粘合補強劑RF-90A在全鋼載重子午線輪胎胎體膠中的應用

朱之鋒，劉瑞強，張明艷

（青島中科華瑞納科技有限公司，山東 青島 266000）

擁有剛性帶束層和胎圈以及柔軟胎體的全鋼載重子午線輪胎性能優(yōu)異，胎體作為其主要部件起著承受輪胎內(nèi)壓、緩沖路面沖擊振動的作用，因此要求胎體有足夠高的強度，其一方面取決于胎體鋼絲簾線的強度和密度，另一方面取決于橡膠-鋼絲的粘合性能[1-3]。胎體鋼絲膠料不但自身要有足夠高的強度，還要將堅硬的鋼絲簾線與柔軟的橡膠結合在一起，因此提高橡膠-鋼絲的粘合性能一直是載重子午線輪胎制造的關鍵技術之一[4-6]。為提高膠料與鋼絲簾線的粘合性能，通常在胎體膠料中加入間苯二酚或間苯二酚-甲醛預縮合樹脂、粘合劑RA或HMT、鈷鹽等粘合體系助劑[7-10]。

粘合補強劑RF-90A是一種由反應型烴類中分子、納米二氧化硅、硼類化合物等粘合及耐老化的特殊功能材料，采用氣相法白炭黑工藝，通過原位復合、弱鍵懸浮、活性包覆及粒徑擴大技術制備的一種多功能新材料。添加粘合補強劑RF-90A的半成品部件自粘性好，且外觀光鮮平滑；可提高硫化膠拉伸強度以及橡膠-鋼絲的初始粘合力與老化后粘合力，從而提高成品輪胎的高速和耐久性能，并減少輪胎肩空、脫層等質量問題。

本工作研究粘合補強劑RF-90A在全鋼載重子午線輪胎胎體膠中的應用。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），STR20，泰國產(chǎn)品；炭黑，江西黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰井a(chǎn)品；間苯二酚-甲醛樹脂，華奇（張家港）化工有限公司產(chǎn)品；粘合補強劑RF-90A，青島中科華瑞納科技有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

NR 100，炭黑 55，氧化鋅 8，防老劑 3.5，硫化體系 5.9，間苯二酚-甲醛樹脂 1.5，鈷鹽 0.8，粘合劑RA-65 3.5，粘合補強劑RF-90A 變量。

1#—4#配方的粘合補強劑RF-90A用量分別為0，5，10，15份。

1.3 主要設備和儀器

1.7 L本伯里密煉機，日本神戶制鋼公司產(chǎn)品；GK400N型和GK255N型密煉機，益陽橡膠塑料機械集團有限公司產(chǎn)品；XK-160型開煉機，青島科高橡塑機械裝備有限公司產(chǎn)品；VSMV 100Lite型門尼粘度計和MFR 100Lite型無轉子硫化儀，上海諾甲儀器儀表有限公司產(chǎn)品；TCS-2000型拉力試驗機，高鐵檢測儀器（東莞）有限公司產(chǎn)品。

1.4 混煉工藝

1.4.1 小配合試驗

小配合試驗膠料混煉分3段進行，一段和二段混煉在1.7 L本伯里密煉機中進行，終煉在開煉機上進行，混煉工藝如下。

一段混煉：生膠→部分炭黑、粘合補強劑RF-90A→防老劑、氧化鋅→排膠（溫度為155 ℃）；二段混煉：一段混煉膠→剩余炭黑、間苯二酚-甲醛樹脂、鈷鹽→排膠（溫度為155 ℃）；終煉：二段混煉膠→硫黃、促進劑、粘合劑RA-65→下片（溫度低于95 ℃）。

1.4.2 大配合試驗

大配合試驗膠料混煉分3段進行，一段和二段混煉在GK400N型密煉機中進行，終煉在GK255N型密煉機中進行，混煉工藝與小配合試驗膠料基本相同。

1.5 性能測試

膠料各項性能均按照相應國家標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 理化分析

粘合補強劑RF-90A外觀為灰色微珠狀，理化性能如表1所示。

表1 粘合補強劑RF-90A的理化性能

2.2 小配合試驗

小配合試驗膠料性能如表2和3所示。

表2 小配合試驗混煉膠硫化特性

表3 小配合試驗硫化膠物理性能

從表2可以看出，與不采用粘合補強劑RF-90A的1#配方膠料相比，采用粘合補強劑RF-90A的2#—4#配方膠料門尼粘度基本無變化，門尼焦燒時間延長，即加工安全性較好，且硫化速度較快。

從表3可以看出：與1#配方膠料相比，2#—4#配方膠料的100%和300%定伸應力變化不大，密度、拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度總體略有提高，耐熱老化性能較好；橡膠-鋼絲老化前后的粘合性能明顯提高，特別是3#配方膠料比1#配方膠料的粘合性能提高約10%。

2.3 大配合試驗

根據(jù)小配合試驗結果，選取綜合性能較好的3#配方作為試驗配方進行車間大配合試驗，試驗結果如表4和5所示。

表4 大配合試驗混煉膠硫化特性

表5 大配合試驗硫化膠物理性能

從表4和5可以看出：在大配合試驗中，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗配方膠料的門尼粘度較低，其他性能與小配合試驗膠料試驗結果基本一致。

2.4 工藝性能

在密煉車間生產(chǎn)時，試驗配方膠料的炭黑等粉料容易混入，分散性良好，密煉機排膠結團性良好，生產(chǎn)的終煉膠片表面光滑，氣孔少。在胎體鋼絲簾布壓延時，試驗配方膠料的壓延速度比生產(chǎn)配方膠料快，鋼絲簾布表面光滑、氣泡少，胎體膠料自粘性提高，成型時胎體與相鄰部件的粘合性好。試驗配方膠料制備的胎坯和成品輪胎均未出現(xiàn)外觀質量問題。

2.5 成品性能

采用3#配方膠料作為試驗配方膠料試制12R22.5無內(nèi)胎全鋼載重子午線輪胎，并按照國家標準進行室內(nèi)耐久性測試，結果如表6所示。

表6 12R22.5輪胎耐久性測試結果

由表6可以看出，采用試驗配方膠料制造的成品輪胎室內(nèi)耐久性能比生產(chǎn)配方膠料制造的輪胎更優(yōu)異。

3 結論

（1）添加粘合補強劑RF-90A膠料的加工安全性優(yōu)異，硫化速度快。

（2）添加粘合補強劑RF-90A膠料的密度、拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度總體略有提高，耐熱老化性能較好，橡膠-鋼絲老化前后的粘合性能明顯提高。添加10份粘合補強劑RF-90A膠料的綜合性能較好。

（3）添加粘合補強劑RF-90A的胎體膠制造的成品輪胎室內(nèi)耐久性能更優(yōu)異。