液態(tài)腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP在全鋼子午線輪胎配方中的應(yīng)用

冉宇寧，陳 鑫

（貴州輪胎股份有限公司，貴州 貴陽 550008）

全鋼子午線輪胎很多部位膠料要求硬度很高，為了在獲得更高硬度的同時滿足加工需求，通常采用10～20份有機樹脂替代部分炭黑，膠料不僅可以獲得更好的力學性能，還因樹脂兼具軟化劑和增塑劑功能[1]，可以降低加工溫度，確保膠料混煉的安全性和質(zhì)量均一性[2-6]。但采用傳統(tǒng)補強樹脂的膠料依然存在加工困難的情況。

酚醛樹脂生產(chǎn)過程中，常加入不同的油改性劑以提高樹脂在橡膠中的溶解性，從而增大樹脂與橡膠之間的相容性，常用的油改性劑有妥爾油[7]和腰果油[8-10]。酚醛樹脂SL-2101是妥爾油改性熱反應(yīng)型熱塑性酚醛樹脂；NC-360HP是以腰果油為原料聚合改性得到的一種聚合油，主要成分為腰果油酚醛樹脂，兩者均通過與亞甲基給予體交聯(lián)反應(yīng)生成三維結(jié)構(gòu)，起到硫化膠增強和增硬效果。

本工作研究新型液態(tài)腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP在全鋼子午線輪胎中的應(yīng)用，并與全鋼子午線輪胎常用酚醛樹脂SL-2101進行對比。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），STR20，泰國普吉宏曼麗（橡膠）有限公司產(chǎn)品；炭黑N375，江西黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰井a(chǎn)品；酚醛樹脂SL-2101，國內(nèi)某公司產(chǎn)品；液態(tài)腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP，青島克羅恩化學有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗配方

1#配方：NR 100，炭黑N375 74，氧化鋅/硬脂酸 6，環(huán)保芳烴油 3.4，防老劑 1.5，酚醛樹脂SL-2101 10，硫黃、促進劑TBBS和防焦劑5.9，HMT-80 1.25，其他 3。

2#配方：采用液態(tài)腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP等量替代1#配方中的酚醛樹脂SL-2101，其余同1#配方。

1.3 主要設(shè)備和儀器

C型3 L密煉機和F-270型密煉機，美國法雷爾公司產(chǎn)品；PX-420型密煉機，意大利Pomini公司產(chǎn)品；LJ-150型開煉機，青島巨融機械技術(shù)有限公司產(chǎn)品；LP6000型平板硫化機，德國MonTech公司產(chǎn)品；MV2000型門尼粘度儀和MDR2000型無轉(zhuǎn)子硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；XHS型邵爾橡塑硬度計，上海六菱儀器廠產(chǎn)品；T2000E型電子拉力機，北京友深電子儀器有限公司產(chǎn)品；EPH-50型橡膠回彈儀，英國SATRA技術(shù)中心Hampden測試儀器公司產(chǎn)品。

1.4 混煉工藝

1.4.1 小配合試驗

小配合試驗膠料采用兩段混煉工藝。一段混煉在3 L密煉機中進行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80 r·min-1，混煉工藝為：生膠和小料→壓壓砣→提壓砣→炭黑、油料→壓壓砣→提壓砣（溫度為120 ℃）→壓壓砣→排膠（溫度為155 ℃）；終煉在LJ-150型開煉機上進行，混煉工藝為：一段混煉膠→硫黃、促進劑和HMT-80→薄通6次→打2個卷后下片。

1.4.2 大配合試驗

“以市場為導向的價值評估方式是對以往專家評審方式的有益補充，科技成果進入市場，才能實現(xiàn)商業(yè)價值?！痹颇想娋W(wǎng)公司副總工程師吳毅認為，讓有價值的科技產(chǎn)品及時循環(huán)起來，實現(xiàn)管制性業(yè)務(wù)與競爭性業(yè)務(wù)、各單位間的共享，實現(xiàn)價值循環(huán)的平衡，進而打造出價值開放的平臺，創(chuàng)造合作共贏的良好氛圍。

大配合試驗膠料采用兩段混煉工藝。

一段混煉在PX-420型密煉機中進行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為50 r·min-1，壓砣壓力為0.55 MPa。先將NR塑煉，出片冷卻。1#配方膠料混煉工藝為：塑煉膠和小料→全部炭黑→壓壓砣→提壓砣加油料（60 s）→壓壓砣→保持10 s→提壓砣→保持15 s→壓壓砣→排膠（120 s，165 ℃）。2#配方膠料混煉工藝為：塑煉膠和部分小料→全部炭黑→壓壓砣→保持25 s→開門加NC-360HP→關(guān)門加油料→壓壓砣→保持20 s→提壓砣→壓壓砣→排膠（130 s，165 ℃）。

終煉在F-270型密煉機中進行，加入硫黃、促進劑、防焦劑以及HMT-80，1#和2#配方終煉工藝相同。

1.5 性能測試

各項性能均按照相應(yīng)國家標準進行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 小配合試驗

膠料的小配合試驗結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，在加工性能方面，與采用酚醛樹脂SL-2101的1#配方膠料相比，采用液態(tài)腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP的2#配方膠料的硫化速度更快，但焦燒安全性相當；初始門尼粘度和門尼粘度均有20%以上的降幅，同時門尼應(yīng)力松弛率絕對值也提高11%，這都有利于降低膠料加工過程中的能耗和溫升，并提高加工外觀質(zhì)量。采用液態(tài)腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP的2#配方膠料的抗硫化返原性提高，表明其耐老化性能優(yōu)異。

表1 小配合試驗結(jié)果

在物理性能方面，與采用酚醛樹脂SL-2101的1#配方膠料相比，采用液態(tài)腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP的2#配方膠料的邵爾A型硬度、100%定伸應(yīng)力、拉斷伸長率和撕裂強度稍低，拉伸強度相當，但拉斷永久變形下降率達33%；在生熱性能方面，2#配方膠料的回彈值下降約6%。

2.2 大配合試驗

2.2.1 加工性能

大配合試驗膠料的混煉加工性能如表2所示。

表2 大配合試驗膠料的混煉加工性能

從表2可以看出，與采用酚醛樹脂SL-2101的1#配方相比，采用液態(tài)腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP的2#配方無論是一段混煉膠還是終煉膠的排膠溫度和排膠能耗均稍低，同時快檢門尼粘度也均有較大幅度的下降，更有利于加工。但由于本試驗2#配方采用手動開門加液態(tài)腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP，導致了部分混煉時間的浪費，如若能在工廠批量生產(chǎn)中像芳烴油一樣從密煉機內(nèi)部稱量、注入，就不會導致混煉效率的下降。

2.2.2 硫化特性和物理性能

大配合試驗膠料的硫化特性和物理性能如表3所示。

表3 大配合試驗膠料的硫化特性和物理性能

從表3可以看出，大配合試驗膠料的硫化特性和物理性能等與小配合試驗膠料在數(shù)值上存在一定差異，但采用液態(tài)腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP的2#配方膠料與1#配方膠料相比的性能差異變化趨勢與小配合試驗基本一致。

3 結(jié)論

與采用酚醛樹脂SL-2101的膠料相比，采用液態(tài)腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP的膠料部分物理性能如硬度、定伸應(yīng)力、拉斷伸長率、撕裂強度和回彈值稍低，但其硫化速度更快，耐老化性能更好，拉斷永久變形也更低，此外其最大優(yōu)勢在于可以極為有效地降低門尼粘度，提高高填充炭黑配方膠料的加工性能。