低滾阻改性劑YG-G300在航空輪胎胎圈護(hù)膠中的應(yīng)用

周寶珍，劉 峰，金學(xué)云，劉忠偉，丁翠柳，高 婷，孫學(xué)杰

（山東玲瓏輪胎股份有限公司，山東 招遠(yuǎn) 265400）

胎圈護(hù)膠位于輪胎的胎圈部位，作為胎圈部位的保護(hù)層與輪輞直接接觸，傳遞來(lái)自輪輞與胎體的應(yīng)力，防止胎圈與輪輞接觸部分因經(jīng)受反復(fù)伸張和壓縮應(yīng)變而磨損，起保護(hù)胎圈的作用。因此要求胎圈護(hù)膠具有較高的硬度、優(yōu)異的耐磨性能以及較低的生熱等。胎圈護(hù)膠的性能對(duì)輪胎的使用壽命起著舉足輕重的作用。

航空輪胎作為飛機(jī)與地面接觸的唯一部件，是飛機(jī)在地面上的最主要的操縱系統(tǒng)。航空輪胎承載負(fù)荷，向跑道傳遞制動(dòng)力并為轉(zhuǎn)向提供側(cè)向力、緩沖飛機(jī)在起飛、降落和滑行時(shí)產(chǎn)生的巨大的震動(dòng)力和沖擊力以及輔助飛機(jī)在地面上的滑行，具有充氣壓力和速度高、負(fù)荷和沖擊力大以及生熱高等特點(diǎn)。航空輪胎使用條件十分苛刻[1-4]，對(duì)胎圈護(hù)膠性能的要求較普通輪胎更高，尤其需要胎圈護(hù)膠具有優(yōu)異的耐高溫性能。

目前，關(guān)于轎車輪胎、全鋼載重子午線輪胎及工程機(jī)械輪胎的胎圈護(hù)膠配方的研究報(bào)道相對(duì)較多[5-11]，關(guān)于航空輪胎胎圈護(hù)膠配方的研究相對(duì)較少。低滾阻改性劑YG-G300（簡(jiǎn)稱YG-G300）可以將炭黑與橡膠之間的物理吸附改變?yōu)榛瘜W(xué)鍵吸附，提高炭黑-橡膠之間的作用力，從而提高炭黑-橡膠在高溫下的穩(wěn)定性，降低炭黑補(bǔ)強(qiáng)膠料對(duì)高溫的敏感性。本工作研究YG-G300在航空輪胎胎圈護(hù)膠中的應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），RSS1#，泰國(guó)泰華樹膠有限公司產(chǎn)品；順丁橡膠（BR），牌號(hào)9000，中國(guó)石化齊魯石油化工公司產(chǎn)品；炭黑N330，上?？ú┨鼗び邢薰井a(chǎn)品；YG-G300，臺(tái)州市黃巖東?；び邢薰井a(chǎn)品。

1.2 配方

試驗(yàn)配方（用量/份）：NR 40，BR 60，炭黑N330 80，氧化鋅 4，硬脂酸 3，防老劑 6，YG-G300 變量，其他 16。

1.3 主要設(shè)備和儀器

GKl.5N型密煉機(jī)，德國(guó)克虜伯公司產(chǎn)品；Ф160 mm×320 mm開煉機(jī)，煙臺(tái)橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品；MDR2000型無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀和MV2000型門尼粘度儀，美國(guó)阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；P-200-2PCD型平板硫化機(jī)，中國(guó)臺(tái)灣磐石油壓工業(yè)股份有限公司產(chǎn)品；DKD-K-1680l型自動(dòng)硬度計(jì)，德國(guó)Bareiss公司產(chǎn)品；Zwick/Roell 5109型拉力機(jī)和5109型彈性試驗(yàn)儀，德國(guó)Zwick Roell集團(tuán)公司產(chǎn)品；EPLEXOR500N型動(dòng)態(tài)粘彈譜分析儀，德國(guó)GABO公司產(chǎn)品；401A型熱老化試驗(yàn)箱，江蘇新真威試驗(yàn)機(jī)械有限公司產(chǎn)品；GT-7012-D型DIN磨耗試驗(yàn)機(jī)和GT-7012-A型阿克隆磨耗試驗(yàn)機(jī)，中國(guó)臺(tái)灣高鐵檢測(cè)儀器有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

膠料采用兩段混煉工藝混煉。一段混煉采用GKl.5N型密煉機(jī)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為60 r·min-1，混煉工藝為：生膠→炭黑→小料→排膠（165 ℃）；二段混煉在開煉機(jī)上進(jìn)行，混煉工藝為：一段混煉膠→硫黃和促進(jìn)劑→下片。

膠料在實(shí)驗(yàn)室停放至少8 h后在平板硫化機(jī)上進(jìn)行硫化，條件為145 ℃×50 min。

1.5 性能測(cè)試

膠料各項(xiàng)性能均按照相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 YG-G300的理化性能

YG-G300的外觀呈類白色或黃色片狀，其理化性能按照GB/T 11409—2008《橡膠防老劑、硫化促進(jìn)劑試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如下：熔點(diǎn)≥65.0 ℃，灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù) ≤28.0%，加熱減量（60 ℃×2 h） ≤6.0%。

2.2 門尼粘度和硫化特性

YG-G300用量對(duì)膠料門尼粘度和硫化特性的影響如表1所示。

表1 YG-G300用量對(duì)膠料門尼粘度和硫化特性的影響

從表1可以看出：加入YG-G300后，膠料的門尼粘度、FL、Fmax和Fmax-FL增大，說(shuō)明膠料的模量和交聯(lián)密度升高，門尼焦燒時(shí)間略延長(zhǎng)，硫化速度略減慢，tR3顯著延長(zhǎng)，表明膠料的抗硫化返原性能顯著提高；隨著YG-G300用量的增大，膠料的門尼粘度、FL和Fmax增大，tR3延長(zhǎng)。

2.3 Payne效應(yīng)

YG-G300用量對(duì)膠料損耗模量（G'）-應(yīng)變曲線的影響如圖1所示。

圖1 YG-G300用量對(duì)膠料G'-應(yīng)變曲線的影響

從圖1可以看出，添加YG-G300后，膠料的Payne效應(yīng)減弱，說(shuō)明炭黑與橡膠之間的相互作用力增強(qiáng)。

2.4 物理性能

YG-G300用量對(duì)硫化膠物理性能的影響如表2所示。

表2 YG-G300用量對(duì)硫化膠物理性能的影響

從表2可以看出：添加YG-G300后，硫化膠的硬度、定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度略提高，說(shuō)明膠料抵抗外力變形的能力提高；拉斷伸長(zhǎng)率略降低；阿克隆磨耗量減小，DIN磨耗指數(shù)增大，表明膠料的耐磨性能提升；密度、撕裂強(qiáng)度和脆性溫度相當(dāng)；高溫回彈值略提高，說(shuō)明膠料生熱降低；當(dāng)YG-G300用量為2份時(shí)，膠料的綜合物理性能較好；當(dāng)YGG300用量為3份時(shí)，硫化膠的硬度、定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和耐磨性能繼續(xù)提升不明顯。

2.5 高溫拉伸性能

將硫化膠在100 ℃×48 h條件下老化后，測(cè)試其在80 ℃下的高溫拉伸性能。YG-G300用量對(duì)硫化膠高溫拉伸性能的影響如表3所示。

表3 YG-G300用量對(duì)硫化膠高溫拉伸性能的影響

從表3可以看出，加入YG-G300后，膠料高溫下的定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率提高，說(shuō)明其耐高溫性能提高，進(jìn)一步證實(shí)了加入YG-G300后提高了炭黑-橡膠之間的作用力，增強(qiáng)了膠料的高溫穩(wěn)定性。YG-G300用量為2份時(shí)，膠料的耐高溫性能最佳。

2.6 動(dòng)態(tài)生熱

YG-G300用量對(duì)膠料損耗因子（tanδ）-溫度曲線的影響如圖2所示。

圖2 YG-G300用量對(duì)膠料tanδ-溫度曲線的影響

從圖2可以看出：添加YG-G300后，試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)膠料的tanδ減小，表明膠料的生熱降低，這與高溫回彈值測(cè)試結(jié)果一致；當(dāng)YG-G300用量為3份時(shí)，膠料60 ℃時(shí)的tanδ值繼續(xù)略有減小。

3 結(jié)論

（1）YG-G300作為一種新型助劑，可以增強(qiáng)炭黑-橡膠之間的作用力。

（2）在航空輪胎胎圈護(hù)膠中加入1～3份YGG300，膠料的門尼粘度、模量和交聯(lián)密度增大，門尼焦燒時(shí)間略長(zhǎng)，硫化速度略慢，抗硫化返原性能顯著提高。

（3）在航空輪胎胎圈護(hù)膠中加入YG-G300，可以有效提高膠料的硬度、定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度以及耐磨性能，降低膠料的生熱，提高膠料的耐高溫性能。當(dāng)YG-G300用量為2份時(shí)，膠料的耐高溫性能最優(yōu)，同時(shí)綜合物理性能較好。