工程機械輪胎墊膠配方的優(yōu)化改進

程國連

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工程機械輪胎墊膠配方的優(yōu)化改進

程國連

（天津國際聯(lián)合輪胎橡膠股份有限公司 天津 300452）

本文研究了工程機械輪胎墊膠配方的優(yōu)化改進，研究結果表明：配方通過加入極性助劑，調整填料的比例，提高膠料的定伸應力，降低膠料的生熱，對于工程胎的性能和使用壽命有重要意義。

老化降解，膠料生熱，模量，工程胎

工程輪胎因其尺寸大、部件厚、承載高、工況惡劣等諸多因素，對墊膠配方的要求較高，由于膠料定伸低、生熱高等問題導致的輪胎在使用過程中出現(xiàn)胎肩脫層在理賠案例中占很高的比例。

公司現(xiàn)用墊膠配方為高填充白炭黑配方，白炭黑因其極性較高且與天然橡膠相容性差等特點極難分散均勻，填料內摩擦所導致的生熱會加重肩部配方的熱老化，嚴重的可能會導致膠料的老化降解，進而引起肩部脫層。

本試驗通過加入極性助劑，并且調整填料比例的方式，在不降低原有模量的前提下，改善膠料的生熱性能。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠，RSS1，泰國同泰產品；N375、N330炭黑，卡博特產品；高分散白炭黑，牌號VN3，德固賽產品；硅烷偶聯(lián)劑，牌號X50-S，上海彤城化工有限產品；促進劑D、促進劑NS，科邁化工產品，不溶性硫磺OT20，富萊克斯公司產品。

1.2 配方

生產配方：RSS1 100，VN3 31.5，N375 10.5，X50-S 7，OT20 4，促進劑NS 0.65，其他藥粉 10。

試驗配方：RSS1 100，VN3 27，N330 15，X50-S 5.4，OT20 4，促進劑NS 0.65，促進劑D 0.2，其他藥粉 10。

1.3 主要設備和儀器

XK-160型開煉機，廣東湛江機械廠產品；1.5L實驗用密煉機，廣州化工百川公司產品；BB43、BB270型密煉機，日本神戶制鋼公司產品；MDR2000型無轉子流變儀、MV2000型門尼粘度計、RPA2000型橡膠加工分析儀和Tensometer型拉力機，美國阿爾法科技有限公司產品；YS-Ⅲ型壓縮生熱試驗儀，北京澳瑪琦科技發(fā)展有限公司。

1.4 試樣制備

1.5 測試與分析

膠料各項性能均按相關國家標準或化工行業(yè)標準測定。

2 結果與討論

2.1 小配合試驗

2.1.1硫化特性

小配合試驗膠料的硫化特性如表1所示。

從表1可以看出，試驗配方的焦燒時間略有下降，但并無影響；硫化起步基本保持不變，由于加入了促進劑D，膠料的t90縮短，正硫化時間縮短。

我們知道工程機械輪胎屬于厚制品，肩部較厚，在硫化過程中屬于硫化薄弱點，減少正硫化時間將有利于肩部膠料的硫化進程，相應的會減少外層膠料的過硫化程度。

表1 小配合試驗膠料硫化特性

2.1.2物理性能

小配合試驗的物理性能如表2所示

從表2中可以看出，同生產配方相比，試驗配方的拉伸模量明顯提高，減少滯后變形，拉伸強度及撕裂強度略有下降，壓縮生熱降低了約16.6%。

小應變下拉伸模量的提升將賦予膠料更高的剛性，這將有效的減少肩部在受力過程中的滯后變形，降低由于滯后變形所導致的生熱。

表2 小配合試驗膠料的物理性能

2.1.3 Payne效應表征的白炭黑的分散程度

Payne效應的測試結果如圖1所示

由圖1可以看出，相同的混煉工藝下，試驗配方的ΔG’較生產配方小，說明試驗膠料中白炭黑的分散程度更高。

2.2 大配合試驗

2.2.1大配合的硫化特性

大配合試驗膠料的硫化特性如表3所示。

從表3 中所體現(xiàn)的大配合的硫化特性與小配合試驗結果基本一致。

表3 大配合試驗膠料硫化特性

2.2.2物理性能

大配合試驗的物理性能如表4所示

從表4可以看出，大配合下膠料的拉伸強度比小配合試驗低，這可能是因為大密煉機的剪切效果更好，生膠的分子鏈降低的更多；而壓縮生熱則比小配合試驗低，說明大密煉機的分散效果要優(yōu)于小密煉機；從總體上看，數(shù)據的趨勢基本同小配合一致。

表4 大配合試驗膠料的物理性能

3 結論

使用低結構的N330炭黑代替高結構的N375炭黑，能夠有效的降低膠料的滯后生熱，同時通過調整炭黑的用量及炭黑與白炭黑的并用比例，可以實現(xiàn)在降低生熱的前提下提高膠料的拉伸模量；在使用白炭黑作為補強材料的配方中，加入促進劑D，可以有效的改善白炭黑在橡膠中的分散，進而降低膠料的生熱。

程國連（1978~），男，天津人，天津國際聯(lián)合輪胎橡膠股份有限公司助理工程師，主要從事輪胎現(xiàn)場使用跟蹤和售后服務工作。