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    高抗撕裂改性劑EN-01在全鋼載重子午線輪胎胎面膠中的應(yīng)用

    2022-07-19 07:01:38李志濤林國(guó)陣
    輪胎工業(yè) 2022年2期
    關(guān)鍵詞:壓壓門尼改性劑

    李志濤,林國(guó)陣

    (廈門力達(dá)威化工科技有限公司,福建 廈門 361021)

    當(dāng)路面狀況較差時(shí),全鋼載重子午線輪胎在載荷的作用下,輪胎表面受到尖銳物品的撞擊或刺扎,易導(dǎo)致膠料產(chǎn)生裂紋[1-3]。同時(shí),輪胎在行駛過程中會(huì)產(chǎn)生大量熱量,速度越高生熱越大。產(chǎn)生的熱量會(huì)導(dǎo)致輪胎溫度升高,加速膠料裂紋的擴(kuò)展,最終導(dǎo)致輪胎發(fā)生崩花掉塊和異常磨損等問題;溫度升高也會(huì)使膠料強(qiáng)度降低,嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致輪胎爆破,造成不可挽回的損失[4-7]。提高輪胎膠料的抗撕裂性能有利于抑制裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展,但市場(chǎng)上大部分的抗撕裂樹脂在輪胎中使用時(shí)會(huì)加速輪胎的生熱,增大了輪胎的行駛風(fēng)險(xiǎn)[8-10]。

    高抗撕裂改性劑EN-01是一種提升橡膠抗撕裂和抗切割性能的助劑,外觀為白色或淡粉色固體粉末,熔點(diǎn)為213~215 ℃,無(wú)氣味。其在輪胎中使用,可以有效提高輪胎的抗撕裂性能,同時(shí)不影響生熱性能。

    本工作主要探討高抗撕裂改性劑EN-01在全鋼載重子午線輪胎胎面膠中的應(yīng)用效果。

    1 實(shí)驗(yàn)

    1.1 主要原材料

    天然橡膠(NR),STR20,泰國(guó)進(jìn)口產(chǎn)品;炭黑BL201,山東貝斯特化工有限公司產(chǎn)品;高抗撕裂改性劑EN-01,大冢材料科技(上海)有限公司產(chǎn)品;DCPD樹脂,彤程新材料集團(tuán)股份有限公司產(chǎn)品;硫黃,無(wú)錫華盛橡膠新材料科技股份有限公司產(chǎn)品。

    1.2 配方

    高抗撕裂改性劑EN-01在全鋼載重子午線輪胎胎面膠配方中進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn),試驗(yàn)配方如表1所示,其中1#配方為空白對(duì)照組。

    表1 試驗(yàn)配方 份

    1.3 主要設(shè)備和儀器

    XSK-150型開煉機(jī),莊河橡膠機(jī)械有限公司產(chǎn)品;KD-1-5型1.61 L密煉機(jī),利拿機(jī)械工業(yè)股份有限公司產(chǎn)品;BB270型和BB430型密煉機(jī),日本神戶制鋼有限公司產(chǎn)品;MV2000型門尼粘度計(jì)、MDR2000型硫化儀和RPA2000橡膠加工分析儀,美國(guó)阿爾法科技有限公司產(chǎn)品;AI-2000M型拉力試驗(yàn)機(jī)和阿克隆磨耗儀,中國(guó)臺(tái)灣高鐵檢測(cè)儀器有限公司產(chǎn)品;RCC-Ⅰ型抗切割性能試驗(yàn)機(jī),北京萬(wàn)匯一方科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品;GCYLSN-1112型輪胎耐久性試驗(yàn)機(jī),青島高校測(cè)控技術(shù)有限公司產(chǎn)品;GOODRICH型壓縮生熱試驗(yàn)儀,德國(guó)DOLI公司產(chǎn)品;401A型熱空氣老化箱,江都市新真威試驗(yàn)機(jī)械有限責(zé)任公司產(chǎn)品。

    1.4 混煉工藝

    1.4.1 小配合試驗(yàn)

    小配合試驗(yàn)?zāi)z料采用兩段混煉工藝,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40~100 r·min-1,一段混煉在1.61 L密煉機(jī)中進(jìn)行,混煉工藝為:生膠→壓壓砣1 min→炭黑→壓壓砣1 min→氧化鋅、防老劑和樹脂等→壓壓砣1 min→提壓砣→壓壓砣1.5 min→排膠;二段混煉在開煉機(jī)上進(jìn)行,混煉工藝為:一段混煉膠→薄通2次→硫黃和促進(jìn)劑→薄通2次→搗膠2次→排膠下片。

    1.4.2 大配合試驗(yàn)

    大配合試驗(yàn)?zāi)z料采用4段混煉工藝。前3段混煉在BB430型密煉機(jī)中進(jìn)行,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為50 r·min-1,壓砣壓力為0.55 MPa。一段混煉工藝為:生膠、1/5炭黑→壓壓砣35 s→提壓砣→壓壓砣25 s→提壓砣→壓壓砣→(155±5)℃排膠→停放4 h。二段混煉工藝為:一段混煉膠、4/5炭黑、氧化鋅、防老劑和樹脂等→壓壓砣35 s→提壓砣→壓壓砣25 s→提壓砣→壓壓砣→(160±5)℃排膠→停放8 h。三段混煉工藝為:二段混煉膠→壓壓砣25 s→提壓砣→壓壓砣25 s→提壓砣→壓壓砣→(155±5)℃排膠→停放8 h。終煉在BB270型密煉機(jī)中進(jìn)行,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為22 r·min-1,壓砣壓力為0.55 MPa,混煉工藝為:三段混煉膠、硫黃、防焦劑和促進(jìn)劑→壓壓砣25 s→提壓砣→壓壓砣25 s→提壓砣→壓壓砣→(105±5)℃排膠→停放8 h。

    1.5 性能測(cè)試

    膠料的各項(xiàng)性能均按照相應(yīng)的國(guó)家或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

    2 結(jié)果與討論

    2.1 理化分析

    高抗撕裂改性劑EN-01的理化分析結(jié)果如表2所示。

    從表2可以看出,高抗撕裂改性劑EN-01的理化性能滿足企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。

    表2 高抗撕裂改性劑EN-01的理化分析結(jié)果

    2.2 小配合試驗(yàn)

    小配合試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

    從表3可以看出:與1#配方膠料相比,2#配方膠料的門尼粘度和門尼焦燒時(shí)間差別不大,3#和4#配方膠料的門尼粘度高約10個(gè)值,門尼焦燒時(shí)間縮短約2 min,硫化速度相當(dāng);老化前后,2#—4#配方膠料的拉斷伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度明顯增大,切割體積比明顯減小,這說明添加DCPD樹脂和高抗撕裂改性劑EN-01都可大幅提升膠料的抗撕裂性能,其中以添加高抗撕裂改性劑EN-01的4#配方膠料效果最佳;2#配方膠料的耐磨性能和低生熱性能較1#配方膠料略差,3#配方膠料的300%定伸應(yīng)力和耐磨性能較1#配方膠料略差,而適當(dāng)增大硫黃用量的4#配方膠料,其他物理性能均與1#配方膠料相當(dāng)。

    表3 小配合試驗(yàn)結(jié)果

    綜合分析,4#配方膠料的硫化特性和物理性能較優(yōu)。

    2.3 大配合試驗(yàn)

    根據(jù)小配合試驗(yàn)結(jié)果,選擇4#配方與1#空白配方進(jìn)行大配合試驗(yàn),結(jié)果如表4所示。

    從表4可以看出:與1#配方膠料相比,4#配方膠料的Fmax略低,硫化速度相當(dāng),門尼粘度較高,門尼焦燒時(shí)間略短;老化前后,4#配方膠料的拉斷伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度增大,切割體積比減?。黄渌锢硇阅芟喈?dāng)。

    表4 大配合試驗(yàn)結(jié)果

    2.4 工藝性能

    在混煉加工過程中,相同混煉條件下,4#試驗(yàn)配方膠料門尼粘度偏高10個(gè)值左右,門尼焦燒時(shí)間縮短約2 min,外觀無(wú)明顯差異。后續(xù)批量試生產(chǎn),采取在塑煉段增用200 g環(huán)保型塑解劑,同時(shí)微調(diào)混煉工藝,可將膠料的門尼粘度降低5~6個(gè)值。

    2.5 成品性能

    分別采用1#和4#配方膠料試制一批12R22.5 18PR AL06輪胎,分別隨機(jī)抽取1條,按照GB/T 4501—2016《載重汽車輪胎性能室內(nèi)試驗(yàn)方法》進(jìn)行室內(nèi)耐久性試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

    從表5可以看出,試驗(yàn)輪胎和生產(chǎn)輪胎的累計(jì)行駛時(shí)間相近,輪胎損壞部位和形式一致,耐久性能相當(dāng)。

    表5 成品輪胎耐久性試驗(yàn)結(jié)果

    2.6 路試驗(yàn)證

    為驗(yàn)證胎面膠配方中使用高抗撕裂改性劑EN-01后成品輪胎的實(shí)際使用性能,采用4#配方試制了一批12R22.5 18PR AL06輪胎,并在湖南長(zhǎng)沙地區(qū)進(jìn)行了裝車試驗(yàn)。車型為雙導(dǎo)單驅(qū)六軸車,輪胎裝配在驅(qū)動(dòng)輪,車輛運(yùn)行區(qū)間為長(zhǎng)沙至衡陽(yáng),以裝配散貨為主,標(biāo)準(zhǔn)載荷35 t,車貨總質(zhì)量不大于53 t。14個(gè)月后,車輛共行駛155 352 km,路試輪胎無(wú)任何病象。

    3 結(jié)論

    在全鋼載重子午線輪胎胎面膠中加入高抗撕裂改性劑EN-01,并適當(dāng)增大硫黃用量,雖然在混煉過程中膠料門尼粘度偏高,但可在保持拉伸性能、低生熱和耐磨性能相當(dāng)?shù)那疤嵯?,有效提高輪胎的抗撕裂和抗切割性能,在路況較差時(shí)的使用優(yōu)勢(shì)明顯。

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