環保塑解劑DBD用量對全鋼載重子午線輪胎胎體膠性能的影響

劉 巖，曹學良，孫學杰，陳雪梅

（山東玲瓏輪胎股份有限公司，山東 招遠 265400）

環保塑解劑2，2′-二苯甲酰胺基二苯基二硫化物（以下簡稱塑解劑DBD）是一種通用型復合化學塑解劑，具有氣味小、無毒、活性高的特點，由于不含五氯硫酚，符合現代橡膠加工的綠色、環保要求[1]。塑解劑DBD在生膠塑煉過程中的增塑作用表現為：一是增塑劑本身受熱、氧的作用分解成自由基，使橡膠分子發生氧化降解；二是封閉塑煉時橡膠分子鏈斷鏈的端基失去活性，阻止其重新鍵合，因而可有效降低生膠的門尼粘度，縮短塑煉時間，同時降低能耗[2-3]。

本工作主要研究塑解劑DBD用量對全鋼載重子午線輪胎胎體膠性能的影響。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），SMR20，馬來西亞產品；炭黑N326，上海卡博特化工有限公司產品；塑解劑DBD，牌號Renacit10，德國朗盛化學公司產品。

1.2 試驗配方

NR 100，炭黑N326 45，塑解劑DBD 變量，硫化活性劑 4.2，其他 26.2。

1.3 主要設備和儀器

BB430型和BB270型密煉機，日本神戶制鋼公司產品；MV2000型門尼粘度儀和MDR2000型硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產品；S型四輥壓延機，日本IHI公司產品；橡膠炭黑分散度測定儀，北京萬匯一方科技發展有限公司產品；萬能材料試驗機，美國英斯特朗公司產品；動態力學分析儀，德國GABO公司產品。

1.4 試樣制備

膠料采用三段混煉工藝，一段和二段混煉在BB430型密煉機中進行，塑解劑、NR和炭黑在一段加入，除硫黃和促進劑外，其他小料均在前兩段中加入；終煉在BB270型密煉機中進行。混煉膠在電加熱平板硫化機上硫化，硫化條件為168 ℃×10 min。

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 門尼粘度和門尼焦燒時間

塑解劑DBD用量對膠料門尼粘度和門尼焦燒時間的影響如表1所示。

從表1可以看出，隨著塑解劑DBD用量的增大，膠料的門尼粘度減小，當塑解劑DBD用量小于0.2 份時，膠料的門尼粘度明顯減小，隨著DBD用量的增大，膠料的門尼粘度略有減小。

表1 塑解劑DBD用量對膠料門尼粘度和門尼焦燒時間的影響

由于塑解劑DBD在受熱、氧作用下分解的產物中含有2-苯基苯并噻唑，其能促進膠料的硫化，因此隨著塑解劑DBD用量的增大，膠料的門尼焦燒時間呈縮短趨勢。

2.2 硫化特性

塑解劑DBD用量對膠料硫化特性（168 ℃）的影響如表2所示。

表2 塑解劑DBD用量對膠料硫化特性的影響

從表2可以看出，隨著塑解劑DBD用量的增大，膠料的FL減小，t90縮短。

2.3 物理性能

塑解劑DBD用量對硫化膠物理性能的影響如表3所示。

表3 塑解劑DBD用量對硫化膠物理性能的影響

從表3可以看出：隨著塑解劑DBD用量的增大，硫化膠的拉伸強度和拉斷伸長率先增大后減小，這是因為適量的塑解劑有利于橡膠分子鏈的斷裂和炭黑分散，增大了炭黑的補強效果；隨著塑解劑DBD用量的繼續增大，生膠分子鏈斷裂速度更快，相對分子質量降幅更大[4]，因此膠料的拉伸強度和拉斷伸長率逐漸減小。

橡膠與鋼絲簾線的粘合力是胎體膠重要的性能指標，粘合力差會導致鋼絲簾線與橡膠分離，造成輪胎壽命縮短及安全隱患，塑解劑用量影響硫化膠與鋼絲簾線的粘合力[5]。從表3可以看出，隨著塑解劑DBD用量的增大，硫化膠與鋼絲簾線之間的粘合力呈下降趨勢。

2.4 炭黑分散性

塑解劑DBD用量對膠料炭黑分散性的影響如表4所示。

表4 塑解劑DBD用量對膠料炭黑分散性的影響

從表4可以看出：當塑解劑DBD用量不大于0.2份時，炭黑分散度和分散等級隨塑解劑DBD用量的增加而增大；隨著塑解劑DBD用量的繼續增大，炭黑分散度和分散等級變化不大。這是因為添加適量的塑解劑可以有效促進橡膠分子鏈斷裂，減小生膠相對分子質量，提高橡膠與炭黑的結合作用。

2.5 動態力學性能

硫化膠的溫度掃描可以模擬輪胎在行駛過程中的滾動阻力，從而表征輪胎的使用性能。損耗因子（tanδ）越大，膠料的生熱越大[6]。加入塑解劑可以提高膠料的可塑性，有利于提高小料和補強劑的分散性。塑解劑DBD用量對硫化膠tanδ的影響如表5所示。

從表5可以看出，與不加塑解劑的硫化膠相比，添加塑解劑DBD的硫化膠60 ℃時的tanδ減小，滾動阻力降低。

表5 塑解劑DBD用量對硫化膠tanδ的影響

2.6 工藝性能

采用S型四輥壓延機，1#和4#輥筒溫度為70℃，2#和3#輥筒溫度為75 ℃，生產的簾布厚度為2.1 mm，壓延設定速度為35 m·min-1。

當塑解劑DBD用量在0.2份以內時，壓延工藝正常，鋼絲簾布狀態良好；隨著塑解劑DBD用量的進一步增大，膠料的粘度減小，流動性增大，簾布出現粘輥問題，將壓延速度由35 m·min-1調整到30 m·min-1，粘輥問題得到改善。

2.7 成品性能

采用不同塑解劑DBD用量的胎體膠生產12R22.5 16PR 150/147M C600輪胎，并按照GB/T 4501—2016進行耐久性試驗。當塑解劑DBD用量分別為0，0.1，0.2，0.3和0.4份時，成品輪胎的累計行駛時間分別為107.3，110.5，113.8，111.2和100.3 h，均通過試驗，且達到了國家標準要求。

3 結論

（1）隨著塑解劑DBD用量的增大，膠料的門尼粘度減小，門尼焦燒時間縮短，硫化速度減小，硫化膠的拉伸強度和拉斷伸長率先增大后減小，粘合力呈下降趨勢。

（2）與未加塑解劑的膠料相比，添加塑解劑DBD的膠料炭黑分散性提高，60 ℃時的tanδ減小，滾動阻力降低。

（3）采用不同塑解劑DBD用量胎體膠生產的成品輪胎耐久性能均滿足國家標準要求。