國產超級增粘樹脂HI在全鋼子午線輪胎三角膠和趾口耐磨膠中的應用

劉 琦，王 釗，李 輝，劉 平，高 明，廖萬林

（寧夏神州輪胎有限公司，寧夏 平羅 753400）

全鋼子午線輪胎的三角膠和趾口耐磨膠配方中由于添加了大量的炭黑，導致混煉膠的加工非常困難，能量消耗巨大，同時加工過程還對密煉設備造成損傷，如開煉機安全墊片和螺桿擠出機容易損壞。通過試驗發(fā)現，在不影響三角膠和趾口耐磨膠表面粘性的前提下，使用國產超級增粘樹脂HI替代部分進口乙炔樹脂Koresin能夠很好地解決膠料的加工困難問題，同時避免混煉過程對密煉設備的損傷[1-10]。

本工作主要研究國產超級增粘樹脂HI替代部分進口乙炔樹脂Koresin在全鋼子午線輪胎三角膠和趾口耐磨膠中的應用。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），STR20，泰國產品；順丁橡膠（BR），牌號9000，中國石油天然氣股份有限公司產品；炭黑N375和N330，烏海黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰井a品；環(huán)保芳烴油，洛陽嘉晟油品有限公司產品；普通氧化鋅，純度為99.70%，揚州振中鋅業(yè)有限公司產品；硬脂酸，連云港益?；び邢薰井a品；均勻劑RH-100，連云港銳巴化工有限公司產品；防老劑4020和RD，山東尚舜化工有限公司產品；不溶性硫黃HD OT20，江西建博士橡膠助劑有限公司產品；硫黃粉，蘭州金龍?zhí)焱鹉z工貿有限公司產品；促進劑TBBS，天津科邁化工股份有限公司產品；超級增粘樹脂HI，安徽阜陽宏利化工有限公司產品；乙炔樹脂，牌號Koresin，國外進口產品。

1.2 配方

1.2.1 三角膠

生產配方：NR 100，炭黑N330 76，氧化鋅6，硬脂酸 3，防老劑RD和4020 1.2，環(huán)保芳烴油 2，乙炔樹脂Koresin 3，硫化體系 7.3，其他 2.4。

試驗配方以2份超級增粘樹脂HI替代1份乙炔樹脂Koresin，其余均同生產配方。

1.2.2 趾口耐磨膠

生產配方：NR 40，BR 60，炭黑N375 80，氧化鋅 3.5，硬脂酸 2，均勻劑RH-100 5，防老劑RD和4020 3.1，環(huán)保芳烴油 3.8，乙炔樹脂Koresin 3，硫化體系 3.5，其他 2.3。

試驗配方以2份超級增粘樹脂HI替代1份乙炔樹脂Koresin，其余均同生產配方。

1.3 主要設備和儀器

BB430型和BB-2型密煉機，日本神戶制鋼公司產品；GN255型密煉機，益陽橡膠機械集團有限公司產品；XK-160型開煉機和XLB-800型平板硫化機，青島先銳機電公司產品；MV2000型門尼粘度儀和MD2000型無轉子硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產品；3365型電子拉力機，美國英斯特朗公司產品；GX-YLN-1212型輪胎耐久性試驗機，青島高校測控技術有限公司產品；LT5000型輪胎強度試驗機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產品。

1.4 試樣制備

1.4.1 小配合試驗

首先在BB-2型密煉機中混煉，加料順序為：生膠、小料（轉子轉速為70 r·min-1，壓壓砣40 s）→1/2炭黑、環(huán)保芳烴油（轉子轉速為60 r·min-1，壓壓砣50 s）→剩余1/2炭黑（轉子轉速為40 r·min-1，壓壓砣30 s）→提壓砣→壓壓砣300 s或160 ℃排膠，使用XK-160型開煉機薄通3遍出片，停放2 h。然后在開煉機上加入硫化體系[輥筒溫度為（60±5） ℃]，待料完全吃入后打8次三角包，出片，停放8 h。

使用平板硫化機硫化試樣的條件為151℃×30 min。

1.4.2 大配合試驗

膠料采用4段混煉工藝。一段混煉在BB430型密煉機中進行，轉子轉速為40 r·min-1，壓砣壓力為13 MPa，加入NR、部分小料和3/8炭黑，混煉180 s，停放2 h；二段混煉在BB430型密煉機中進行，轉子轉速為35 r·min-1，壓砣壓力為13 MPa，加入一段混煉膠、環(huán)保芳烴油、BR和1/2炭黑，混煉160 s，停放2 h；三段混煉在BB430型密煉機中進行，轉子轉速為25 r·min-1，壓砣壓力為13 MPa，加入二段混煉膠和1/8炭黑，混煉130 s；四段混煉在GN255型密煉機中進行，轉子轉速為18 r·min-1，壓砣壓力為12 MPa，加入三段混煉膠和硫化體系，混煉180 s，停放8 h。

試樣硫化工藝及條件同小配合試驗。

1.5 性能測試

膠料性能按國家標準測試，成品輪胎性能按相應國家或企業(yè)標準測試。

2 結果與討論

2.1 理化分析

超級增粘樹脂HI和乙炔樹脂Koresin的理化分析結果見表1。

表1 兩種增粘樹脂的理化分析結果

從表1可以看出，超級增粘樹脂HI的軟化點明顯低于乙炔樹脂Koresin。

2.2 表面粘性

超級增粘樹脂HI和乙炔樹脂Koresin對混煉膠表面粘性的影響見表2。

表2 超級增粘樹脂HI和乙炔樹脂Koresin對混煉膠表面粘性的影響 N

從表2可以看出，超級增粘樹脂HI和乙炔樹脂Koresin對混煉膠表面粘性的影響沒有明顯差異。

2.3 小配合試驗

三角膠小配合試驗結果見表3。

從表3可以看出，與生產配方膠料相比，試驗配方膠料的門尼粘度明顯減小，硫化膠的拉伸強度和拉斷伸長率略低，其他物理性能無明顯差異。

表3 三角膠小配合試驗結果

趾口耐磨膠小配合試驗結果見表4。

從表4可以看出，與生產配方膠料相比，試驗配方膠料的門尼粘度明顯減小，老化前硫化膠的拉伸強度增大，撕裂強度減小，其他物理性能無明顯差異。

表4 趾口耐磨膠小配合試驗結果

2.4 大配合試驗

三角膠和趾口耐磨膠大配合試驗結果分別如表5和6所示。

從表5和6可見，大配合試驗結果與小配合試驗結果基本一致。

表5 三角膠大配合試驗結果

表6 趾口耐磨膠大配合試驗結果

綜合小配合和大配合試驗結果，在相同混煉工藝條件下，試驗配方膠料的門尼粘度比生產配方膠料低，說明添加超級增粘樹脂HI可以改善三角膠和趾口耐磨膠的加工性能，降低生產過程中的能量消耗。

2.5 成品性能

采用試驗配方膠料試制4條315/80R22.5 20PR輪胎進行性能試驗。

2.5.1 耐久性能

成品輪胎的耐久性試驗條件及試驗結果分別見表7和8。

表7 成品輪胎的耐久性試驗條件

從表8可以看出，試驗輪胎與生產輪胎的耐久性能相近。

表8 成品輪胎的耐久性試驗結果

2.5.2 速度性能

成品輪胎的速度性能試驗條件及試驗結果分別見表9和10。

表9 成品輪胎的速度性能試驗條件

從表10可以看出，試驗輪胎與生產輪胎的速度性能沒有明顯差異。

表10 成品輪胎的速度性能試驗結果

2.6 成本分析

根據最新原材料價格核算，在全鋼子午線輪胎三角膠和趾口耐磨膠配方中使用2份國產超級增粘樹脂HI替代1份進口乙炔樹脂Koresin，按315/80R22.5 20PR輪胎計算，每條輪胎可節(jié)約生產成本0.30元；按我公司輪胎年產240萬套計算，每年可節(jié)約原材料成本約72萬元。

3 結論

在全鋼子午線輪胎三角膠和趾口耐磨膠中使用2份國產超級增粘樹脂HI替代1份進口乙炔樹脂Koresin，膠料的門尼粘度明顯降低，有效改善了高炭黑填充膠料的加工性能，減小膠料混煉的能量消耗，對混煉膠表面粘性無明顯影響，硫化膠的物理性能和成品輪胎的耐久性能和速度性能相當，同時可節(jié)約原材料成本。