硅烷偶聯劑KH-560在航空輪胎簾線掛膠中的應用

吳春齊，劉 蓉，俞華英，范 鐳

（中國化工集團 曙光橡膠工業研究設計院有限公司，廣西 桂林 541004）

錦綸簾線強力高、耐疲勞和抗沖擊性能好、滯后損失小，是航空輪胎常用的骨架材料。航空輪胎的使用速度高、載荷大、簾布層間剪切力大、內部溫度高，因此需要簾線掛膠與簾線具有較高的粘合強度，并在動態疲勞和長時間受熱后仍有較高的粘合強度保持率。提高補強層或基本層簾線掛膠的粘合性能是提高輪胎高速、高載荷性能的重要措施。

硅烷偶聯劑KH-560是一種能提高膠料與簾線粘合強度的助劑，本工作主要研究硅烷偶聯劑KH-560在航空輪胎錦綸簾線掛膠中的應用。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），印度尼西亞產品；丁苯橡膠（SBR），中國石油吉林石化公司產品；硅烷偶聯劑KH-560，江西晨光新材料有限公司產品。

1.2 試驗配方

1.2.1 補強層掛膠

1#配方：NR/SBR 100，炭黑 40，白炭黑10，偶聯劑Si69 1，活性劑 6.5，防老劑 4.5，軟化劑 3，硫化劑 4，其他 10。

2#配方中加入2份硅烷偶聯劑KH-560，其余均同1#配方。

1.2.2 基本層掛膠

3#配方：NR/SBR 100，炭黑 35，白炭黑5，偶聯劑Si69 0.5，活性劑 6.5，防老劑 4.5，軟化劑 3.5，硫化劑 3.8，其他 11。

4#配方中加入2份硅烷偶聯劑KH-560，其余均同3#配方。

1.3 主要設備和儀器

Φ160 mm×320 mm開煉機，廣東湛江機械廠產品；X（S）M 1.7 L密煉機，大連嘉美達橡塑有限公司產品；45 t平板硫化機，上海第一橡膠機械廠產品；T-10型電子拉力機，美國孟山都公司產品；EKT-2002GF型壓縮試驗機，曄中科技有限公司產品；MD-300-A型橡膠硫化儀，高鐵科技股份有限公司產品。

1.4 試樣制備

膠料在密煉機中混煉，加料順序為：生膠→白炭黑、硅烷偶聯劑KH-560、偶聯劑Si69→小料→炭黑→硫化劑→排膠，在開煉機上薄通、下片。混煉膠在平板硫化機上硫化，硫化溫度為138 ℃。

1.5 性能測試

各項性能均按相應的國家標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 理化分析

硅烷偶聯劑KH-560的理化分析結果見表1。

從表1可以看出，硅烷偶聯劑KH-560的理化性質達到指標要求。

表1 硅烷偶聯劑KH-560的理化分析結果

2.2 對補強層掛膠性能的影響

2.2.1 硫化特性

硅烷偶聯劑KH-560對補強層掛膠硫化特性的影響如表2所示。

表2 補強層掛膠的硫化特性

從表2可以看出，與1#配方膠料相比，2#配方膠料的焦燒時間縮短，硫化速度加快。

2.2.2 物理性能

硅烷偶聯劑KH-560對補強層掛膠物理性能的影響如表3所示。

表3 補強層掛膠的物理性能

從表3可以看出，與1#配方膠料相比，2#配方膠料的硬度、300%定伸應力、撕裂強度和回彈值均稍高，其他物理性能變化不大。硅烷偶聯劑KH-560在硫化過程中會產生交聯反應，膠料的交聯密度增大，因而膠料的硬度和定伸應力提高。

2.2.3 粘合性能

采用H抽出法測定膠料與錦綸簾線的粘合力。當硫化時間為45 min時，老化前1#和2#配方膠料的H抽出力分別為208和209 N，100 ℃×24 h老化后1#和2#配方膠料的H抽出力分別為187和207 N。可以看出：老化前1#和2#配方膠料的H抽出力相當；老化后1#配方膠料的H抽出力下降明顯，2#配方膠料下降不大，且比1#配方膠料提高了10.7%。說明在補強層掛膠中加入硅烷偶聯劑KH-560可以明顯提高熱老化后膠料的粘合力保持率。

2.2.4 壓縮疲勞性能

壓縮疲勞試驗條件為：沖程 5.71 mm，負荷1.0 MPa，溫度 55 ℃。當硫化時間為45 min時，1#和2#配方膠料的壓縮疲勞溫升分別為36和34℃。可以看出，在補強層掛膠中直接加入2份硅烷偶聯劑KH-560，膠料的壓縮疲勞溫升下降，可以降低輪胎的生熱，提高航空輪胎的高速性能和使用安全性能。

2.3 對基本層掛膠性能的影響

2.3.1 硫化特性

硅烷偶聯劑KH-560對基本層掛膠硫化特性的影響如表4所示。

表4 基本層掛膠的硫化特性

從表4可以看出，與3#配方膠料相比，4#配方膠料的焦燒時間縮短，硫化速度加快。

2.3.2 物理性能

硅烷偶聯劑KH-560對基本層掛膠物理性能的影響如表5所示。

從表5可以看出，與3#配方膠料相比，4#配方膠料的硬度和300%定伸應力稍高，其他物理性能相近，說明在基本層掛膠中直接加入2份硅烷偶聯劑KH-560，硫化膠的物理性能基本相當。

表5 基本層掛膠的物理性能

2.3.3 粘合性能

采用H抽出法測定膠料與錦綸簾線的粘合力。當硫化時間為45 min時，老化前3#和4#配方膠料的H抽出力分別為172和175 N，100 ℃×24 h老化后3#和4#配方膠料的H抽出力分別為156和173 N。可以看出：老化前3#和4#配方膠料的H抽出力相當；老化后3#配方膠料的H抽出力下降明顯，4#配方膠料變化不大，且比3#配方膠料提高了10.9%。說明在基本層掛膠中加入硅烷偶聯劑KH-560可以明顯提高熱空氣老化后膠料的粘合力保持率。

2.3.4 壓縮疲勞性能

壓縮疲勞試驗條件同補強層掛膠。當硫化時間為45 min時，3#和4#配方膠料的壓縮疲勞溫升分別為23和21 ℃。可以看出，在基本層掛膠中直接加入2份硅烷偶聯劑KH-560，膠料的壓縮疲勞溫升降低，從而可以提高輪胎的高速性能和使用安全性能。

3 結論

在航空輪胎簾線掛膠中直接加入硅烷偶聯劑KH-560，硫化膠的物理性能變化不大，熱空氣老化后掛膠與簾線的粘合力保持率增大，壓縮疲勞溫升降低，可以防止航空輪胎在使用過程中出現脫層、鼓包、甩胎面等質量問題，從而提高航空輪胎的高速性能和使用安全性能。