多功能交聯劑WY988對跑氣保用輪胎支撐膠性能的影響

2020-08-04 09:03:46周榮杰王志遠陳義中楊曉光

輪胎工業 2020年3期

周榮杰，王志遠，曹暉，陳義中，楊曉光

（萬力輪胎股份有限公司，廣東廣州 511400）

跑氣保用輪胎作為一種側重安全性能的輪胎，在意外爆胎或零氣壓的情況下仍能以80 km·h-1的速度安全行駛一段距離，目前已得到廣泛應用，特別是在一些高端汽車以及軍用汽車領域[1]。

支撐膠在跑氣保用輪胎中起著至關重要的作用。目前跑氣保用輪胎支撐膠普遍存在上下模硬度差異較大的問題，這主要是因為當前輪胎硫化工藝導致輪胎上下模存在溫差，上模溫度比下模高5～10 ℃；輪胎采用高溫硫化，上下模支撐膠均出現硫化返原現象。上下模的溫差導致支撐膠的硫化返原程度不同，繼而造成上下模膠料硬度差異問題。目前的硫化工藝還無法完全解決上下模溫差問題。

本工作研究多功能交聯劑WY988對跑氣保用輪胎支撐膠性能的影響，以期解決支撐膠上下模膠料硬度差異較大的問題。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），SMR20，馬來西亞產品；順丁橡膠（BR），牌號9000，中國石油化工股份有限公司產品；炭黑N660，江西黑貓炭黑股份有限公司產品；多功能交聯劑WY988，上海麒祥化工科技有限公司產品。

1.2 試驗配方

1#配方（原配方）：NR 60，BR 40，炭黑N660 60，其他 21。

2#配方（優化配方）：在1#配方的基礎上加入1份多功能交聯劑WY988。

1.3 主要設備和儀器

LRMR-S-150/W型開煉機，泰國Labtech公司產品；BB430型密煉機，日本神鋼集團產品；F370型密煉機，美國法雷爾公司產品；LP3000-600KN型平板硫化機，德國Montech公司產品；LX-A型邵爾橡膠硬度計，上海六菱儀器廠產品；AG-X Plus 5kN型電子萬能材料試驗機，島津（香港）有限公司產品；RPA2000橡膠加工分析儀，美國阿爾法科技有限公司產品。

1.4 混煉工藝

膠料采用4段混煉工藝，一段混煉在BB430型密煉機中進行，轉子轉速為0～60 r·min-1，依次加入生膠、小料和炭黑，排膠溫度為160 ℃；二段和三段混煉轉子轉速為50 r·min-1，排膠溫度為160 ℃；終煉在F370型密煉機中進行，轉子轉速為0～20 r·min-1，依次加入三段混煉膠、多功能交聯劑WY988、硫黃和促進劑，排膠溫度為110 ℃，最后在開煉機上出片停放。

1.5 性能測試

（1）硫化特性。采用RPA2000橡膠加工分析儀測試膠料的硫化特性，測試溫度為150 ℃。

硫化返原率（R）的計算公式[2]如下：

式中，Ft為硫化結束時的轉矩，dN·m。

（2）物理性能。硬度按GB/T 531.1—2008測試；拉伸性能按GB/T 528—2009測試，拉伸速率為500 mm·min-1；撕裂強度按GB/T 529—2008測試；耐屈撓性能按GB/T 13934—2006測試。

（3）動態力學性能。采用RPA2000橡膠加工分析儀進行溫度掃描，測試條件為：溫度范圍60～110 ℃，頻率 10 Hz，應變 0.5°。

2 結果與討論

2.1 硫化特性

多功能交聯劑WY988對膠料硫化特性的影響如表1所示。

表1 多功能交聯劑WY988對膠料硫化特性的影響

從表1可以看出：與1#配方膠料相比，2#配方膠料的起硫速度快，但t90相當；Fmax－FL增大，這是由于多功能交聯劑WY988含有硫原子，硫化過程中參與了膠料的硫化反應，導致膠料的交聯密度增大。

為了驗證優化配方能否解決輪胎支撐膠上下模膠料硬度差異問題，利用RPA2000橡膠加工分析儀模擬輪胎變溫硫化試驗，動態硫化過程溫度如圖1所示。試驗硫化溫度采用實際輪胎硫化測溫數據。

從圖1可以看出，輪胎硫化時上下模的溫度存在差異，最大溫差可達20 ℃。采用輪胎實際硫化測溫數據對優化前后的配方進行模擬硫化試驗，結果如圖2和3所示。

圖1 模擬輪胎硫化測溫數據

圖2 支撐膠上下模膠料的硫化曲線

圖3 支撐膠上下模膠料的硫化返原率

從圖2和3可以看出，在模擬輪胎實際硫化過程中，1#和2#配方膠料均不可避免地出現硫化返原現象。硫化時間約為16 min時開始出現硫化返原現象，至硫化結束時，1#配方上模和下模膠料的硫化返原率分別為10%和2%，2#配方上模和下模膠料的硫化返原率分別為3.8%和0，2#配方膠料的抗硫化返原性能明顯提高。