幾種增粘樹脂在半鋼子午線輪胎膠料中的應(yīng)用

徐正潤，朱家順

[1.青島福凱橡塑新材料有限公司，山東 青島 266200；2.特拓（青島）輪胎技術(shù)有限公司，山東 青島 266061]

在子午線輪胎成型加工過程中，半成品部件的表面粘性至關(guān)重要。不良的表面粘性會導(dǎo)致輪胎的胎冠脫層、胎體脫層、胎肩氣泡、外緣尺寸不佳等質(zhì)量問題[1]。天然橡膠（NR）具有良好的自粘性，因而工藝性能較好；合成橡膠雖然具有某些特殊優(yōu)點，但因缺乏足夠的自粘性，給成型工藝帶來困難。增粘樹脂是相對分子質(zhì)量較低的化合物，作為橡膠配合劑，能夠提高橡膠材料的表面粘性[2]。增粘樹脂包括天然樹脂和合成樹脂兩大類。在各類增粘樹脂中，非熱反應(yīng)型烷基酚醛樹脂以其長效、耐濕熱、高初始粘合性能而成為橡膠行業(yè)的首選增粘劑[3]，其中超級增粘樹脂在苛刻的半成品存放條件下更顯優(yōu)勢[4]。增粘樹脂的增粘能力是相對的，與樹脂本身的結(jié)構(gòu)、膠料的生膠組成有重要關(guān)系[5]。

本工作對比研究幾種國內(nèi)外辛基酚醛增粘樹脂和超級增粘樹脂分別在半鋼子午線輪胎胎側(cè)膠和胎圈護膠中的應(yīng)用，以期為國產(chǎn)增粘樹脂替代進口產(chǎn)品提供試驗依據(jù)。

1 實驗

1.1 主要原材料

NR，SMR20，馬來西亞產(chǎn)品。順丁橡膠（BR），牌號9000，中國石化齊魯股份有限公司產(chǎn)品。炭黑N330，江西黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰井a(chǎn)品。辛基酚醛增粘樹脂：牌號JT-1801，濰坊軍濤化工有限公司產(chǎn)品；牌號SP-1068，美國圣萊科特公司產(chǎn)品；牌號SL-1801，華奇（中國）化工有限公司產(chǎn)品。超級增粘樹脂：牌號JT-6421，濰坊軍濤化工有限公司產(chǎn)品；牌號Koresin，德國巴斯夫公司產(chǎn)品；牌號SL-T421，華奇（中國）化工有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗配方

1.2.1 胎側(cè)膠

NR 30，BR 70，炭黑N330 60，氧化鋅3，硬脂酸 1.5，防老劑4020 2，防老劑RD 2，防護蠟 1.5，辛基酚醛增粘樹脂（變牌號） 4，硫黃和促進劑NS 2.5，其他 5。

1.2.2 胎圈護膠

NR 40，BR 60，炭黑N330 75，氧化鋅5，硬脂酸 3，防老劑4020 2，防老劑RD 1.5，防護蠟 1.5，超級增粘樹脂（變牌號） 4，不溶性硫黃和促進劑NS 4，其他 8.3。

1.3 主要設(shè)備和儀器

3.5 L密煉機，廣東利拿實業(yè)有限公司產(chǎn)品；XK-150型開煉機，廣東湛江機械廠產(chǎn)品；500 kN平板硫化機，湖州順力橡膠機械有限公司產(chǎn)品；MDR2000型硫化儀和MV2000型門尼粘度儀，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；3365型電子拉力機，美國英斯特朗公司產(chǎn)品；Nicolet iS5傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀，美國Thermo Fisher公司產(chǎn)品；膠料表面粘性分析儀，特拓（青島）輪胎技術(shù)有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

膠料分兩段混煉，一段混煉在3.5 L密煉機中進行，加料順序為：生膠→小料→炭黑、芳烴油（分兩次加入）→排膠；二段混煉在開煉機上進行，加料順序為：一段混煉膠→硫黃、促進劑→下片。取適量二段混煉膠，用開煉機壓出厚度為1.5 mm的平整膠片并裁切，在室內(nèi)自然環(huán)境中暴氣停放或用保鮮膜覆膜停放后用于表面粘性的測試。

硫化膠試樣在平板硫化機上制備。

1.5 性能測試

各項性能均按相應(yīng)的國家或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 辛基酚醛樹脂在胎側(cè)膠中的應(yīng)用

2.1.1 紅外光譜分析

3種辛基酚醛增粘樹脂的紅外光譜對比如圖1所示。從圖1可以看出，3種樹脂的紅外光譜相似度很高，說明3種樹脂的組成結(jié)構(gòu)基本相同。

圖1 3種辛基酚醛增粘樹脂的紅外光譜對比

2.1.2 硫化特性

辛基酚醛增粘樹脂對膠料硫化特性的影響如表1所示。

表1 辛基酚醛增粘樹脂對膠料硫化特性的影響

由表1可以看出，增粘樹脂的加入均使膠料的門尼粘度略有減小，門尼焦燒時間縮短，硫化速度加快，表明3種增粘樹脂對混煉膠加工性能和硫化特性的影響趨勢大體一致。相對來講，增粘樹脂JT-1801在降低門尼粘度、保持焦燒時間方面表現(xiàn)較好。

2.1.3 物理性能

辛基酚醛增粘樹脂對硫化膠物理性能的影響如表2所示。

表2 辛基酚醛增粘樹脂對硫化膠物理性能的影響

從表2可以看出：3種增粘樹脂對硫化膠物理性能的影響相差無幾；與空白試樣相比，沒有造成明顯的不利影響。

2.1.4 表面粘性

辛基酚醛增粘樹脂對混煉膠片在室內(nèi)暴氣停放和覆膜停放后表面粘性的影響如圖2和3所示。

從圖2可以看出：與空白試樣相比，增粘樹脂的加入使膠料表面粘性提高了3～5倍，3種增粘樹脂的增粘效果和粘性保持性能處于同一水平；SP-1068樹脂雖然在停放3天之前的表面粘性略低，但隨著停放時間的延長，其表面粘性略有提高，接近直至超過其他兩種增粘樹脂。

圖2 辛基酚醛增粘樹脂對混煉膠片在暴氣停放后表面粘性的影響

從圖3可以看出：與暴氣停放一樣，增粘樹脂的加入使膠料表面粘性顯著提高，3種增粘樹脂的增粘效果和粘性保持性能處于同一水平；JT-1801樹脂雖然在停放3天之前的表面粘性略低，但隨著停放時間的延長，其表面粘性卻較高，說明JT-1801樹脂具有更好的粘性保持性能。

圖3 辛基酚醛增粘樹脂對混煉膠片在覆膜停放下表面粘性的影響

2.2 超級增粘樹脂在胎圈護膠中的應(yīng)用

2.2.1 紅外光譜分析

3種超級增粘樹脂的紅外光譜對比如圖4所示。從圖4可以看出，3種樹脂都是以叔丁基酚為結(jié)構(gòu)主體的增粘樹脂，三者的紅外光譜相似度很高，說明3種樹脂的組成結(jié)構(gòu)基本相同。

圖4 3種超級增粘樹脂的紅外光譜對比

2.2.2 硫化特性

超級增粘樹脂對膠料硫化特性的影響如表3所示。

由表3可以看出：增粘樹脂的加入使膠料的門尼粘度略有減小，門尼焦燒時間縮短，硫化速度加快，表明3種超級增粘樹脂對混煉膠加工性能和硫化特性的影響趨勢大體一致；相對來講，SL-T421樹脂可使膠料的硫化速度更快，焦燒時間更短，這在實際選用時應(yīng)適當(dāng)注意。

表3 超級增粘樹脂對膠料硫化特性的影響

2.2.3 物理性能

超級增粘樹脂對硫化膠物理性能的影響如表4所示。

從表4可以看出：3種超級增粘樹脂對硫化膠物理性能的影響相差無幾；與空白試樣相比，沒有造成明顯的不利影響。

2.2.4 表面粘性

超級增粘樹脂對混煉膠片在室內(nèi)暴氣停放后表面粘性的影響如圖5所示。

圖5 超級增粘樹脂對混煉膠片在暴氣停放后表面粘性的影響

從圖5可以看出，隨著暴氣停放時間的延長，各混煉膠的表面粘性均呈下降趨勢，但加入增粘樹脂的膠料表面粘性始終顯著高于空白試樣，且增粘效果均處于同一水平。

3 結(jié)論

（1）增粘樹脂的加入均能降低混煉膠料的門尼粘度，提高膠料的加工性能。

（2）兩類增粘樹脂對混煉膠的硫化特性及硫化膠的物理性能無明顯的不利影響。

（3）紅外光譜分析表明，超級增粘樹脂JT-6421，SL-T421和Koresin在組成結(jié)構(gòu)上基本相同，同樣辛基酚醛樹脂JT-1801，SP-1068和SL-1801也是如此。

（4）膠料表面粘性測試表明，加入增粘樹脂能顯著提高膠料的表面粘性，在各類增粘樹脂中，國內(nèi)外不同牌號增粘樹脂的增粘效果均處于同一水平。