濕法氧化鋅HR30在全鋼載重子午線輪胎胎側(cè)膠和胎冠膠中的應(yīng)用

周 重

（山東永盛橡膠集團(tuán)有限公司，山東 東營 257335）

氧化鋅是橡膠重要的硫化活性劑，行業(yè)年使用量已超過120萬t[1-5]。近幾年來氧化鋅的價格不斷上漲，導(dǎo)致輪胎成本上升。因此選用一種價格比較低廉而又不影響輪胎質(zhì)量的新型氧化鋅品種刻不容緩[6-8]。

濕法氧化鋅HR30具有高比表面積、高分散性、低重金屬含量等優(yōu)點(diǎn)[9-10]，可減小膠料中鋅含量及其他重金屬的排放量，從環(huán)境保護(hù)角度來講意義重大。

本工作主要研究濕法氧化鋅HR30在全鋼載重子午線輪胎胎側(cè)膠和胎冠膠中的應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），SMR20，馬來西亞產(chǎn)品；順丁橡膠（BR），牌號9000，中國石化燕山石化公司產(chǎn)品；濕法氧化鋅HR30，國外進(jìn)口產(chǎn)品；炭黑N375和炭黑N234，龍星化工有限公司產(chǎn)品；白炭黑，山東銀寶炭黑有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

1.2.1 胎側(cè)膠

生產(chǎn)配方：NR 50，BR 50，炭黑N375 50，普通氧化鋅 3，硬脂酸 2，芳烴油 8，防老劑5，樹脂 2.5，硫黃 1.5，促進(jìn)劑 0.9。

試驗(yàn)配方：用1.5份濕法氧化鋅HR30代替3份普通氧化鋅，其他組分及用量同生產(chǎn)配方。

1.2.2 胎冠膠

生產(chǎn)配方：NR 100，炭黑N234 43，白炭黑10，普通氧化鋅 4，硬脂酸 2，芳烴油 3，防老劑 3，硫黃 1.7，促進(jìn)劑 1.4，其他 3。

試驗(yàn)配方：用2份濕法氧化鋅HR30代替4份普通氧化鋅，其他組分及用量同生產(chǎn)配方。

1.3 主要設(shè)備和儀器

GK400型和GK255型密煉機(jī)，益陽橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司產(chǎn)品；X（S）K-160型開煉機(jī)和XLB-Q600×600×3型平板硫化機(jī)，上海第一橡膠機(jī)械廠有限公司產(chǎn)品；Φ250/Φ150型雙復(fù)合擠出機(jī)，桂林天河橡膠機(jī)械有限公司產(chǎn)品；MDR2000型硫化儀、MV2000型門尼粘度儀和T2000型拉力機(jī)，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品。

1.4 混煉工藝

（1）小配合生產(chǎn)膠料和試驗(yàn)?zāi)z料在實(shí)驗(yàn)室開煉機(jī)上混煉，輥筒速比為1∶1.35?；鞜捈恿享樞蛉缦拢荷z→氧化鋅等小料→炭黑→芳烴油→促進(jìn)劑和硫化劑→下片。

（2）大配合生產(chǎn)膠料和試驗(yàn)?zāi)z料采用自動混煉工藝分兩段混煉。一段混煉在GK400型密煉機(jī)中進(jìn)行，二段混煉在GK255型密煉機(jī)中進(jìn)行。

胎側(cè)膠一段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為48 r·min-1，混煉工藝如下：生膠和炭黑（55 s）→芳烴油（30 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（45 s或160 ℃）→排膠。二段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20 r·min-1，混煉工藝如下：一段混煉膠和小料（40 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（30 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（30 s或100 ℃）→排膠。

胎冠膠一段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為45 r·min-1，混煉工藝如下：生膠和炭黑（55 s）→芳烴油（25 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（45 s或160 ℃）→排膠。二段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20 r·min-1，混煉工藝如下：一段混煉膠和小料（40 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（30 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（30 s或100 ℃）→排膠。

1.5 性能測試

膠料各項(xiàng)性能均按相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化分析

濕法氧化鋅HR30與普通氧化鋅理化性能對比如表1所示。

表1 濕法氧化鋅HR30與普通氧化鋅理化性能對比

從表1可以看出，與普通氧化鋅相比，濕法氧化鋅HR30的氧化鋅含量較小，BET比表面積大，說明其化學(xué)活性高，能提高膠料的物理性能，縮短硫化時間，還能降低鋅及其他重金屬的排放量，有利于環(huán)保。

2.2 濕法氧化鋅HR30在胎側(cè)膠中的應(yīng)用

胎側(cè)膠小配合和大配合試驗(yàn)結(jié)果分別見表2和3。

表2 胎側(cè)膠小配合試驗(yàn)結(jié)果

表3 胎側(cè)膠大配合試驗(yàn)結(jié)果

從表2和3可以看出，試驗(yàn)配方膠料與生產(chǎn)配方膠料的門尼粘度、門尼焦燒時間、硫化特性以及老化前后的物理性能均相當(dāng)。說明在胎側(cè)膠配方中使用1.5份濕法氧化鋅HR30代替3份普通氧化鋅對膠料的硫化特性和物理性能無影響。

2.3 濕法氧化鋅HR30在胎冠膠中的應(yīng)用

借鑒濕法氧化鋅HR30在胎側(cè)膠中使用的情況，在胎冠膠中進(jìn)行了進(jìn)一步應(yīng)用試驗(yàn)。胎冠膠大配合試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 胎冠膠大配合試驗(yàn)結(jié)果

從表4可以看出，試驗(yàn)配方膠料與生產(chǎn)配方膠料的各項(xiàng)性能均相當(dāng)。說明在胎冠膠中使用2份濕法氧化鋅HR30代替4份普通氧化鋅完全可行。

2.4 工藝性能

使用胎側(cè)膠和胎冠膠的試驗(yàn)配方膠料進(jìn)行工藝性能驗(yàn)證，在雙復(fù)合擠出機(jī)生產(chǎn)胎側(cè)和胎冠半成品時擠出機(jī)的電流與正常生產(chǎn)時相當(dāng)，半成品表面光滑，尺寸穩(wěn)定，滿足實(shí)際生產(chǎn)工藝要求。

2.5 成品輪胎耐久性能

用胎側(cè)膠和胎冠膠生產(chǎn)配方和試驗(yàn)配方膠料分別生產(chǎn)了一批11.00R20全鋼載重子午線輪胎，按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行室內(nèi)耐久性試驗(yàn)。試驗(yàn)輪胎和生產(chǎn)輪胎的累計(jì)行駛時間分別為84.28和85.33 h，試驗(yàn)結(jié)束時輪胎損壞形式均為肩空。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定輪胎耐久性試驗(yàn)時間超過77 h即達(dá)到優(yōu)級品要求。試驗(yàn)得出，生產(chǎn)輪胎與試驗(yàn)輪胎耐久性能相當(dāng)，均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)級品水平。

3 結(jié)語

（1）在全鋼載重子午線輪胎胎側(cè)膠和胎冠膠中以濕法氧化鋅HR30減量替代普通氧化鋅，膠料的硫化特性和物理性能相當(dāng)，成品輪胎的耐久性能均符合國家標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)級品要求。

（2）濕法氧化鋅HR30的用量小于普通氧化鋅，可降低輪胎生產(chǎn)成本。

（3）使用濕法氧化鋅HR30減小了膠料中的鋅含量及其他重金屬的排放量，有利于環(huán)境保護(hù)。致謝：本文在撰寫過程中得到總工程師何井武的指導(dǎo)，在此表示感謝！