NdBR用于SBR/NR/BR體系子午胎胎冠膠的配方研究*

劉偉銀，馬鳳云*，李志娟，宋玉萍，徐文清，姜新民

（1.新疆大學教育部石油天然氣精細化工重點實驗室，新疆烏魯木齊830046；2.獨山子石化設計研究院，新疆獨山子833600；3.新疆昆侖股份有限公司，新疆庫爾勒841011）

NdBR用于SBR/NR/BR體系子午胎胎冠膠的配方研究*

劉偉銀1，馬鳳云1*，李志娟1，宋玉萍2，徐文清2，姜新民3

（1.新疆大學教育部石油天然氣精細化工重點實驗室，新疆烏魯木齊830046；2.獨山子石化設計研究院，新疆獨山子833600；3.新疆昆侖股份有限公司，新疆庫爾勒841011）

采用均勻設計法設計了將NdBR用于SBR/NR/BR及白炭黑炭黑并用體系的子午線輪胎胎冠配方，用SAS統計回歸分析軟件對硫化膠主要物理機械性能進行逐步回歸，得到性能與主要影響因素的回歸方程，并對其進行驗證，同時用其指導配方改進。結果表明，采用均勻試驗和SAS回歸分析得到的回歸方程可以較好的預測該配方體系硫化膠的性能，指導配方改進。

NdBR；子午線輪胎；胎冠膠；逐步回歸

輪胎配方的組分眾多，進行配方設計時多屬于多因素多水平試驗，若進行正交試驗，試驗因次數太多。進行均勻試驗，可以用較少的試驗，在較大范圍內獲得物理機械性能與主要影響因素之間的回歸方程，用其指導配方的調整和優化，可以提高試驗效率，節省成本[1]。

前人研究了生膠并用比對S-SBR/BR兩膠并用[2]和S-SBR/BR/NR三膠并用體系性能的影響[3]，得到了這2種純炭黑體系胎面膠性能與生膠并用比、炭黑、軟化油和其他填料之間的關系。但是在胎面膠中，添加適當的白炭黑可提高膠料的撕裂強度，改善耐磨性能、生熱性能，增大硬度、定伸應力、回彈值和粘合力。本工作采用均勻設計法，將NdBR用于SBR/NR/BR及白炭黑炭黑并用體系的子午線輪胎胎面膠配方，定量研究膠料性能與5個主要影響因素（生膠A、生膠B、芳烴油、白炭黑和促進劑）之間的關系，并進行配方優化。

1 試驗部分

1.1 主要原材料

NdBR，獨山子石化公司提供；NR（天然橡膠），1#國產標膠；SBR（丁苯橡膠），牌號1500E；其他材料為橡膠工業常用材料。

1.2 試驗配方設計

依據國內外經驗，橡膠配方的性能可用二次多項式擬合。本文主要研究胎冠膠性能與生膠A（X1）、生膠B（X2）、芳烴油（X3）、白炭黑（X4）和促進劑CZ（X5）用量的關系。對于5因素試驗，橡膠性能與影響因子的二次方程中最多有5個變量，試驗次數應大于21次。而經逐步回歸的二次方程中變量往往少于5個。因此，實際的試驗次數介于6～21之間。考慮到工廠實際情況和盡量保證每次試驗的平行性，選定試驗次數為10次。

依據均勻設計法，選用U10*（108）表安排試驗。各變量的初選變化范圍為：X10～40，X210～50，X38～17，X40～45，X51.6～2.0 phr。如表1所示，括號里的數值是各變量的實際用量。

表1 U10*（108）配方設計表Table 1 Formuladesigntable U10*（108）

1.3 試樣的制備

按照胎冠膠的常用混煉過程，在廣東汕頭化工橡膠機械廠XK-160雙滾筒開煉機上進行混煉得到混煉膠試片，停放2 h后，按GB/T16584-1996在北京市友深電子儀器廠生產的C2000E型無轉子硫變儀測定正硫化時間T90（正硫化溫度143℃），在湖州宏橋橡膠機械有限公司生產的XLB-A型平板硫化儀上進行硫化成型，停放過夜。

1.4 硫化膠物理機械性能的測試

試驗中所采用的國家標準及所對應的測試儀器如表2所示。

表2 測試方法Table 2 Testing methods

2 結果與討論

2.1 物理機械性能測定結果及分析

表3給出了硫化膠相關物理機械性能的代碼和依據文獻[1]中對硫化膠主要物理機械性能的要求。

表3 硫化膠主要物機性能限定條件表Table 3 Desiredmechanicalpropertiesoftire-crownvulcanizate

表4給出了各配方在T90和143℃硫化后，硫化膠的各項物理機械性能。

由表4可知，A7配方的各項性能均能滿足表3中子午線輪胎胎冠的要膠要求。

表4 硫化膠物理機械性能表Table 4 Mechanical properties of vulcanizate

2.2 回歸方程的擬合

采用SAS統計分析軟件，對表4中硫化膠主要物理機械性能進行逐步回歸，結果如式（1）—（10）：

3 回歸方程的預測可靠性驗證

3.1 驗證配方設計

根據表3的性能要求及回歸方程，以A7為基礎，縮小變量范圍，優化配方，設計了如表5所示驗證試驗配方。

表5 驗證試驗配方Table 5 Verifying tests of recipes

3.2 驗證配方試驗結果與分析

B1-B5配方預測值與T90和143℃硫化后實測結果對比如表6所示。

由表6可知，所設計的驗證配方硫化膠的主要物理機械性能都能較好的滿足性能要求，且預測值和實測值相對誤差基本上能滿足±10%的輪胎配方實驗誤差要求。這表明由均勻設計及SAS擬合的回歸方程能夠較好的預測該體系配方的物理機械性能。

5 結論

（1）采用均勻試驗設計，利用U10*（108）設計了A1-A10配方，通過SAS統計回歸分析，可以很好地建立SBR-BR-NR體系白炭黑與炭黑并用子午線輪胎胎冠硫化膠的物理機械性能與5個重要影響因素（生膠NdBR、生膠SBR、白炭黑、芳烴油油、促進劑）之間的經驗回歸方程。

表6 驗證配方硫化膠物理機械性能預測與實測值Table 6 Verifying tests of predicted&measuredmechanical properties of vulcanizate

（2）以A7配方為出發點進行的回歸方程可靠性驗證試驗結果表明，采用均勻試驗U10*（108）所建立的性能-變量模型可以較好地預測胎面膠的物理機械性能,可為SBR-BR-NR體系胎面膠的配方調整提供指導。

致謝：本工作得到新疆昆侖股份有限公司技術管理中心及有關人員的大力支持和幫助，特此致謝。

[1]張安強，林雅鈴，王煉石，等.均勻設計在子午線輪胎胎面膠配方體系中的應用[J].橡膠科技市場，2006，20：18-20.

[2]張建明，趙素和，張永，等.均勻設計方法在S-SBR-BR二元共混胎面膠配方設計中的應用[J].橡膠工業，2001，49（4）：201-204.

[3]段詠欣，趙素和，張建明.均勻設計方法在S-SBR-NR-BR三元共混胎面膠配方設計中的應用[J].橡膠工業，2002，49（5）：267-271.

Study of SBR/NR/BR Radial Ply Tire Crown Formula With NdBR

LIU Yin-wei1，MA Feng-yun1*，LIZhi-juan1，SONGYu-ping2，XU Wen-qing2，JIANGXin-min3

（1.Key Lab.of Oil&Gas Fine Chemicals，Ministry of Education，Xinjiang University，Xinjiang Urumqi 830046，China；2.Dushanzi Institute of Petrochemical Industry Company，Xinjiang Dushanzi 833600，China；3.Xinjiang KunlunCo.，Ltd，Xinjiang Korla841000，China）

Uniform design method was used to design SBR/NR/BR radial ply tire crown formula with NdBR，carbon blackandsilica.Stepwise regressionanalysis of mainphysical andmechanical properties of vulcanizate was carried out with SAS regression analysis software，regression equation of properties and main influence factors was obtains，then the regression equation was verified and the formula was improved with its guidance.The results show that the regression equation can predict the vulcanizate’s properties of the system very well，and guide to improve the vulcaniz ate formula.

NdBR；Radial ply tire；Tire crown；Stepwise regression

TQ330

A

1671-0460（2010）04-0375-03

2010-03-24

劉偉銀（1984-），女，湖南湘潭人，碩士研究生，化學工程與技術專業，已公開發表論文1篇。E-mail：liuweiyin8441@sina.com。

馬鳳云（1955-），新疆哈密人，教授，碩士生導師。Tel：0991-4556660，E-mail：ma_fy@126.com。