TYC-0421樹脂在全鋼載重子午線輪胎外護膠和胎肩墊膠中的應用

黃 凱，楊尚毅

（杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310018）

近年來國內輪胎發展增速放緩，從高速增長過渡到了平穩發展的階段，全鋼載重子午線輪胎的產能已遠遠大于國內需求，輪胎用戶也越來越理性，性價比成為挑選輪胎的主要因素。

TYC-0421樹脂是國內企業開發的非熱反應性熱塑性樹脂，具有長效增粘作用，可提高橡膠半部件的貼合精度。為了降低配方成本，本工作研究TYC-0421樹脂替代進口Koresin樹脂在全鋼載重子午線輪胎外護膠和胎肩墊膠中的應用。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），20#標準膠，泰國產品；順丁橡膠（BR），牌號9000，北京燕山石化橡塑化工有限責任公司產品；炭黑N330和N660，卡博特（中國）投資有限公司產品；白炭黑，無錫恒誠硅業有限公司產品；氧化鋅，浙江聯華鋅品有限公司產品；硬脂酸，杭州油脂化工有限公司產品；防老劑4020和RD，中國石化集團南京化工廠產品；TYC-0421樹脂，華奇（張家港）化工有限公司產品；Koresin樹脂，進口產品；硫黃OT20，美國富萊克斯公司產品；促進劑DZ，青島華恒助劑有限公司產品；促進劑NS，山東尚舜化工有限公司產品。

1.2 配方

1.2.1 外護膠

生產配方：NR 50，BR 50，炭黑N330 75，氧化鋅 3.5，硬脂酸 2，防老劑4020 2，防老劑RD 1，Koresin樹脂 4，硫黃OT20 2.5，促進劑DZ 1.2，其他 1。

試驗配方以TYC-0421樹脂等量替代Koresin樹脂，其余均同生產配方。

1.2.2 胎肩墊膠

生產配方：NR 100，炭黑N660 35，白炭黑 15，氧化鋅 5，硬脂酸 1，防老劑4020 2，防老劑RD 1.5，Koresin樹脂 2，硫黃OT20 3，促進劑NS 1.5，其他 1.24。

試驗配方以TYC-0421樹脂等量替代Koresin樹脂，其余均同生產配方。

1.3 主要設備和儀器

XK-160型開煉機，無錫市第一橡塑機械設備廠產品；3 L密煉機，佰弘機械（上海）有限公司產品；GK255型和GK400型密煉機，益陽雙龍橡塑機械有限公司產品；XLB-D型平板硫化機，湖州宏僑橡膠機械有限公司產品；橡膠門尼粘度儀和Y3000E型壓縮生熱試驗機，北京友深電子儀器有限公司產品；MDR2000型橡膠硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產品；A1-3000-ND型拉力機，高鐵檢測儀器（東莞）有限公司產品；輪胎耐久性試驗機，天津久榮車輪技術有限公司產品。

1.4 試樣制備

1.4.1 小配合試驗

膠料采用兩段混煉工藝，一段混煉在3 L密煉機中進行，轉子轉速為80 r·min-1，混煉工藝為：生膠和小料→壓壓砣30 s→炭黑→壓壓砣→120 ℃提壓砣→150 ℃排膠；二段混煉在開煉機上進行，硫化小料添加后薄通6次，下片備用。

1.4.2 大配合試驗

膠料采用三段混煉工藝，一段混煉在GK400型密煉機中進行，轉子轉速為50 r·min-1，混煉工藝為：生膠、小料和炭黑→壓壓砣→120 ℃提壓砣→145 ℃提壓砣→160 ℃排膠；二段混煉在GK400型密煉機中進行，轉子轉速為50 r·min-1，混煉工藝為：一段混煉膠→壓壓砣→130 ℃提壓砣→150 ℃排膠；三段混煉在GK255型密煉機中進行，轉子轉速為15 r·min-1，混煉工藝為：二段混煉膠、硫化小料→壓壓砣90 s→提壓砣→98 ℃排膠。

1.5 性能測試

各項性能均按照相應的國家標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 理化分析

TYC-0421樹脂的理化性能見表1。

表1 TYC-0421樹脂的理化性能

從表1可以看出，TYC-0421樹脂的理化性能滿足指標要求。

2.2 小配合試驗

2.2.1 外護膠

外護膠小配合試驗結果見表2。

從表2可以看出：與生產配方膠料相比，試驗配方膠料的門尼粘度略有增大，門尼焦燒時間明顯縮短，硫化速度加快，加工安全性降低；硫化膠的100%和300%定伸應力、拉伸強度和拉斷伸長率增大，壓縮生熱有所提高；老化后拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度略有增大。

表2 外護膠小配合試驗結果

2.2.2 胎肩墊膠

胎肩墊膠小配合試驗結果見表3。

從表3可以看出：與生產配方膠料相比，試驗配方膠料的門尼粘度基本相當，門尼焦燒時間明顯縮短，硫化速度加快，加工安全性降低；硫化膠的100%和300%定伸應力減小，拉伸強度和拉斷伸長率增大，壓縮生熱明顯降低。

表3 胎肩墊膠小配合試驗結果

2.3 大配合試驗

2.3.1 外護膠

對外護膠配方平行進行了兩次大配合試驗，試驗結果見表4。

從表4可以看出，與生產配方膠料相比，試驗配方膠料的門尼粘度略有下降，硫化速度加快，硫化膠的定伸應力和拉伸強度略有增大，撕裂強度減小，老化后物理性能基本一致。

表4 外護膠大配合試驗結果

2.3.2 胎肩墊膠

對胎肩墊膠配方平行進行了兩次大配合試驗，試驗結果見表5。

從表5可以看出：與生產配方膠料相比，試驗配方膠料的門尼粘度和門尼焦燒時間基本相當，但硫化速度略有加快，加工安全性基本一致；硫化膠的定伸應力和拉伸強度基本相當，拉斷伸長率略有減小，壓縮生熱差別較小。

表5 胎肩墊膠大配合試驗結果

2.4 工藝性能

TYC-0421樹脂和Koresin樹脂都是增粘樹脂，在物理性能差別較小的前提下，重點評價半成品型膠的表面粘性。使用外護膠試驗配方擠出的胎側型膠和使用胎肩墊膠試驗配方擠出的肩墊型膠常溫停放7 d后使用，斜裁接頭粘性和型膠表面粘性均與正常配方基本一致；常溫停放10 d后粘性也能達到成型要求，基本滿足工藝要求。

2.5 成品性能

使用試驗外護膠配方的胎側型膠和試驗胎肩墊膠同時用于12.00R20 18PR CM998輪胎，并與正常輪胎在同一臺機床上按GB/T 4501—2008進行耐久性對比試驗。試驗條件為：標準氣壓 830 kPa，額定負荷 3 750 kg，試驗速度 56 km·h-1，分別在65%，85%，100%，110%，120%，130%，140%，150%和160%的負荷率下運行7，16，24，10，10，10，10，10和10 h，負荷至160%時輪胎損壞。

試驗輪胎和正常輪胎的累計行駛時間分別為97.12和96.63 h，累計行駛里程分別為5 438.5和5 411.5 km，輪胎損壞形式分別為花紋溝裂口和胎冠爆裂。可以看出，試驗輪胎與正常輪胎的耐久性能基本一致。

3 結論

在全鋼載重子午線輪胎的外護膠和胎肩墊膠配方中以TYC-0421樹脂等量替代進口Koresin樹脂，硫化膠的物理性能基本相當，現場工藝情況基本一致，成品輪胎的耐久性能相當。該樹脂已于2014年順利投產，每年為公司降低約600萬元的原材料成本，經濟效益顯著。