模量增強劑8180在全鋼子午線輪胎胎肩墊膠中的應(yīng)用

劉 琦，高 明，劉 平，王 釗，李 輝，廖萬林

（寧夏神州輪胎有限公司，寧夏 平羅 753400）

全鋼子午線輪胎在使用過程中由于高速、高負荷導(dǎo)致輪胎肩部升溫加快，容易出現(xiàn)肩空損壞，從而縮短了輪胎的使用壽命。在以往的研究中，通過調(diào)節(jié)炭黑、白炭黑、氧化鋅等材料的添加比例來延緩胎肩墊膠的生熱[1-5]，但效果不理想。為此，很多橡膠助劑企業(yè)研究開發(fā)出各種能夠降低全鋼子午線輪胎胎肩墊膠壓縮生熱的助劑產(chǎn)品，有些助劑的添加效果非常明顯[6-10]。

本工作主要研究國產(chǎn)模量增強劑8180在全鋼子午線輪胎胎肩墊膠中的應(yīng)用效果。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），STR20，泰國產(chǎn)品；炭黑N330，烏海黑貓?zhí)亢谟邢挢?zé)任公司產(chǎn)品；白炭黑，牌號175Gr，山西同德化工股份有限公司產(chǎn)品；硅烷偶聯(lián)劑，牌號TYC-SI69（純度為100%），景德鎮(zhèn)宏柏化學(xué)科技有限公司產(chǎn)品；氧化鋅，普通級（純度為99.70%），揚州振中鋅業(yè)有限公司產(chǎn)品；硬脂酸，牌號800，連云港益海化工有限公司產(chǎn)品；乙炔樹脂，牌號Koresin，德國巴斯夫化工有限公司產(chǎn)品；模量增強劑，牌號8180，臺州黃巖東海化工有限公司產(chǎn)品；防老劑，牌號4020，RD和3100，山東尚舜化工有限公司產(chǎn)品；不溶性硫黃，牌號HD OT20，江西建博士橡膠助劑有限公司產(chǎn)品；促進劑TBBS和CBS，天津科邁化工股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

生產(chǎn)配方：NR 100，炭黑N330 30，白炭黑7，硅烷偶聯(lián)劑 1.5，氧化鋅 5，硬脂酸 2，乙炔樹脂 2，防老劑RD/4020/3100 3，硫化體系3.5，其他 1。

1#—3#試驗配方中分別加入1，1.5和2份模量增強劑8180，其余組分及用量均同生產(chǎn)配方。

1.3 主要設(shè)備和儀器

BB-2型和BB430型密煉機，日本神戶制鋼公司產(chǎn)品；XK-160型開煉機和XLB-800型平板硫化機，青島先銳機電公司產(chǎn)品；GN255型密煉機和XK-660型開煉機，益陽橡膠機械集團有限公司產(chǎn)品；MV2000型門尼粘度儀和MD2000型無轉(zhuǎn)子硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；3365型電子拉力機，美國英斯特朗公司產(chǎn)品；RH-2000N型壓縮生熱試驗機和LT5000型輪胎強度試驗機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品；GX-YLN-1212型輪胎耐久性試驗機，青島高校測控技術(shù)有限公司產(chǎn)品。

1.4 混煉工藝

1.4.1 小配合試驗

膠料首先在BB-2型密煉機中混煉，混煉工藝為：生膠、小料，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為60 r·min-1，壓壓砣40 s→炭黑，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，壓壓砣60 s→提壓砣→壓壓砣300 s或150 ℃排膠，在XK-160型開煉機上薄通3遍出片，停放2 h；然后在開煉機上加入硫化體系，輥筒溫度為（60±5） ℃，待完全吃料后打8次三角包，出片，停放8 h。

1.4.2 大配合試驗

膠料分3段混煉。一段混煉在BB430型密煉機中進行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，壓砣壓力為13 MPa，加入NR、小料和炭黑，混煉時間為180 s，停放2 h；二段混煉在BB430型密煉機中進行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為35 r·min-1，壓砣壓力為13 MPa，加入一段混煉膠，混煉時間為160 s，停放2 h；三段混煉在GN255型密煉機中進行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為25 r·min-1，壓砣壓力為12 MPa，加入二段混煉膠和硫化體系，混煉時間為180 s。

最后使用XK-660型開煉機制備出終煉膠，停放8 h。

1.5 性能測試

各項性能均按照相應(yīng)的國家或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化分析

模量增強劑8180的理化分析結(jié)果如表1所示。

表1 模量增強劑8180的理化分析結(jié)果

從表1可以看出，模量增強劑8180的pH值為7.7，是一種堿性材料。

2.2 小配合試驗

小配合試驗結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出：隨著模量增強劑8180用量的增大，膠料的門尼粘度變化不大，門尼焦燒時間縮短，其中3#試驗配方膠料的門尼焦燒時間最短，F(xiàn)max逐漸增大，t90逐漸縮短；1#試驗配方硫化膠的拉伸強度最大，2#試驗配方硫化膠的壓縮生熱最低，其他物理性能沒有明顯差異。

表2 小配合試驗結(jié)果

2.3 大配合試驗

為了進一步驗證模量增強劑8180對胎肩墊膠壓縮生熱的影響，優(yōu)選2#試驗配方進行大配合試驗，試驗結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出：與生產(chǎn)配方膠料相比，2#試驗配方膠料的門尼焦燒時間和t90縮短，F(xiàn)max增大；硫化膠的拉伸強度增大，壓縮生熱降低，其他物理性能沒有明顯差異。

表3 大配合試驗結(jié)果

綜合小配合和大配合試驗結(jié)果，在全鋼子午線輪胎胎肩墊膠中添加模量增強劑8180，能夠縮短混煉膠的門尼焦燒時間和t90，符合對胎肩墊膠配方硫化特性的設(shè)計要求。當(dāng)模量增強劑8180用量為1.5份時，全鋼子午線輪胎胎肩墊膠的壓縮生熱最低。

2.4 成品試驗

選用2#試驗配方試制4條12.00R20 20PR輪胎進行成品試驗。

2.4.1 耐久性能

成品輪胎的耐久性試驗條件如表4所示，試驗結(jié)果如表5所示。從表5可以看出，試驗輪胎的耐久性能優(yōu)于生產(chǎn)輪胎。

表4 成品輪胎的耐久性試驗條件

表5 成品輪胎的耐久性試驗結(jié)果

2.4.2 速度性能

成品輪胎的速度性能試驗條件如表6所示，試驗結(jié)果如表7所示。

表6 成品輪胎的速度性能試驗條件

表7 成品輪胎的速度性能試驗結(jié)果

從表7可以看出，試驗輪胎的速度性能與生產(chǎn)輪胎沒有明顯差異。

3 結(jié)論

在全鋼子午線輪胎胎肩墊膠中添加1.5份模量增強劑8180，混煉膠的門尼焦燒時間和t90縮短，膠料的Fmax增大，可以提高硫化膠的拉伸強度，降低壓縮生熱，提高成品輪胎的耐久性能，延長輪胎的使用壽命。