濕法氧化鋅HR30在全鋼載重子午線輪胎胎側膠和胎冠膠中的應用

周 重

（山東永盛橡膠集團有限公司，山東 東營 257335）

氧化鋅是橡膠重要的硫化活性劑，行業年使用量已超過120萬t[1-5]。近幾年來氧化鋅的價格不斷上漲，導致輪胎成本上升。因此選用一種價格比較低廉而又不影響輪胎質量的新型氧化鋅品種刻不容緩[6-8]。

濕法氧化鋅HR30具有高比表面積、高分散性、低重金屬含量等優點[9-10]，可減小膠料中鋅含量及其他重金屬的排放量，從環境保護角度來講意義重大。

本工作主要研究濕法氧化鋅HR30在全鋼載重子午線輪胎胎側膠和胎冠膠中的應用。

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，中國石化燕山石化公司產品；濕法氧化鋅HR30，國外進口產品；炭黑N375和炭黑N234，龍星化工有限公司產品；白炭黑，山東銀寶炭黑有限公司產品。

1.2 配方

1.2.1 胎側膠

生產配方：NR 50，BR 50，炭黑N375 50，普通氧化鋅 3，硬脂酸 2，芳烴油 8，防老劑5，樹脂 2.5，硫黃 1.5，促進劑 0.9。

試驗配方：用1.5份濕法氧化鋅HR30代替3份普通氧化鋅，其他組分及用量同生產配方。

1.2.2 胎冠膠

生產配方：NR 100，炭黑N234 43，白炭黑10，普通氧化鋅 4，硬脂酸 2，芳烴油 3，防老劑 3，硫黃 1.7，促進劑 1.4，其他 3。

試驗配方：用2份濕法氧化鋅HR30代替4份普通氧化鋅，其他組分及用量同生產配方。

1.3 主要設備和儀器

GK400型和GK255型密煉機，益陽橡膠塑料機械集團有限公司產品；X（S）K-160型開煉機和XLB-Q600×600×3型平板硫化機，上海第一橡膠機械廠有限公司產品；Φ250/Φ150型雙復合擠出機，桂林天河橡膠機械有限公司產品；MDR2000型硫化儀、MV2000型門尼粘度儀和T2000型拉力機，美國阿爾法科技有限公司產品。

1.4 混煉工藝

（1）小配合生產膠料和試驗膠料在實驗室開煉機上混煉，輥筒速比為1∶1.35。混煉加料順序如下：生膠→氧化鋅等小料→炭黑→芳烴油→促進劑和硫化劑→下片。

（2）大配合生產膠料和試驗膠料采用自動混煉工藝分兩段混煉。一段混煉在GK400型密煉機中進行，二段混煉在GK255型密煉機中進行。

胎側膠一段混煉轉子轉速為48 r·min-1，混煉工藝如下：生膠和炭黑（55 s）→芳烴油（30 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（45 s或160 ℃）→排膠。二段混煉轉子轉速為20 r·min-1，混煉工藝如下：一段混煉膠和小料（40 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（30 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（30 s或100 ℃）→排膠。

胎冠膠一段混煉轉子轉速為45 r·min-1，混煉工藝如下：生膠和炭黑（55 s）→芳烴油（25 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（45 s或160 ℃）→排膠。二段混煉轉子轉速為20 r·min-1，混煉工藝如下：一段混煉膠和小料（40 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（30 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（30 s或100 ℃）→排膠。

1.5 性能測試

膠料各項性能均按相應國家標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 理化分析

濕法氧化鋅HR30與普通氧化鋅理化性能對比如表1所示。

表1 濕法氧化鋅HR30與普通氧化鋅理化性能對比

從表1可以看出，與普通氧化鋅相比，濕法氧化鋅HR30的氧化鋅含量較小，BET比表面積大，說明其化學活性高，能提高膠料的物理性能，縮短硫化時間，還能降低鋅及其他重金屬的排放量，有利于環保。

2.2 濕法氧化鋅HR30在胎側膠中的應用

胎側膠小配合和大配合試驗結果分別見表2和3。

表2 胎側膠小配合試驗結果

表3 胎側膠大配合試驗結果

從表2和3可以看出，試驗配方膠料與生產配方膠料的門尼粘度、門尼焦燒時間、硫化特性以及老化前后的物理性能均相當。說明在胎側膠配方中使用1.5份濕法氧化鋅HR30代替3份普通氧化鋅對膠料的硫化特性和物理性能無影響。

2.3 濕法氧化鋅HR30在胎冠膠中的應用

借鑒濕法氧化鋅HR30在胎側膠中使用的情況，在胎冠膠中進行了進一步應用試驗。胎冠膠大配合試驗結果如表4所示。

表4 胎冠膠大配合試驗結果

從表4可以看出，試驗配方膠料與生產配方膠料的各項性能均相當。說明在胎冠膠中使用2份濕法氧化鋅HR30代替4份普通氧化鋅完全可行。

2.4 工藝性能

使用胎側膠和胎冠膠的試驗配方膠料進行工藝性能驗證，在雙復合擠出機生產胎側和胎冠半成品時擠出機的電流與正常生產時相當，半成品表面光滑，尺寸穩定，滿足實際生產工藝要求。

2.5 成品輪胎耐久性能

用胎側膠和胎冠膠生產配方和試驗配方膠料分別生產了一批11.00R20全鋼載重子午線輪胎，按國家標準進行室內耐久性試驗。試驗輪胎和生產輪胎的累計行駛時間分別為84.28和85.33 h，試驗結束時輪胎損壞形式均為肩空。國家標準規定輪胎耐久性試驗時間超過77 h即達到優級品要求。試驗得出，生產輪胎與試驗輪胎耐久性能相當，均達到國家標準優級品水平。

3 結語

（1）在全鋼載重子午線輪胎胎側膠和胎冠膠中以濕法氧化鋅HR30減量替代普通氧化鋅，膠料的硫化特性和物理性能相當，成品輪胎的耐久性能均符合國家標準優級品要求。

（2）濕法氧化鋅HR30的用量小于普通氧化鋅，可降低輪胎生產成本。

（3）使用濕法氧化鋅HR30減小了膠料中的鋅含量及其他重金屬的排放量，有利于環境保護。致謝：本文在撰寫過程中得到總工程師何井武的指導，在此表示感謝！