粘合補強劑RF-90A在全鋼載重子午線輪胎胎體膠中的應用

朱之鋒，劉瑞強，張明艷

（青島中科華瑞納科技有限公司，山東 青島 266000）

擁有剛性帶束層和胎圈以及柔軟胎體的全鋼載重子午線輪胎性能優異，胎體作為其主要部件起著承受輪胎內壓、緩沖路面沖擊振動的作用，因此要求胎體有足夠高的強度，其一方面取決于胎體鋼絲簾線的強度和密度，另一方面取決于橡膠-鋼絲的粘合性能[1-3]。胎體鋼絲膠料不但自身要有足夠高的強度，還要將堅硬的鋼絲簾線與柔軟的橡膠結合在一起，因此提高橡膠-鋼絲的粘合性能一直是載重子午線輪胎制造的關鍵技術之一[4-6]。為提高膠料與鋼絲簾線的粘合性能，通常在胎體膠料中加入間苯二酚或間苯二酚-甲醛預縮合樹脂、粘合劑RA或HMT、鈷鹽等粘合體系助劑[7-10]。

粘合補強劑RF-90A是一種由反應型烴類中分子、納米二氧化硅、硼類化合物等粘合及耐老化的特殊功能材料，采用氣相法白炭黑工藝，通過原位復合、弱鍵懸浮、活性包覆及粒徑擴大技術制備的一種多功能新材料。添加粘合補強劑RF-90A的半成品部件自粘性好，且外觀光鮮平滑；可提高硫化膠拉伸強度以及橡膠-鋼絲的初始粘合力與老化后粘合力，從而提高成品輪胎的高速和耐久性能，并減少輪胎肩空、脫層等質量問題。

本工作研究粘合補強劑RF-90A在全鋼載重子午線輪胎胎體膠中的應用。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），STR20，泰國產品；炭黑，江西黑貓炭黑股份有限公司產品；間苯二酚-甲醛樹脂，華奇（張家港）化工有限公司產品；粘合補強劑RF-90A，青島中科華瑞納科技有限公司產品。

1.2 配方

NR 100，炭黑 55，氧化鋅 8，防老劑 3.5，硫化體系 5.9，間苯二酚-甲醛樹脂 1.5，鈷鹽 0.8，粘合劑RA-65 3.5，粘合補強劑RF-90A 變量。

1#—4#配方的粘合補強劑RF-90A用量分別為0，5，10，15份。

1.3 主要設備和儀器

1.7 L本伯里密煉機，日本神戶制鋼公司產品；GK400N型和GK255N型密煉機，益陽橡膠塑料機械集團有限公司產品；XK-160型開煉機，青島科高橡塑機械裝備有限公司產品；VSMV 100Lite型門尼粘度計和MFR 100Lite型無轉子硫化儀，上海諾甲儀器儀表有限公司產品；TCS-2000型拉力試驗機，高鐵檢測儀器（東莞）有限公司產品。

1.4 混煉工藝

1.4.1 小配合試驗

小配合試驗膠料混煉分3段進行，一段和二段混煉在1.7 L本伯里密煉機中進行，終煉在開煉機上進行，混煉工藝如下。

一段混煉：生膠→部分炭黑、粘合補強劑RF-90A→防老劑、氧化鋅→排膠（溫度為155 ℃）；二段混煉：一段混煉膠→剩余炭黑、間苯二酚-甲醛樹脂、鈷鹽→排膠（溫度為155 ℃）；終煉：二段混煉膠→硫黃、促進劑、粘合劑RA-65→下片（溫度低于95 ℃）。

1.4.2 大配合試驗

大配合試驗膠料混煉分3段進行，一段和二段混煉在GK400N型密煉機中進行，終煉在GK255N型密煉機中進行，混煉工藝與小配合試驗膠料基本相同。

1.5 性能測試

膠料各項性能均按照相應國家標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 理化分析

粘合補強劑RF-90A外觀為灰色微珠狀，理化性能如表1所示。

表1 粘合補強劑RF-90A的理化性能

2.2 小配合試驗

小配合試驗膠料性能如表2和3所示。

表2 小配合試驗混煉膠硫化特性

表3 小配合試驗硫化膠物理性能

從表2可以看出，與不采用粘合補強劑RF-90A的1#配方膠料相比，采用粘合補強劑RF-90A的2#—4#配方膠料門尼粘度基本無變化，門尼焦燒時間延長，即加工安全性較好，且硫化速度較快。

從表3可以看出：與1#配方膠料相比，2#—4#配方膠料的100%和300%定伸應力變化不大，密度、拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度總體略有提高，耐熱老化性能較好；橡膠-鋼絲老化前后的粘合性能明顯提高，特別是3#配方膠料比1#配方膠料的粘合性能提高約10%。

2.3 大配合試驗

根據小配合試驗結果，選取綜合性能較好的3#配方作為試驗配方進行車間大配合試驗，試驗結果如表4和5所示。

表4 大配合試驗混煉膠硫化特性

表5 大配合試驗硫化膠物理性能

從表4和5可以看出：在大配合試驗中，與生產配方膠料相比，試驗配方膠料的門尼粘度較低，其他性能與小配合試驗膠料試驗結果基本一致。

2.4 工藝性能

在密煉車間生產時，試驗配方膠料的炭黑等粉料容易混入，分散性良好，密煉機排膠結團性良好，生產的終煉膠片表面光滑，氣孔少。在胎體鋼絲簾布壓延時，試驗配方膠料的壓延速度比生產配方膠料快，鋼絲簾布表面光滑、氣泡少，胎體膠料自粘性提高，成型時胎體與相鄰部件的粘合性好。試驗配方膠料制備的胎坯和成品輪胎均未出現外觀質量問題。

2.5 成品性能

采用3#配方膠料作為試驗配方膠料試制12R22.5無內胎全鋼載重子午線輪胎，并按照國家標準進行室內耐久性測試，結果如表6所示。

表6 12R22.5輪胎耐久性測試結果

由表6可以看出，采用試驗配方膠料制造的成品輪胎室內耐久性能比生產配方膠料制造的輪胎更優異。

3 結論

（1）添加粘合補強劑RF-90A膠料的加工安全性優異，硫化速度快。

（2）添加粘合補強劑RF-90A膠料的密度、拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度總體略有提高，耐熱老化性能較好，橡膠-鋼絲老化前后的粘合性能明顯提高。添加10份粘合補強劑RF-90A膠料的綜合性能較好。

（3）添加粘合補強劑RF-90A的胎體膠制造的成品輪胎室內耐久性能更優異。