硫化劑WK-7在工程機械輪胎胎體膠中的應(yīng)用

劉 娟，黃艷軍，鄒 玲

（1.三角輪胎股份有限公司，山東 威海 264200；2.威海工業(yè)技術(shù)學(xué)校，山東 威海 264200）

有效或半有效硫化體系是采用硫黃給予體全部或部分替代硫黃，形成以單硫鍵和雙硫鍵為主的交聯(lián)鍵，雖然硫化膠的耐疲勞性能較以多硫鍵為主的硫化膠有所下降，但耐熱老化性能、抗硫化返原性等綜合性能明顯提高。

硫化劑DTDM的化學(xué)名稱為4，4′-二硫代二嗎啡啉，主要在有效和半有效硫化體系中用作硫黃給予體，可使硫化膠保持較高的拉伸強度、較好的耐熱氧老化性能和抗硫化返原性等，但與具有仲胺結(jié)構(gòu)的次磺酰胺類促進劑（如NOBS）相似，受熱后會分解出有毒的氮氧化物和產(chǎn)生硫氧化物煙霧，污染環(huán)境、危害人體健康，因此需要找到一種環(huán)保型的替代品。

硫化劑WK-7是替代硫化劑DTDM的環(huán)保產(chǎn)品，其化學(xué)名稱為烷基酚二硫化物。烷基酚二硫化物作為一種新型的硫黃給予體，在應(yīng)用過程中不會產(chǎn)生亞硝胺致癌物，且硫化膠的綜合性能良好。本工作主要研究硫化劑WK-7替代硫化劑DTDM在工程機械輪胎胎體膠中的應(yīng)用。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），SMR20，馬來西亞產(chǎn)品；順丁橡膠（BR），牌號9000，中國石化北京燕山分公司產(chǎn)品；丁苯橡膠（SBR），牌號1502，中國石油天然氣股份有限公司產(chǎn)品；炭黑N330，山西志信化工有限公司產(chǎn)品；硫化劑DTDM-80，萊茵化學(xué)（青島）有限公司產(chǎn)品；硫化劑WK-7，淄博萬科化工有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

生產(chǎn)配方：NR 80，BR 10，SBR 10，炭黑N330 45，環(huán)保油 5，硫黃 1.15，不溶性硫黃HDOT20 1.4，硫化劑DTDM-80 0.63，促進劑NS 0.9，其他 21。

試驗配方：以0.4份硫化劑WK-7替代0.63份硫化劑DTDM-80，減少0.1份促進劑NS，增加0.1份硫黃，其余均同生產(chǎn)配方。

1.3 主要設(shè)備和儀器

GK1.5N型（切向轉(zhuǎn)子系統(tǒng)）密煉機、GK255N型和GK400N型密煉機，益陽橡膠塑料機械集團有限公司產(chǎn)品；XLB-Q 400×400×2型平板硫化機，上海第一橡膠機械廠產(chǎn)品；MDR2000型硫化儀和T2000型拉力試驗機，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

1.4.1 小配合試驗

膠料采用兩段混煉工藝，在GK1.5N型密煉機中進行混煉，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為45 r·min-1，一段混煉工藝為：生膠、小料→壓壓砣炭黑→壓壓砣芳烴油→壓壓砣排膠（115 ℃）；二段混煉工藝為：一段混煉膠、促進劑、硫黃壓壓砣壓壓砣→排膠。

1.4.2 大配合試驗

膠料采用兩段混煉工藝進行混煉。一段混煉在GK400N型密煉機中進行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為50 r·min-1，混煉工藝為：生膠、小料→壓壓砣→提壓砣→炭黑→壓壓砣提壓砣→環(huán)保油→壓壓砣提壓砣→壓壓砣→排膠（160 ℃）；二段混煉在GK255N型密煉機中進行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為25 r·min-1，混煉工藝為：一段混煉膠、硫黃、促進劑→壓壓砣提壓砣→壓壓砣提壓砣→壓壓砣→排膠（105 ℃）。

1.5 性能測試

各項性能均按相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)進行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化分析

硫化劑WK-7的理化分析結(jié)果如表1所示。

表1 硫化劑WK-7的理化分析結(jié)果

從表1可以看出，硫化劑WK-7的各項理化性能均達(dá)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 小配合試驗

小配合試驗結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗配方膠料的MH減小，門尼焦燒時間、t10和t90均縮短，硫化速度加快，當(dāng)硫化時間為40 min時，硫化膠的300%定伸應(yīng)力和拉伸強度略低，拉斷伸長率和簾線抽出力稍高，總體來看硫化膠的物理性能基本相當(dāng)。

表2 小配合試驗結(jié)果

2.3 大配合試驗

為進一步驗證硫化劑WK-7的實際使用效果，進行了大配合試驗，試驗結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出：與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗配方膠料的門尼焦燒時間、t10和t90均縮短，硫化速度稍快，轉(zhuǎn)矩稍低，抗硫化返原性較好；硫化膠的300%定伸應(yīng)力和拉伸強度稍高，拉斷伸長率相當(dāng)，撕裂強度和簾線抽出力稍高，總體來看硫化膠的物理性能較好。

表3 大配合試驗結(jié)果

2.4 成品試驗

采用試驗配方和生產(chǎn)配方膠料試制兩條14.00－25 28工程機械輪胎進行機床耐久性試驗，結(jié)果表明，正常生產(chǎn)輪胎和試驗輪胎的累計行駛時間分別為159.6和161.3 h，可以看出試驗輪胎的耐久性能優(yōu)于正常生產(chǎn)輪胎。

2.5 成本分析

采用硫化劑DTDM-80的胎體膠價格為7.324 4元·kg-1，采用硫化劑WK-7減量替代硫化劑DTDM-80的胎體膠價格為7.248 0元·kg-1，膠料成本降低0.076 4元·kg-1，年節(jié)約成本10.66萬元。采用硫化劑WK-7替代硫化劑DTDM-80，不但節(jié)約了成本，而且減少了對環(huán)境的污染。

3 結(jié)論

（1）在工程機械輪胎胎體膠中以硫化劑WK-7減量替代硫化劑DTDM-80，膠料的門尼焦燒時間、t10和t90縮短，硫化速度加快，轉(zhuǎn)矩稍低，工藝性能良好，抗硫化返原性改善，硫化膠的物理性能較好，成品輪胎的耐久性能提高。

（2）硫化劑WK-7在硫化過程中不會產(chǎn)生致癌的亞硝胺，以其減量替代硫化劑DTDM-80，不但節(jié)約了成本，而且達(dá)到了綠色、環(huán)保輪胎的生產(chǎn)要求。