎胎面膠中一般都采用一定量的丁苯橡膠（SBR），與全天然橡膠（NR）胎面膠相比，添加SBR的胎面膠生熱稍高。而輪胎出現(xiàn)肩空和胎面脫層等質(zhì)量問題與車輛超載、行駛速度快、輪胎生熱高有很大的關(guān)系。分析認(rèn)為，降低胎面膠生熱是提高輪胎高速性能、減少肩空和脫層的有效措施[1]。傳統(tǒng)工程機械輪胎胎面膠一般采用非充油SBR，很少使用充油SBR。SBR1712是在100份SBR中填充37.5份高芳烴油而制成的。SBR1712用于胎面膠時，膠料的加工性能好，耐低溫屈撓性能、耐熱和耐老化性能優(yōu)良，抓著性能和耐磨性能優(yōu)異，生熱低，滯后損失小[2-3]。推測如果使用SBR1712替代非充油SBR1502用于胎面膠，將有利于降低胎面膠生熱而減少輪胎肩空和脫層質(zhì)量問題，同時保證胎面膠的耐磨性能和抗切割 性能。

本工作從降低胎面膠生熱的角度出發(fā)，探討SBR1712在自卸車用工程機械輪胎胎面膠中的 應(yīng)用。

1 實驗

1．1 主要原材料

NR，TSR 9710，云南昆明新高深橡膠有限公司產(chǎn)品；SBR，牌號1502和1712，中國石化齊魯分公司產(chǎn)品；炭黑N220，成都眾一化工銷售有限公司提供；白炭黑N975，山東聯(lián)科白炭黑有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

生產(chǎn)配方：NR 70，SBR1502 30，炭黑N220/ 白炭黑 57，氧化鋅/硬脂酸 8，芳烴油 7，防老劑 4.5，硫黃和促進劑 2.7，其他 3.5。

試驗配方：除了用充油SBR1712等量（以干膠計）替代非充油SBR1502外，其他組分及用量同生產(chǎn)配方。

1.3 主要設(shè)備與儀器

Φ160×320型開煉機，廣東省湛江機械廠產(chǎn)品；BB-2和BB370型密煉機，日本神戶制鋼公司產(chǎn)品；GK270型密煉機，上海昊華橡膠機械廠產(chǎn)品；XLB2Q型平板硫化機，浙江湖州宏圖機械有限公司產(chǎn)品；Rheometer 100S型硫化儀，美國孟山都公司產(chǎn)品；MV3000型門尼粘度試驗機和 GT-7012-A型阿克隆磨耗試驗機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品；微機控制拉力試驗機，廣西師范大學(xué)秀峰電器廠產(chǎn)品；RCC-I型橡膠動態(tài)切割試驗機，北京萬匯一方科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品；YS-25型壓縮試驗機，上海非金屬試驗機廠產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

小配合試驗?zāi)z料混煉分兩段進行。一段混煉在BB-2型密煉機中進行，混煉工藝為：生膠→提壓 砣活性劑和防老劑等小料炭黑和白炭 黑芳烴油清掃，壓壓砣排膠，停放4 h。二段混煉在開煉機上進行，混煉工藝為：一段混煉膠→過輥5次→硫黃和促進劑→薄通5次→過輥3次→左右各割刀3次→出片（總混煉時間為6 min）。

大配合試驗?zāi)z料混煉分兩段進行。一段混煉在BB370型密煉機中進行，密煉機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為50 r·min-1，混煉工藝為：生膠→小料、炭黑和白炭黑→提壓砣芳烴油清掃，壓壓砣排膠（170±5 ℃）；二段混煉在GK270型密煉機中進行，密煉機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20 r·min-1，混煉工藝為：一段混煉膠→硫黃和促進劑清掃，壓壓 砣清掃，壓壓砣排膠（105 ℃）。

1.5 性能測試

膠料切割減量試驗轉(zhuǎn)速為720 r·min-1，沖擊頻率為120次·min-1，時間為20 min；膠料其他性能測試均按相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)進行。

2 結(jié)果與討論

2.1 小配合試驗

2.1.1 硫化特性

小配合試驗?zāi)z料的硫化特性如表1所示。從表1可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗配方膠料的門尼粘度減小，門尼焦燒時間相差不大，硫化儀數(shù)據(jù)相近，這說明在工程機械輪胎胎面膠中使用SBR1712等量替代SBR1502，硫化體系不必調(diào)整。

表1 小配合試驗?zāi)z料的硫化特性

2.1.2 物理性能

小配合試驗?zāi)z料的物理性能如表2所示。從表2可以看出，與生產(chǎn)配方膠料對比，試驗配方膠料的硬度、300%定伸應(yīng)力、拉伸強度和撕裂強度稍有降低，但仍然保持在較好的水平，拉斷伸長率基本不變，阿克隆磨耗量和切割減量基本相同，壓縮生熱降低。

表2 小配合試驗?zāi)z料的物理性能

2.2 大配合試驗

2.2.1 硫化特性

大配合試驗?zāi)z料的硫化特性如表3所示。從表3可以看出：與生產(chǎn)配方膠料對比，試驗配方膠料的門尼粘度稍小，有利于胎面擠出；門尼焦燒時間和硫化儀數(shù)據(jù)相差不大。大配合試驗結(jié)果與小配合試驗結(jié)果基本相同。

表3 大配合試驗?zāi)z料的硫化特性

2.2.2 物理性能

大配合試驗?zāi)z料的物理性能如表4所示。從表4可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗配方膠料的硬度、300%定伸應(yīng)力和拉斷伸長率變化不大，拉伸強度和撕裂強度稍有下降，磨耗減量和切割減量相差不大，壓縮生熱降低。大配合試驗?zāi)z料的硬度、300%定伸應(yīng)力和拉斷伸長率變化不大，這與小配合試驗結(jié)果稍有區(qū)別，分析認(rèn)為，一方面可能是小配合試驗時膠料在開煉機上經(jīng)過多次薄通和剪切導(dǎo)致NR分子鏈斷裂，而大配合試驗?zāi)z料制備時沒有經(jīng)過薄通；另一方面說明SBR1712具有較好的加工性能，對炭黑有較好的濕潤性，有利于炭黑及其他助劑的分散。

表4 大配合試驗?zāi)z料的物理性能

2.3 工藝性能

按大配合試驗混煉工藝制備試驗配方和生產(chǎn)配方膠料各5車，生產(chǎn)配方膠料的一段混煉排膠溫度約為172 ℃，試驗配方膠料的一段混煉排膠溫度為167 ℃，試驗配方膠料排膠溫度明顯低于生產(chǎn)配方膠料；試驗配方終煉膠呈連續(xù)塊狀，無碎膠，無粉料，膠片平整光滑，未出現(xiàn)焦燒、收縮、粗糙現(xiàn)象。

使用試驗配方膠料擠出13.00—25輪胎胎面，胎面表面光滑，斷面較細(xì)膩，氣孔小，致密性好，無熟膠，無豁邊等，尺寸及穩(wěn)定性符合工藝技術(shù)要求。胎面貼合成型時彈性良好，接頭平整。

2.4 成品性能

采用試驗配方膠料試制13.00—25 28PR L-3 工程機械輪胎，進行機床耐久性能試驗，結(jié)果如表5所示。從表5可以看出，試驗結(jié)束時輪胎破壞形式均為胎肩鼓包，試驗輪胎的累計行駛時間遠(yuǎn)長于生產(chǎn)配方輪胎，試驗輪胎的耐久性能明顯優(yōu)于生產(chǎn)輪胎。

表5 13.00—25 28PR輪胎的耐久性能

對耐久試驗后的輪胎進行解剖測試，成品輪胎胎面膠的物理性能如表6所示。從表6可以看出：試驗輪胎胎面膠切割減量和壓縮生熱與大配合試驗基本吻合；其他物理性能良好，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

表6 13.00-25 28PR成品輪胎胎面膠（中層）的物理性能

3 結(jié)論

在自卸車用工程機械輪胎胎面膠中采用充油SBR1712替代非充油SBR1502，膠料混煉排膠溫度降低，混煉工藝性能和成型工藝性能良好，硬度、300%定伸應(yīng)力和拉斷伸長率基本不變，拉伸強度和撕裂強度稍有下降，但保持在較好的水平，磨耗減量和切割減量相差不大，壓縮生熱明顯降低；成品輪胎胎面膠物理性能良好，可滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，輪胎的耐久性能明顯提高。

充油SBR1712替代非充油SBR1502的試驗配方已在本公司工程機械輪胎胎面膠生產(chǎn)中試用，輪胎的使用性能明顯提高，退賠率大幅度降低，經(jīng)濟效益顯著。