烷基苯乙烯樹脂在輪胎胎側(cè)膠中的應(yīng)用

陸曉祺，黃大業(yè)，陳 立，王丹靈

（中策橡膠集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310018）

輪胎是一種極其復(fù)雜的橡膠制品，其膠料配方中存在多種配合劑[1-3]。在輪胎硫化以后，配合劑中的某些組分受存儲環(huán)境、存儲溫度、使用條件等影響會逐步遷移到胎面、胎側(cè)等表面部位，導(dǎo)致輪胎表面泛藍(lán)、泛紅、發(fā)烏等，輪胎存放3個(gè)月后一般會出現(xiàn)明顯的外觀問題[4-7]。當(dāng)歷經(jīng)一個(gè)夏季的高溫存放，胎側(cè)外觀不良問題尤為突出。優(yōu)質(zhì)輪胎的胎側(cè)應(yīng)呈亞光黑色，色澤均勻，無發(fā)紅、發(fā)黃、發(fā)藍(lán)現(xiàn)象。

本工作在胎側(cè)膠中加入烷基苯乙烯樹脂SL6801，替代部分或全部環(huán)保芳烴油（TDAE），研究其對胎側(cè)膠性能及胎側(cè)外觀的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

烷基苯乙烯樹脂SL6801（以下簡稱SL6801樹脂，分子結(jié)構(gòu)式見圖1），軟化點(diǎn)為90～120 ℃，灰分（950 ℃）質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.01，華奇（中國）化工有限公司產(chǎn)品；天然橡膠（NR），越南產(chǎn)品；鎳系順丁橡膠（BR），牌號9000，中國石油大慶石化分公司產(chǎn)品；TDAE，國內(nèi)某公司產(chǎn)品。

圖1 SL6801樹脂的分子結(jié)構(gòu)式

1.2 試驗(yàn)配方

1#配方（參比配方）：NR 40，BR 60，炭黑N550 20，炭 黑N330 30，TDAE 5，其他16.5。

2#和3#配方（試驗(yàn)配方）分別使用3和5份SL6801樹脂等量替代TDAE，其余組分和用量同1#配方。

1.3 主要設(shè)備和儀器

PHM-2.2型小密煉機(jī)，璧宏機(jī)械工業(yè)股份有限公司產(chǎn)品；S（X）K-160型開煉機(jī)，上海市拓林輕化機(jī)械廠產(chǎn)品；M200E型門尼粘度儀，北京友深電子儀器有限公司產(chǎn)品；GT-2000A型無轉(zhuǎn)子硫化儀，上海諾甲儀器儀表有限公司產(chǎn)品；TS-2000M型拉力試驗(yàn)機(jī)，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品；VR-7120型動態(tài)熱機(jī)械分析（DMA）儀，日本UESHIMA公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

大配合膠料分兩段混煉，一段混煉在PHM-2.2型小密煉機(jī)中進(jìn)行，填充因數(shù)為0.65，生產(chǎn)工藝如下：加入NR和BR塑煉30 s（轉(zhuǎn)速為50 r·min-1）→加入炭黑、操作油及小料→壓壓砣混煉60 s（轉(zhuǎn)速調(diào)整為45 r·min-1）→提壓砣清掃→壓壓砣混煉至120 ℃→提壓砣保持5 s→壓壓砣混煉至150 ℃→排膠，在開煉機(jī)上過輥2次后出片。二段混煉在S（X）K-160型開煉機(jī)上進(jìn)行，加入硫黃和促進(jìn)劑。

膠料在平板硫化機(jī)上硫化，硫化條件為160℃×15 min。

1.5 性能測試

（1）動態(tài)性能。采用VR-7120型DMA儀進(jìn)行測試，條件如下：應(yīng)變 7%±2%，溫度范圍 30～100℃，溫升速率 2 ℃·min-1，頻率 12 Hz。

（2）膠料其他性能均按相應(yīng)國家或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 硫化特性

膠料的硫化特性見表1。

表1 膠料的硫化特性

由表1可以看出，使用SL6801樹脂等量替代TDAE后，膠料的FL和Fmax增大，門尼焦燒時(shí)間有所延長。說明SL6801樹脂的增塑效果略低于TDAE，但加工安全性更佳。

2.2 物理性能

硫化膠的物理性能見表2。

表2 硫化膠的物理性能

從表2可以看出，使用SL6801樹脂等量替代TDAE，硫化膠的定伸應(yīng)力提高，拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長率及撕裂強(qiáng)度均有一定下降，但老化后物理性能有所提升。說明以SL6801樹脂替代TDAE，可以提高硫化膠的定伸應(yīng)力及耐老化性能，但拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長率和撕裂強(qiáng)度略有下降。

2.3 動態(tài)性能

通常以DMA測試的損耗因子（tanδ）來表征硫化膠的動態(tài)性能，60 ℃時(shí)的tanδ越小，生熱越低，填料的分散越好。3個(gè)配方硫化膠的DMA測試結(jié)果如圖2所示。

圖2 硫化膠的DMA測試結(jié)果

由圖2可見，與1#配方硫化膠相比，2#和3#配方硫化膠60 ℃時(shí)的tanδ均有較大程度的降低。這是由于SL6801樹脂的加入提高了填料在橡膠中的分散性，進(jìn)而降低了硫化膠生熱。此外，隨著SL6801樹脂用量的增大，生熱降低的程度提高。

2.4 成品輪胎室內(nèi)性能

用上述3個(gè)方案的胎側(cè)膠進(jìn)行205/60 R16 RP18 92H輪胎制備，并進(jìn)行輪胎室內(nèi)滾動阻力測試，結(jié)果見表3。

表3 輪胎的滾動阻力測試結(jié)果

由表3可見，與使用1#配方胎側(cè)膠的輪胎相比，使用2#和3#配方胎側(cè)膠的輪胎滾動阻力均有一定程度的下降，再次驗(yàn)證了SL6801樹脂替代TDAE可以降低硫化膠的生熱。

2.5 成品輪胎外觀

使用2#配方胎側(cè)膠的試驗(yàn)輪胎與使用1#配方胎側(cè)膠的正常生產(chǎn)輪胎進(jìn)行對比，試制同一規(guī)格輪胎進(jìn)行硫化，硫化后進(jìn)行40 ℃×120 h的熱處理，以模擬夏季高溫存放，熱處理后存放90 d，輪胎的外觀對比見圖3。

圖3 試驗(yàn)輪胎與正常生產(chǎn)輪胎外觀對比

從圖3可以看出，使用SL6801樹脂的試驗(yàn)輪胎在存放90 d后，胎側(cè)未出現(xiàn)發(fā)紅、發(fā)花等外觀問題，而正常生產(chǎn)輪胎已經(jīng)出現(xiàn)發(fā)花現(xiàn)象。說明胎側(cè)膠使用SL6801樹脂替代TDAE對改善成品輪胎胎側(cè)外觀有明顯效果。

3 結(jié)語

在胎側(cè)膠中以SL6801樹脂等量替代TDAE，可以延長膠料的門尼焦燒時(shí)間，提高加工安全性；硫化膠的定伸應(yīng)力和老化后的物理性能提高；填料在膠料中的分散性提高，進(jìn)而降低了硫化膠的生熱，可改善輪胎的燃油經(jīng)濟(jì)性；輪胎在高溫條件下存放后的外觀明顯改善。