模量增強(qiáng)劑8180在缺氣保用輪胎支撐膠中的應(yīng)用

倪 寶，王 超，謝誠堅(jiān)，王丹靈

（中策橡膠集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310018）

缺氣保用輪胎又稱安全輪胎，它可在輪胎失壓情況下保證車輛以一定的速度繼續(xù)穩(wěn)定行駛一定的里程，且車輛的操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性不明顯降低。缺氣保用輪胎可以大幅度降低漏氣或爆胎引發(fā)的交通事故，從而提升行車安全性[1-3]。自體支撐型缺氣保用輪胎是目前市場(chǎng)上的主流，其特點(diǎn)是胎側(cè)采用特殊多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增加高強(qiáng)度支撐膠，極大地提升胎側(cè)強(qiáng)度，使輪胎在零氣壓情況下依然能夠支撐車輛。

胎側(cè)支撐膠是自體支撐型缺氣保用輪胎的關(guān)鍵部件。當(dāng)輪胎失壓時(shí)，胎側(cè)支撐膠對(duì)輪胎胎體起到良好的支撐作用，因此要求胎側(cè)支撐膠具有高模量和低生熱性能，高模量保證輪胎在失壓情況下的下沉量小，低生熱防止輪胎在失壓情況下高速行駛時(shí)支撐膠升熱破壞[4-5]。

模量增強(qiáng)劑8180是改性酚醛樹脂及其他助劑的混合物，在硫化過程中，可以形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵及樹脂鍵，同時(shí)可以改變多硫鍵與單硫和雙硫鍵比例，增加單硫和雙硫鍵，從而進(jìn)一步提高膠料模量。由于交聯(lián)鍵的“縮短”，使得硫鍵間蠕動(dòng)減小，降低了膠料動(dòng)態(tài)形變時(shí)的生熱。

本工作研究模量增強(qiáng)劑8180在缺氣保用輪胎支撐膠中的應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），SVR3L，越南產(chǎn)品；炭黑改性低順式順丁橡膠（LCBR），牌號(hào)500，日本合成橡膠株式會(huì)社產(chǎn)品；炭黑N550，美國卡博特公司產(chǎn)品；環(huán)烷油，中國石化潤滑油荊門分公司產(chǎn)品；模量增強(qiáng)劑8180，臺(tái)州市黃巖東?；び邢薰井a(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)配方

1#配方：NR 40，LCBR 60，炭黑N550 60，氧化鋅 5，硬脂酸 1.5，防老劑 3.5，環(huán)烷油1，硫化劑 10.25，其他 3.25。

2#配方添加2份模量增強(qiáng)劑8180，其余均同1#配方。

1.3 主要設(shè)備和儀器

S（X）K-160型開煉機(jī)，上海市拓林輕化機(jī)械廠產(chǎn)品；F370型密煉機(jī)，大連橡膠塑料機(jī)械股份有限公司產(chǎn)品；M200E型門尼粘度儀，北京市友深電子儀器有限公司產(chǎn)品；GT-2000A型無轉(zhuǎn)子流變儀，上海諾甲儀器儀表有限公司產(chǎn)品；TS-2000M型拉力試驗(yàn)機(jī)，中國臺(tái)灣高鐵檢測(cè)儀器有限公司產(chǎn)品：VR-7120型動(dòng)態(tài)熱力學(xué)分析儀，日本Ueshima公司產(chǎn)品；RPA2000橡膠加工分析儀（RPA），美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品。

1.4 混煉工藝

大配合試驗(yàn)?zāi)z料分3段混煉，一段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為50 r·min-1，填充因數(shù)為0.72，煉膠工藝如下：加入生膠、炭黑和小料→壓壓砣30 s→加入環(huán)烷油→壓壓砣→155 ℃排料；二段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為50 r·min-1，填充因數(shù)為0.7，煉膠工藝如下：加入一段混煉膠→壓壓砣→110 ℃提壓砣→壓壓砣→150℃排膠；三段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為50 r·min-1，填充因數(shù)為0.68，煉膠工藝如下：加入二段混煉膠、硫黃、促進(jìn)劑→壓壓砣→105 ℃排膠。各段混煉膠均需停放4 h后進(jìn)行下一段混煉。

1.5 性能測(cè)試

膠料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試條件如下：應(yīng)變7%±2%，溫度 30～100 ℃，升溫速率 2℃·min-1，頻率 10 Hz；RPA時(shí)間掃描條件：預(yù)硫化 160 ℃×15 min，應(yīng)變 18%，溫度 150 ℃，頻率 12 Hz，掃描時(shí)間 0～30 min。

膠料其余性能均按照相應(yīng)國家或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 加工性能和物理性能

膠料的加工性能和物理性能如表1所示。

從表1可以看出，與1#配方膠料相比，2#配方膠料的焦燒安全性略有提高，門尼粘度和Fmax增大，定伸應(yīng)力有所提高，拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率變化不大。2#配方膠料的Fmax和定伸應(yīng)力提高可能歸因于模量增強(qiáng)劑8180額外反應(yīng)的化學(xué)鍵。

表1 膠料的加工性能和物理性能

2.2 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能

60 ℃時(shí)的損耗因子（tanδ）通常用于表征膠料的動(dòng)態(tài)生熱[6-7]。兩個(gè)配方膠料的tanδ-溫度曲線如圖1所示。

圖1 膠料的tan δ-溫度曲線

由圖1可見，與1#配方膠料相比，2#配方膠料60℃時(shí)的tanδ明顯減小，表明其動(dòng)態(tài)生熱明顯下降。

兩個(gè)配方膠料的動(dòng)態(tài)模量（E′）-溫度曲線如圖2所示。由圖2可見，2#配方膠料的E′明顯高于1#配方膠料。

圖2 膠料的E′-溫度曲線

2.3 RPA時(shí)間掃描

在恒定高溫下，膠料會(huì)由于內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)而引起結(jié)構(gòu)的變化，從而使性能發(fā)生變化[8-10]。RPA可以測(cè)試膠料在恒定溫度下彈性模量（G′）隨時(shí)間的變化。因此本研究中，采用RPA對(duì)固定溫度下膠料進(jìn)行時(shí)間掃描，以表征膠料在高溫下的模量特性，膠料的G′-時(shí)間掃描結(jié)果如圖3所示。

圖3 膠料的G′-時(shí)間曲線

由圖3可見，2#配方膠料的G′始終高于1#配方膠料。

2.4 成品性能

分別采用1#和2#配方膠料試制225/55 R17 101W SA37缺氣保用輪胎，并進(jìn)行零氣壓耐久性測(cè)試，各配方送檢4條輪胎。按照本公司內(nèi)部測(cè)試條件，以80 km·h-1速度測(cè)試，直到輪胎支撐膠破壞為止。輪胎零氣壓耐久性測(cè)試結(jié)果見表2。

表2 輪胎零氣壓耐久性測(cè)試結(jié)果 min

由表2可見，采用2#配方膠料試制的缺氣保用輪胎零氣壓耐久性能及其穩(wěn)定性均明顯優(yōu)于1#配方膠料輪胎。

3 結(jié)論

（1）在缺氣保用輪胎支撐膠中加入模量增強(qiáng)劑8180，膠料的門尼粘度和Fmax增大，定伸應(yīng)力提高，拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率變化不大，動(dòng)態(tài)生熱明顯降低，動(dòng)態(tài)模量提高。

（2）缺氣保用輪胎成品測(cè)試結(jié)果表明，在支撐膠中加入模量增強(qiáng)劑8180可有效提升輪胎的零氣壓耐久性能。