國產(chǎn)溴化丁基橡膠在子午線輪胎氣密層中的應(yīng)用

倪海超，陳建軍，薛彬彬

（山東華盛橡膠有限公司，山東 廣饒 257300）

近年來，隨著我國社會經(jīng)濟和汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車保有量日益增大。在同質(zhì)化競爭加劇的情況下，為了提高輪胎產(chǎn)品質(zhì)量，增大輪胎市場占有率，輪胎企業(yè)對新材料的應(yīng)用和新產(chǎn)品的研發(fā)步伐逐步加快。

為了提高子午線輪胎產(chǎn)品質(zhì)量，保持輪胎較低的氣壓損失率，子午線輪胎氣密層應(yīng)采用空氣和濕氣滲透性低的材料，而無內(nèi)胎子午線輪胎氣密層要求更為嚴格，因此大部分輪胎氣密層采用天然橡膠（NR）與鹵化丁基橡膠并用體系。由于NR是非極性橡膠，而溴化丁基橡膠（BIIR）是含有活性溴的異丁烯-異戊二烯共聚物彈性體，略顯極性，且擁有丁基橡膠基本飽和的主鏈，因此采用NR/BIIR并用體系作為無內(nèi)胎子午線輪胎氣密層的主體材料，可滿足膠料較高的拉伸強度、較好的減振性能、低滲透性、耐老化以及耐天候老化性能[1-3]。

由于進口BIIR的價格持續(xù)增長，為選擇適當(dāng)?shù)腂IIR，本工作研究國產(chǎn)BIIR在全鋼載重子午線輪胎（TBR）和轎車子午線輪胎（PCR）氣密層中的應(yīng)用，并與進口BIIR進行對比。

1 實驗

1.1 主要原材料

NR，STR20，泰國產(chǎn)品。BIIR，牌號2828，山東京博石油化工有限公司產(chǎn)品；牌號2222，進口產(chǎn)品。炭黑N660，卡博特化工有限公司產(chǎn)品。均勻劑40MSF，山東陽谷華泰化工股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗配方

1.2.1 TBR

1#配方（正常配方）：NR 10，BIIR2222 70，丁基再生橡膠 40，炭黑N660 55，環(huán)烷油 6.5，石油樹脂 5，均勻劑40MSF 9.41，氧化鋅、硫黃和促進劑 5.88。

2#配方：以35份BIIR2828等量替代BIIR2222，其余組分及用量均同1#配方。

3#配方：以70份BIIR2828等量替代BIIR2222，其余組分及用量均同1#配方。

1.2.2 PCR

4#配方（正常配方）：NR塑煉膠 20，BIIR2222 80，炭黑N660 63，石油樹脂 4，均勻劑40MSF 10，氧化鋅、硫黃和促進劑 16.3。

5#配方：以40份BIIR2828等量替代BIIR2222，其余組分及用量均同4#配方。

1.3 主要設(shè)備和儀器

X（S）M-1.5X（0～120）型智能實驗密煉機和XK-160型開煉機，青島科高橡塑機械技術(shù)裝備有限公司產(chǎn)品；BB430型和BB305型密煉機，日本神戶制鋼公司產(chǎn)品；MV2000型門尼粘度儀和MDR2000型無轉(zhuǎn)子硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；XL-800×800×2型平板硫化機，青島光越橡膠機械制造有限公司產(chǎn)品；TD-401A型熱老化試驗機，江都市騰達試驗儀器廠產(chǎn)品；GTTCS-2000型電子拉力機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品。

1.4 混煉工藝

1.4.1 小配合試驗

TBR和PCR氣密層膠料均分兩段混煉，一段混煉在智能實驗密煉機中進行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為70 r·min-1，壓砣壓力為25 MPa，混煉工藝為：生膠、均勻劑等小料→壓壓砣→炭黑、環(huán)烷油→壓壓砣→提壓砣→清掃→提壓砣，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為65 r·min-1→排膠（130～140 ℃）→薄通下片，停放4 h；二段混煉在開煉機上進行，一段混煉膠中加入硫黃、氧化鋅和促進劑，過輥6～8次后薄通6次，混煉均勻后下片。

1.4.2 大配合試驗

TBR和PCR氣密層膠料均分兩段混煉，一段混煉在BB430型密煉機中進行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，混煉工藝為：生膠→炭黑→小料、環(huán)烷油→混煉均勻，135 ℃（TBR）或140 ℃（PCR）排膠；二段混煉在BB305型密煉機中進行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為30 r·min-1，一段混煉膠中加入硫黃、氧化鋅和促進劑，混煉均勻，105 ℃排膠。

1.5 性能測試

各項性能均按相應(yīng)的國家或企業(yè)標(biāo)準測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化分析

BIIR2828和BIIR2222的理化分析結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，兩種BIIR的理化性能處于同等水平，且符合企業(yè)標(biāo)準要求。

表1 兩種BIIR的理化分析結(jié)果

2.2 小配合試驗

2.2.1 硫化特性

TBR和PCR小配合試驗?zāi)z料的硫化特性分別如表2和3所示。

從表2可以看出：與1#配方膠料相比，2#和3#配方膠料的門尼焦燒時間和t90延長，F(xiàn)L，F(xiàn)max和Fmax－FL減小；隨著BIIR2828用量的增大，膠料的門尼焦燒時間和t90延長，操作安全性提高，流動性改善，交聯(lián)密度減小。

表2 TBR小配合試驗?zāi)z料的硫化特性

從表3可以看出，與4#配方膠料相比，5#配方膠料的門尼焦燒時間延長，F(xiàn)L，F(xiàn)max和t90相當(dāng)，交聯(lián)密度和硫化速率相差不大。

表3 PCR小配合試驗?zāi)z料的硫化特性

2.2.2 物理性能

TBR和PCR小配合試驗硫化膠的物理性能分別如表4和5所示。

表4 TBR小配合試驗硫化膠的物理性能

從表4可以看出：與1#配方硫化膠相比，2#配方硫化膠的物理性能相當(dāng)；3#配方硫化膠的拉斷伸長率增大，撕裂強度減小。

從表5可以看出，與4#配方硫化膠相比，5#配方硫化膠的拉斷伸長率增大，其他性能相當(dāng)。

表5 PCR小配合試驗硫化膠的物理性能

2.2.3 氣密性

TBR和PCR小配合試驗?zāi)z料的氣密性分別如表6和7所示。

從表6和7可以看出，以國產(chǎn)BIIR等量替代50%進口BIIR，膠料的氣密性較好，替代100%進口BIIR時，膠料的氣密性變化不大。

表6 TBR小配合試驗?zāi)z料的氣密性

表7 PCR小配合試驗?zāi)z料的氣密性

2.3 大配合試驗

2.3.1 硫化特性和物理性能

TBR和PCR大配合試驗?zāi)z料的硫化特性和物理性能分別如表8和9所示。

表8 TBR大配合試驗?zāi)z料的硫化特性和物理性能

表9 PCR大配合試驗?zāi)z料的硫化特性和物理性能

從表8和9可以看出，大配合試驗結(jié)果與小配合試驗結(jié)果基本一致。

2.3.2 氣密性

TBR和PCR大配合試驗?zāi)z料的氣密性分別如表10和11所示。

表10 TBR大配合試驗?zāi)z料的氣密性

從表10和11可以看出，以國產(chǎn)BIIR等量替代50%進口BIIR，膠料的氣密性較好。

表11 PCR大配合試驗?zāi)z料的氣密性

2.4 工藝和成品性能

采用大配合試驗配方膠料進行壓延、成型和硫化等后工序現(xiàn)場生產(chǎn)，試制若干條試驗輪胎。結(jié)果表明：試驗配方膠料的擠出壓延生產(chǎn)正常，半成品部件擠出壓延表面光滑平整、尺寸穩(wěn)定，粘性均滿足現(xiàn)場生產(chǎn)工藝要求；成型和硫化工藝正常，試驗配方半成品接頭粘性和胎坯挺性良好。

采用大配合試驗配方膠料試制成品輪胎，并按照相應(yīng)的國家標(biāo)準進行耐久性試驗。結(jié)果表明，成品輪胎的耐久性能符合國家標(biāo)準要求。

3 結(jié)論

（1）國產(chǎn)BIIR2828的理化性能與進口BIIR2222相當(dāng)，且符合企業(yè)標(biāo)準要求。

（2）在TBR和PCR氣密層膠中以國產(chǎn)BIIR2828等量替代50%進口BIIR2222，膠料的門尼焦燒時間延長，物理性能相當(dāng)，氣密性提高，工藝性能較好，成品輪胎耐久性能達到國家標(biāo)準要求。