硫化活性劑BL-1在全鋼載重子午線輪胎胎冠膠中的應(yīng)用

周 重

（山東永盛橡膠集團(tuán)有限公司，山東 東營 257335）

近年來，全鋼載重子午線輪胎原材料價(jià)格不斷攀升，導(dǎo)致輪胎企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營壓力不斷加大[1]。2020年下半年有幾十家輪胎企業(yè)陸續(xù)發(fā)布價(jià)格上漲通知，漲幅基本在2%～5%之間。因此，降低輪胎成本是配方設(shè)計(jì)技術(shù)人員需要重點(diǎn)考慮的問題。

高分散硫化活性劑BL-1與普通氧化鋅相比，具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，等量替代普通氧化鋅時(shí)在保證輪胎品質(zhì)的前提下可顯著降低成本，同時(shí)可降低膠料中的鋅含量，有利于環(huán)保[2-6]。

本工作主要探討硫化活性劑BL-1在全鋼載重子午線輪胎胎冠膠中的應(yīng)用效果。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），牌號(hào)SMR20，馬來西亞產(chǎn)品；硫化活性劑BL-1，揚(yáng)州巴龍?jiān)偕Y源開發(fā)有限公司產(chǎn)品；炭黑N234，龍星化工股份有限公司產(chǎn)品；白炭黑，山東聯(lián)科科技股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

生產(chǎn)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RD 1.5，防老劑4020 1.5，硫黃 1.7，促進(jìn)劑TBBS 1.4，其他 3。

試驗(yàn)配方：除用硫化活性劑BL-1等量替代普通氧化鋅外，其他組分和用量均不變。

1.3 主要設(shè)備和儀器

XK-160型開煉機(jī)和XLB-Q600×600×3型平板硫化機(jī)，上海第一橡膠機(jī)械廠有限公司產(chǎn)品；GK400型和GK255型密煉機(jī)，益陽橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司產(chǎn)品；MDR2000型硫化儀、MV2000型門尼粘度儀和T2000型拉力機(jī)，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；Φ250/Φ150型雙復(fù)合擠出機(jī)，桂林天河橡膠機(jī)械有限公司產(chǎn)品；TJR-2TB（Y）型雙工位機(jī)床耐久試驗(yàn)機(jī)，天津久榮車輪技術(shù)有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

小配合試驗(yàn)?zāi)z料在XK-160型開煉機(jī)上混煉，加料順序?yàn)椋荷z→氧化鋅、硬脂酸和防老劑等→炭黑→芳烴油→硫化劑和促進(jìn)劑→下片。

大配合試驗(yàn)?zāi)z料采用2段混煉工藝。一段混煉在GK400型密煉機(jī)中進(jìn)行，二段混煉在GK255型密煉機(jī)中進(jìn)行。一段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為43 r·min-1，混煉工藝為：生膠、氧化鋅、硬脂酸、防老劑等小料→炭黑（55 s）→提壓砣，芳烴油（25 s）→清掃→壓壓砣（45 s或160 ℃）→排膠。二段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為18 r·min-1，混煉工藝為：一段混煉膠、硫化劑和促進(jìn)劑（40 s）→清掃→壓壓砣（30 s）→清掃→壓壓砣（30 s或100 ℃）→排膠。

1.5 性能測(cè)試

膠料各項(xiàng)性能均按相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化分析

硫化活性劑BL-1和普通氧化鋅的理化性能對(duì)比如表1所示。

表1 硫化活性劑BL-1和普通氧化鋅的理化性能對(duì)比

從表1可以看出，與普通氧化鋅相比，硫化活性劑BL-1的鋅含量明顯減小，硫化活性劑BL-1的質(zhì)量比相同體積普通氧化鋅小，有利于環(huán)保及全鋼載重子午線輪胎的輕量化設(shè)計(jì)。

2.2 小配合試驗(yàn)

2.2.1 硫化特性

小配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性如表2所示。

從表2可以看出，試驗(yàn)配方膠料的門尼粘度較生產(chǎn)配方膠料提高，對(duì)膠料的流動(dòng)性稍有影響，但在技術(shù)接受范圍內(nèi)。t90縮短，硫化速度加快。

表2 小配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性

2.2.2 物理性能

小配合試驗(yàn)?zāi)z料的物理性能如表3所示。

表3 小配合試驗(yàn)?zāi)z料的物理性能

從表3可以看出，老化前后的硬度、定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長率、拉斷永久變形、撕裂強(qiáng)度和磨耗量等均相當(dāng)，說明在全鋼載重子午線輪胎胎冠膠中采用硫化活性劑BL-1等量替代普通氧化鋅是可行的。

2.3 大配合試驗(yàn)

2.3.1 硫化特性

大配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性如表4所示。

表4 大配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性

2.3.2 物理性能

大配合試驗(yàn)?zāi)z料的物理性能如表5所示。

表5 大配合試驗(yàn)?zāi)z料的物理性能

從表4和5可以看出，大配合試驗(yàn)結(jié)果與小配合試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

2.4 工藝性能

對(duì)生產(chǎn)配方和試驗(yàn)配方膠料分別在擠出工序進(jìn)行工藝性能對(duì)比。結(jié)果表明，在擠出試驗(yàn)配方膠料時(shí)，雙復(fù)合擠出機(jī)的電流與擠出生產(chǎn)配方膠料的電流差異不大，半成品表面光滑、尺寸穩(wěn)定、無爛邊現(xiàn)象。說明試驗(yàn)配方膠料可以滿足生產(chǎn)工藝要求。

2.5 成品輪胎耐久性能

采用生產(chǎn)配方和試驗(yàn)配方膠料各生產(chǎn)了一批11.00R20全鋼載重子午線輪胎，并按GB/T 4501—2016《載重汽車輪胎性能室內(nèi)試驗(yàn)方法》進(jìn)行耐久性試驗(yàn)。成品輪胎耐久性能試驗(yàn)結(jié)果見表6。

GB/T 4501—2016規(guī)定輪胎耐久性試驗(yàn)累計(jì)行駛時(shí)間超過47 h即為合格品，超過77 h即可達(dá)到優(yōu)級(jí)品要求。從表6可以看出，試驗(yàn)輪胎和生產(chǎn)輪胎的耐久性能相當(dāng)，均達(dá)到優(yōu)級(jí)品水平。

表6 成品輪胎耐久性能

2.6 成本分析

每噸高分散硫化活性劑BL-1的價(jià)格比普通氧化鋅低約1 000元，每年在胎冠膠中約使用730 t普通氧化鋅。如果采用高分散硫化活性劑BL-1等量代替普通氧化鋅生產(chǎn)胎冠膠，一年節(jié)省約73萬元，能顯著降低輪胎成本。

3 結(jié)語

在全鋼載重子午線輪胎胎胎冠膠中采用硫化活性劑BL-1等量替代普通氧化鋅，試驗(yàn)配方膠料的硫化特性和老化前后的物理性能與生產(chǎn)配方膠料相當(dāng)，且滿足生產(chǎn)工藝要求，成品輪胎的耐久性能達(dá)到相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)要求。膠料中鋅含量大幅減小，有利于環(huán)保，同時(shí)降低生產(chǎn)成本。