TYC-0421樹脂在全鋼載重子午線輪胎外護(hù)膠和胎肩墊膠中的應(yīng)用

黃 凱，楊尚毅

（杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310018）

近年來國內(nèi)輪胎發(fā)展增速放緩，從高速增長過渡到了平穩(wěn)發(fā)展的階段，全鋼載重子午線輪胎的產(chǎn)能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于國內(nèi)需求，輪胎用戶也越來越理性，性價比成為挑選輪胎的主要因素。

TYC-0421樹脂是國內(nèi)企業(yè)開發(fā)的非熱反應(yīng)性熱塑性樹脂，具有長效增粘作用，可提高橡膠半部件的貼合精度。為了降低配方成本，本工作研究TYC-0421樹脂替代進(jìn)口Koresin樹脂在全鋼載重子午線輪胎外護(hù)膠和胎肩墊膠中的應(yīng)用。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），20#標(biāo)準(zhǔn)膠，泰國產(chǎn)品；順丁橡膠（BR），牌號9000，北京燕山石化橡塑化工有限責(zé)任公司產(chǎn)品；炭黑N330和N660，卡博特（中國）投資有限公司產(chǎn)品；白炭黑，無錫恒誠硅業(yè)有限公司產(chǎn)品；氧化鋅，浙江聯(lián)華鋅品有限公司產(chǎn)品；硬脂酸，杭州油脂化工有限公司產(chǎn)品；防老劑4020和RD，中國石化集團(tuán)南京化工廠產(chǎn)品；TYC-0421樹脂，華奇（張家港）化工有限公司產(chǎn)品；Koresin樹脂，進(jìn)口產(chǎn)品；硫黃OT20，美國富萊克斯公司產(chǎn)品；促進(jìn)劑DZ，青島華恒助劑有限公司產(chǎn)品；促進(jìn)劑NS，山東尚舜化工有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

1.2.1 外護(hù)膠

生產(chǎn)配方：NR 50，BR 50，炭黑N330 75，氧化鋅 3.5，硬脂酸 2，防老劑4020 2，防老劑RD 1，Koresin樹脂 4，硫黃OT20 2.5，促進(jìn)劑DZ 1.2，其他 1。

試驗配方以TYC-0421樹脂等量替代Koresin樹脂，其余均同生產(chǎn)配方。

1.2.2 胎肩墊膠

生產(chǎn)配方：NR 100，炭黑N660 35，白炭黑 15，氧化鋅 5，硬脂酸 1，防老劑4020 2，防老劑RD 1.5，Koresin樹脂 2，硫黃OT20 3，促進(jìn)劑NS 1.5，其他 1.24。

試驗配方以TYC-0421樹脂等量替代Koresin樹脂，其余均同生產(chǎn)配方。

1.3 主要設(shè)備和儀器

XK-160型開煉機(jī)，無錫市第一橡塑機(jī)械設(shè)備廠產(chǎn)品；3 L密煉機(jī)，佰弘機(jī)械（上海）有限公司產(chǎn)品；GK255型和GK400型密煉機(jī)，益陽雙龍橡塑機(jī)械有限公司產(chǎn)品；XLB-D型平板硫化機(jī)，湖州宏僑橡膠機(jī)械有限公司產(chǎn)品；橡膠門尼粘度儀和Y3000E型壓縮生熱試驗機(jī)，北京友深電子儀器有限公司產(chǎn)品；MDR2000型橡膠硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；A1-3000-ND型拉力機(jī)，高鐵檢測儀器（東莞）有限公司產(chǎn)品；輪胎耐久性試驗機(jī)，天津久榮車輪技術(shù)有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

1.4.1 小配合試驗

膠料采用兩段混煉工藝，一段混煉在3 L密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80 r·min-1，混煉工藝為：生膠和小料→壓壓砣30 s→炭黑→壓壓砣→120 ℃提壓砣→150 ℃排膠；二段混煉在開煉機(jī)上進(jìn)行，硫化小料添加后薄通6次，下片備用。

1.4.2 大配合試驗

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、小料和炭黑→壓壓砣→120 ℃提壓砣→145 ℃提壓砣→160 ℃排膠；二段混煉在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：一段混煉膠→壓壓砣→130 ℃提壓砣→150 ℃排膠；三段混煉在GK255型密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為15 r·min-1，混煉工藝為：二段混煉膠、硫化小料→壓壓砣90 s→提壓砣→98 ℃排膠。

1.5 性能測試

各項性能均按照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化分析

TYC-0421樹脂的理化性能見表1。

表1 TYC-0421樹脂的理化性能

從表1可以看出，TYC-0421樹脂的理化性能滿足指標(biāo)要求。

2.2 小配合試驗

2.2.1 外護(hù)膠

外護(hù)膠小配合試驗結(jié)果見表2。

從表2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略有增大，門尼焦燒時間明顯縮短，硫化速度加快，加工安全性降低；硫化膠的100%和300%定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率增大，壓縮生熱有所提高；老化后拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長率和撕裂強(qiáng)度略有增大。

表2 外護(hù)膠小配合試驗結(jié)果

2.2.2 胎肩墊膠

胎肩墊膠小配合試驗結(jié)果見表3。

從表3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基本相當(dāng)，門尼焦燒時間明顯縮短，硫化速度加快，加工安全性降低；硫化膠的100%和300%定伸應(yīng)力減小，拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率增大，壓縮生熱明顯降低。

表3 胎肩墊膠小配合試驗結(jié)果

2.3 大配合試驗

2.3.1 外護(hù)膠

對外護(hù)膠配方平行進(jìn)行了兩次大配合試驗，試驗結(jié)果見表4。

從表4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略有下降，硫化速度加快，硫化膠的定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度略有增大，撕裂強(qiáng)度減小，老化后物理性能基本一致。

表4 外護(hù)膠大配合試驗結(jié)果

2.3.2 胎肩墊膠

對胎肩墊膠配方平行進(jìn)行了兩次大配合試驗，試驗結(jié)果見表5。

從表5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和門尼焦燒時間基本相當(dāng)，但硫化速度略有加快，加工安全性基本一致；硫化膠的定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度基本相當(dāng)，拉斷伸長率略有減小，壓縮生熱差別較小。

表5 胎肩墊膠大配合試驗結(jié)果

2.4 工藝性能

TYC-0421樹脂和Koresin樹脂都是增粘樹脂，在物理性能差別較小的前提下，重點評價半成品型膠的表面粘性。使用外護(hù)膠試驗配方擠出的胎側(cè)型膠和使用胎肩墊膠試驗配方擠出的肩墊型膠常溫停放7 d后使用，斜裁接頭粘性和型膠表面粘性均與正常配方基本一致；常溫停放10 d后粘性也能達(dá)到成型要求，基本滿足工藝要求。

2.5 成品性能

使用試驗外護(hù)膠配方的胎側(cè)型膠和試驗胎肩墊膠同時用于12.00R20 18PR CM998輪胎，并與正常輪胎在同一臺機(jī)床上按GB/T 4501—2008進(jìn)行耐久性對比試驗。試驗條件為：標(biāo)準(zhǔn)氣壓 830 kPa，額定負(fù)荷 3 750 kg，試驗速度 56 km·h-1，分別在65%，85%，100%，110%，120%，130%，140%，150%和160%的負(fù)荷率下運(yùn)行7，16，24，10，10，10，10，10和10 h，負(fù)荷至160%時輪胎損壞。

試驗輪胎和正常輪胎的累計行駛時間分別為97.12和96.63 h，累計行駛里程分別為5 438.5和5 411.5 km，輪胎損壞形式分別為花紋溝裂口和胎冠爆裂?？梢钥闯?，試驗輪胎與正常輪胎的耐久性能基本一致。

3 結(jié)論

在全鋼載重子午線輪胎的外護(hù)膠和胎肩墊膠配方中以TYC-0421樹脂等量替代進(jìn)口Koresin樹脂，硫化膠的物理性能基本相當(dāng)，現(xiàn)場工藝情況基本一致，成品輪胎的耐久性能相當(dāng)。該樹脂已于2014年順利投產(chǎn)，每年為公司降低約600萬元的原材料成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。