半鋼子午線輪胎胎體簾布膠配方優(yōu)化

熊國(guó)華，張俊偉，李 冬，許 軼，王廷華，劉曉慶

[四川輪胎橡膠（集團(tuán)）股份有限公司，四川 簡(jiǎn)陽(yáng) 641402]

半鋼子午線輪胎胎體簾布膠要求定伸應(yīng)力高、耐屈撓性能好、與簾線粘合性能優(yōu)異，同時(shí)半鋼子午線輪胎使用高溫硫化工藝，對(duì)膠料的抗硫化返原性能要求較高。通常半鋼子午線輪胎胎體簾布膠采用天然橡膠（NR）與丁苯橡膠（SBR）并用，配合使用間-甲粘合體系[1]。

本工作對(duì)半鋼子午線輪胎胎體簾布膠配方進(jìn)行優(yōu)化，增大合成橡膠用量，并添加少量白炭黑，以提高膠料的粘合性能和抗硫化返原性能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

NR，牌號(hào)STR20，泰國(guó)產(chǎn)品；SBR（充油量為37.5份），牌號(hào)1723，申華化學(xué)工業(yè)有限公司產(chǎn)品；順丁橡膠（BR），牌號(hào)9000，中國(guó)石油四川石化有限責(zé)任公司產(chǎn)品。

1.2 配方

生產(chǎn)配方：NR 80，SBR 27.5，炭黑N660 50，氧化鋅/硬脂酸 6，防老劑 2，間-甲樹脂1，促進(jìn)劑 1.3，不溶性硫黃 3，其他 12.5。

試驗(yàn)配方：NR 68，SBR 27.5，BR 12，炭黑N660 53，白炭黑 7，促進(jìn)劑 1.4，其他 同生產(chǎn)配方。

1.3 主要設(shè)備和儀器

XK-160型開煉機(jī)，廣東湛江機(jī)械廠產(chǎn)品；GK400N和GK255N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；0.5 MN平板硫化機(jī)，湖州宏僑橡膠機(jī)械有限公司產(chǎn)品；UM-2050型門尼粘度儀、UR-2010型無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀和UT-2060型電子拉力試驗(yàn)機(jī)，優(yōu)肯科技股份有限公司產(chǎn)品；401A型老化試驗(yàn)箱，江都市天源試驗(yàn)機(jī)械有限公司產(chǎn)品；輪胎耐久性能試驗(yàn)機(jī)和高速性能試驗(yàn)機(jī)，天津車輪實(shí)驗(yàn)中心產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

小配合試驗(yàn)?zāi)z料混煉分兩段在開煉機(jī)上進(jìn)行，前后輥筒轉(zhuǎn)速比為1：1.2。一段混煉加料順序?yàn)椋荷z→小料→炭黑和白炭黑→下片。一段混煉膠停放4 h后進(jìn)行二段混煉，混煉工藝為：一段混煉膠→促進(jìn)劑和硫黃→打三角包3次→薄通3次→下片?；鞜捘z至少停放8 h后在平板硫化機(jī)上硫化。

大配合試驗(yàn)?zāi)z料混煉分3段。一段混煉在GK400N 型密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為45 r·min-1，加料順序?yàn)椋荷z→3/4炭黑和白炭黑→排膠[（160±5） ℃]；二段混煉在GK400N型密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，加料順序?yàn)椋阂欢位鞜捘z→小料→剩余1/4炭黑→油料→排膠[（150±5） ℃]；三段混煉在GK255N型密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為22 r·min-1，加料順序?yàn)椋憾位鞜捘z→促進(jìn)劑和硫黃→排膠[（100±5） ℃]。各段混煉膠停放時(shí)間不短于4 h，儲(chǔ)存溫度低于40 ℃。膠料在平板硫化機(jī)上硫化。

1.5 性能測(cè)試

膠料各項(xiàng)性能均按相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)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。由表1可知：與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的焦燒時(shí)間較長(zhǎng)，硫化速度略慢，這是由于配方中加入白炭黑，膠料的硫化速度減慢，加工安全性能提高，有利于硫化過(guò)程中膠料充分浸入簾線；試驗(yàn)配方膠料的300%定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率略高于生產(chǎn)配方膠料，這是由于補(bǔ)強(qiáng)劑用量增大；試驗(yàn)配方膠料的H抽出力稍高于生產(chǎn)配方膠料，這是由于白炭黑具有吸收膠料中水分的作用；試驗(yàn)配方膠料在160 ℃×15 min與160 ℃×20 min硫化條件下的拉斷永久變形小于生產(chǎn)配方膠料；在100 ℃×48 h老化后試驗(yàn)配方膠料的性能變化總體小于生產(chǎn)配方膠料，這說(shuō)明試驗(yàn)配方膠料的抗硫化返原性能和耐熱老化性能優(yōu)于生產(chǎn)配方膠料。

表1 小配合試驗(yàn)結(jié)果

2.2 大配合試驗(yàn)

大配合試驗(yàn)結(jié)果見表2。由表2可知，大配合試驗(yàn)結(jié)果與小配合試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

表2 大配合試驗(yàn)結(jié)果

2.3 工藝性能

試驗(yàn)配方雖然添加了白炭黑且增大填料用量，但因?yàn)楹铣上鹉z門尼粘度較低，因此試驗(yàn)配方膠料的門尼粘度與生產(chǎn)配方膠料基本一致。大配合試驗(yàn)?zāi)z料的生產(chǎn)工藝性能穩(wěn)定，膠料排膠成團(tuán)，膠片光滑平整；膠料在壓延工序正常使用，無(wú)須調(diào)整壓延工藝；壓延簾布停放1天后進(jìn)行裁斷，其表面粘性較好，完全滿足成型要求。

2.4 成品試驗(yàn)

對(duì)試驗(yàn)配方和生產(chǎn)配方生產(chǎn)的185/60R15 88H轎車子午線輪胎按照GB/T 4502—2016《轎車輪胎性能室內(nèi)試驗(yàn)方法》進(jìn)行室內(nèi)性能測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果見表3。由表3可知，試驗(yàn)輪胎均通過(guò)高速性能、耐久性能和強(qiáng)度性能試驗(yàn)，且耐久性能優(yōu)于生產(chǎn)輪胎。

表3 185/60R15 88H成品輪胎室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果

2.5 經(jīng)濟(jì)效益分析

與生產(chǎn)配方相比，試驗(yàn)配方原材料成本降低0.16 元·kg-1，按年產(chǎn)5 000 t混煉膠計(jì)算，每年可節(jié)約成本約80萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3 結(jié)論

（1）在半鋼子午線輪胎胎體簾布膠中增大合成橡膠用量，并添加少量白炭黑，膠料的拉伸性能、抗硫化返原性能和耐老化性能提高，H抽出力增大；成品輪胎的高速性能相當(dāng)，耐久性能提高。

（2）半鋼子午線輪胎胎體簾布膠配方優(yōu)化后，生產(chǎn)成本下降，具有較高經(jīng)濟(jì)效益。