促進劑TATD在半鋼子午線輪胎胎面膠中的應用試驗

馮 鳴，劉自光，張麗麗，花曙太，朱舒東

（山東玲瓏輪胎股份有限公司，山東 煙臺 265400）

促進劑是橡膠工業的重要原料，它可以降低膠料硫化溫度，縮短硫化時間，減小硫黃用量，改善物理性能。常用促進劑有噻唑類、次磺酰胺類、秋蘭姆類和胍類。

促進劑DPG為胍類促進劑，主要用作天然橡膠和合成橡膠的中速促進劑，也常用作噻唑類、秋蘭姆類和次磺酰胺類促進劑的助促進劑。因其有毒，與皮膚接觸時有刺激性[1]，并具有污染性，被許多國家列為限制使用材料。

促進劑TATD（四烷基二硫化秋蘭姆）是一種新型促進劑，其結構與其他秋蘭姆二硫化物類似，但因具有長鏈烷基，其相對分子質量是其他二硫化秋蘭姆的2～4倍[2]，揮發性低。促進劑TATD在使用中不會產生亞硝胺，是一種相對安全的超硫化促進劑。

本工作采用半鋼子午線輪胎胎面膠配方，進行促進劑TATD替代促進劑DPG的試驗。

1 實驗

1.1 主要原材料

溶聚丁苯橡膠（SSBR），朗盛化學（上海）有限公司產品；順丁橡膠（BR），中國石油大慶石化公司產品；炭黑N234，卡博特化工（天津）有限公司產品；高分散性白炭黑Z1165MP，羅地亞（上海）國際貿易有限公司產品；促進劑TATD（有效成分質量分數0.70），亞蒂凡特精細化工有限公司產品；促進劑DPG和NS，市售品。

1.2 主要儀器與設備

GK1.5N型密煉機，德國克虜伯公司產品；Φ160 mm×320 mm開煉機，煙臺橡膠機械廠產品；MDR2000型無轉子硫化儀和MV2000型門尼粘度儀，美國阿爾法科技有限公司產品；P-200-2PCD型平板硫化機，中國臺灣磐石油壓工業股份有限公司產品；DKD-K-16801型自動硬度計，德國Bareiss公司產品；CMT-4503型電子拉力試驗機，深圳新三思材料檢測有限公司產品；EPLEXOR 500N型動態粘彈譜分析儀，德國GABO公司產品；5109型彈性試驗儀，德國Zwick/Roell公司產品；GT-7012-D型磨耗試驗機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產品。

1.3 配方

配方見表1。

表1 配方 份

1.4 試樣制備

膠料混煉分兩段進行。一段混煉在密煉機中進行，轉子轉速為40 r·min-1，加料順序為：生膠→炭黑、白炭黑和小料→排膠（160 ℃）；二段混煉在開煉機上進行，加料順序為：一段混煉膠→硫黃和促進劑→下片。膠料至少停放8 h后在平板硫化機上硫化。

1.5 性能測試

膠料性能測試按照相應國家標準進行。動態力學性能用動態粘彈譜分析儀測試，壓縮模式，預應變為5%，應變為0.25%，頻率為10 Hz，溫度為－60 ℃～＋80 ℃，升溫速率為2.0 ℃·min-1。

2 結果與討論

2.1 硫化特性和物理性能

膠料的硫化特性和物理性能見表2。

表2 膠料的硫化特性和物理性能

從表2可以看出：與S0配方膠料相比，添加促進劑TATD的S1～S4配方膠料的門尼粘度略大，FL和Fmax較大，t10，t25和t50較長；S3和S4配方膠料的硫化速度較快；S1～S3配方膠料中，隨著促進劑TATD用量增大，膠料的硫化速度加快。說明添加促進劑TATD的膠料加工安全性能好，硫化速度快。

從表2還可以看出，與S0配方膠料相比，S2～S4配方膠料的300%定伸應力、拉伸強度和拉斷伸長率總體略大，彈性較好，其余性能相當。

2.2 動態力學性能

在動態力學性能中，用0 ℃時的損耗因子（tanδ）表征膠料的抗濕滑性能，用25 ℃時的tanδ表征膠料的抓著性能，用60 ℃時的tanδ表征膠料的滾動阻力性能。膠料tanδ-溫度（T）曲線見圖1，膠料在低、中、高溫區的tanδ-T曲線分別見圖2～4。

圖2 膠料低溫區tanδ-T曲線

從圖1～4可以看出：與S0配方膠料相比，添加促進劑TATD的S1～S4配方膠料0 ℃時的tanδ較大，說明其抗濕滑性能較好；60 ℃時的tanδ較小，說明其滾動阻力較小。

圖1 膠料tanδ-T曲線

從圖4還可以看出，在S2～S4配方中，S4配方膠料60 ℃時的tanδ較大，S2配方膠料次之，S3配方膠料較小。說明增大促進劑TATD用量比增大促進劑NS用量對降低膠料滾動阻力更有利。

圖3 膠料中溫區tanδ-T曲線

圖4 膠料高溫區tanδ-T曲線

3 結論

與促進劑DPG膠料相比，促進劑TATD膠料的加工安全性能較好，硫化速度較快，物理性能較好，滾動阻力降低，抗濕滑性能提高。

促進劑TATD作為一種不產生亞硝胺的環保促進劑，可替代促進劑DPG用于綠色輪胎和厚制品的制備。