低生熱型礦用工程機(jī)械子午線輪胎胎面膠的配方優(yōu)化

董秀玲，劉亮亮，孫寶興，高培娜

（三角輪胎股份有限公司，山東 威海 264200）

礦用工程機(jī)械輪胎多在采石場(chǎng)、礦山等惡劣環(huán)境下作業(yè)，因而輪胎胎面膠要抗切割、抗刺扎；且部分礦用車車型行駛速度較快，輪胎膠部件厚，散熱困難，胎面部分積聚大部分熱量，會(huì)引起胎面脫層。

我公司目前的抗切割、抗刺扎礦用胎面膠配方生熱高、加工性能差，市場(chǎng)使用一段時(shí)間后胎面膠與帶束層部位會(huì)脫離，造成輪胎失效，大大縮短輪胎的使用壽命。針對(duì)上述情況，本工作在現(xiàn)有配方基礎(chǔ)上，對(duì)生膠體系、補(bǔ)強(qiáng)填充體系、粘合體系和硫化體系進(jìn)行調(diào)整，研究低生熱型礦用工程機(jī)械輪胎胎面膠的配方。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

丁苯橡膠（SBR），牌號(hào)1502，中國(guó)石油吉林石化公司產(chǎn)品；天然橡膠（NR），20#標(biāo)準(zhǔn)膠，泰國(guó)產(chǎn)品；炭黑N220，美國(guó)卡博特公司產(chǎn)品；SL1801和SL-T421樹脂，華奇（張家港）化工有限公司產(chǎn)品；抗撕裂樹脂MR-60，上海納唯凱材料科技有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

生產(chǎn)配方：SBR 100，炭黑N220 60，環(huán)保油17，SL1801樹脂 4，SL-T421樹脂 1，硫黃1.5，促進(jìn)劑DM/NS 1.9，其他 14.2。

1#試驗(yàn)配方：SBR 85，NR 15，炭黑N220 55，環(huán)保油 9，SL1801 樹脂 4，SL-T421 樹脂 1，硫黃 1.6，促進(jìn)劑DM/NS 1.7，其他12.2。

2#試驗(yàn)配方：SBR 100，炭黑N220 45，SL1801樹脂 2，SL-T421樹脂 3，抗撕裂樹脂MR-60 2，硫黃 1.5，促進(jìn)劑DM/NS/DPG-80 1.5，其他 13.2。

1.3 主要設(shè)備和儀器

1.5 L密煉機(jī)，德國(guó)克虜伯公司產(chǎn)品；GK400型和GK255型密煉機(jī)，益陽(yáng)橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司產(chǎn)品；XLB-Q 400×400×2型平板硫化機(jī)，上海第一橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品；Instron 3367Q8137型拉力試驗(yàn)機(jī)，美國(guó)Instron公司產(chǎn)品；MDR2000型硫化儀，美國(guó)阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；DMA動(dòng)態(tài)粘彈譜儀，德國(guó)CABO公司產(chǎn)品；401-A型老化箱，江都市精卓試驗(yàn)儀器廠產(chǎn)品；ZHX-13型DIN磨耗機(jī)，杭州西湖臺(tái)鉆有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

1.4.1 小配合試驗(yàn)

膠料采用兩段混煉工藝，且均在1.5 L密煉機(jī)中進(jìn)行，一段混煉工藝為：生膠、小料→壓壓砣（30 s）→提壓砣→炭黑→至溫度達(dá)到100 ℃→環(huán)保油→至溫度達(dá)到155 ℃→排膠；二段混煉待一段混煉膠停放2 h后進(jìn)行，混煉工藝為：一段混煉膠、硫黃和促進(jìn)劑→至溫度達(dá)到100 ℃→排膠。

1.4.2 大配合試驗(yàn)

膠料采用三段混煉工藝，一段混煉在GK400型密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為50 r·min-1，混煉工藝為：生膠、小料→壓壓砣（40 s）→提壓砣→部分炭黑→壓壓砣（30 s）→提壓砣→部分環(huán)保油→壓壓砣（25 s）→提壓砣→壓壓砣（30 s）→提壓砣→排膠（155～160 ℃）；二段混煉在GK400型密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為45 r·min-1，混煉工藝為：一段混煉膠、剩余炭黑→壓壓砣（25 s）→提壓砣→剩余環(huán)保油→壓壓砣（30 s）→提壓砣→壓壓砣（30 s）→提壓砣→排膠（150～160 ℃）；三段混煉在GK255型密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為23 r·min-1，混煉工藝為：二段混煉膠、硫黃和促進(jìn)劑→壓壓砣（30 s）→提壓砣→壓壓砣（40 s）→提壓砣→壓壓砣（40 s）→提壓砣→排膠（100～110 ℃）。

1.5 性能測(cè)試

各項(xiàng)性能均按相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 小配合試驗(yàn)

小配合試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 小配合試驗(yàn)結(jié)果

從表1可以看出：與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的硫化特性和主要物理性能基本相當(dāng)，撕裂強(qiáng)度增大，說明其抗切割和抗刺扎性能優(yōu)良；60 ℃時(shí)的tanδ減小，說明膠料的生熱明顯降低，1#試驗(yàn)配方膠料60 ℃時(shí)的tanδ雖然較低，但DIN磨耗量較大，磨耗指數(shù)較小。

綜合來看，2#試驗(yàn)配方膠料的抗切割、抗刺扎和耐磨性能滿足礦用工程機(jī)械輪胎胎面膠性能要求，其生熱明顯降低，符合低生熱胎面膠的開發(fā)要求，因此后續(xù)試驗(yàn)均采用2#試驗(yàn)配方進(jìn)行。

2.2 大配合試驗(yàn)

2.2.1 硫化特性和物理性能

大配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性和物理性能如表2所示。

表2 大配合試驗(yàn)結(jié)果

從表2可以看出，大配合試驗(yàn)結(jié)果與小配合試驗(yàn)結(jié)果基本保持一致。試驗(yàn)配方膠料的撕裂強(qiáng)度和磨耗指數(shù)滿足礦用工程機(jī)械輪胎胎面膠抗切割、抗刺扎和耐磨性能的要求。

2.2.2 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能

大配合試驗(yàn)硫化膠的tanδ如表3所示。

從表3可以看出，試驗(yàn)配方膠料的60 ℃時(shí)tanδ小于生產(chǎn)配方膠料，說明試驗(yàn)配方膠料的生熱降低。

表3 大配合試驗(yàn)硫化膠的tanδ

2.3 工藝性能

采用試驗(yàn)配方膠料進(jìn)行750/65R25 TB598輪胎胎面纏繞，試驗(yàn)配方膠料的粘合性能提高，加工性能有所改善，擠出的纏繞膠條粘性好，纏繞的胎坯表面平整，膠條間無(wú)脫開現(xiàn)象。

2.4 成品試驗(yàn)

2.4.1 耐久性能

采用試驗(yàn)配方膠料生產(chǎn)750/65R25 TB598輪胎進(jìn)行機(jī)床耐久性試驗(yàn)，并與正常生產(chǎn)輪胎進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果顯示試驗(yàn)輪胎和生產(chǎn)輪胎的累計(jì)行駛時(shí)間分別為210和177 h，損壞形式分別為肩脫和冠脫，可見試驗(yàn)輪胎的耐久性能提高，胎面膠的生熱性能有所改善。

2.4.2 實(shí)際道路測(cè)試

分別采用試驗(yàn)配方膠料和生產(chǎn)配方膠料各成型1條750/65R25 TB598輪胎發(fā)往礦山進(jìn)行實(shí)地測(cè)試。試驗(yàn)輪胎行駛6 950 h后出現(xiàn)胎肩脫層而失效；生產(chǎn)輪胎行駛5 348 h后出現(xiàn)胎面脫層而失效?？梢?，試驗(yàn)輪胎胎面的生熱低于生產(chǎn)輪胎。

3 結(jié)論

通過對(duì)礦用工程機(jī)械輪胎胎面膠配方的生膠體系、補(bǔ)強(qiáng)填充體系、粘合體系和硫化體系進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，硫化膠的耐磨、抗切割和抗刺扎性能滿足礦山路況要求，纏繞膠條粘性好，工藝性能穩(wěn)定；膠料60 ℃時(shí)的tanδ減小，大大減少了輪胎使用過程中出現(xiàn)的胎面生熱脫層問題；成品輪胎的耐久性能提高，延長(zhǎng)了礦山實(shí)際使用壽命。