熱穩定劑YG在無印痕實心輪胎中的應用

王 宇，王克成

（1.天津萬達輪胎集團有限公司，天津 300402；2.浙江富銘工業機械有限公司，浙江 臨海 317000）

近年來隨著廠房環保建設水準的提升和工作現場地面環境的改善，室內車輛使用無印痕實心輪胎替代普通實心輪胎數量明顯增長。無印痕實心輪胎一般要求行駛無痕跡、變色輕和具備耐磨損性能[1]。

熱穩定劑YG由脂肪族支鏈胺基衍生物制得，將其添加至橡膠制品中，通過硫化交聯反應，橡膠制品的生熱性降低以及熱穩定性能增強，還兼有耐熱氧、耐臭氧和防老化性能[2]。熱穩定劑YG在橡膠中易分散，與苯乙烯苯酚類防老劑SP-C和2-巰基苯并咪唑防老劑MB并用可獲得明顯的協同效果[3-7]。

本工作研究熱穩定劑YG在無印痕實心輪胎中的應用，以期為延長制品使用壽命，保證制品不污染、不變色特性提供參考。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），牌號SCR L淺色膠，海南農墾實業集團有限公司產品；乳聚丁苯橡膠（ESBR），牌號1500，中國石油天然氣股份有限公司吉林石化分公司產品；沉淀法白炭黑，通化雙龍化工股份有限公司產品；間接法氧化鋅，安徽含山縣錦華氧化鋅廠產品；硬脂酸，蘇州藏書建材有限公司產品；鈦白粉，濟南雙萍化工科技有限公司產品；增粘樹脂，大慶華科股份有限公司產品；微晶蠟，山東陽谷華泰化工股份有限公司產品；防老劑SP-C，江蘇卡歐化工股份有限公司產品；防老劑MB，蔚林新材料科技有限公司產品；熱穩定劑YG，臺州市黃巖東海化工有限公司產品；硫黃，臨沂市昌盛化工有限公司產品。

1.2 配方

生產配方：NR 90，ESBR 10，白炭黑 62，硅烷偶聯劑 3，氧化鋅 5，硬脂酸 1.8，防老劑SP-C 3；防老劑MB 3，微晶蠟 1，鈦白粉4，增粘樹脂 2，增硬劑HMZ 2，硫黃 1.8，促進劑CBS/促進劑DTDM/促進劑AC-P84 2.6，其他 2.3。

試驗配方：用2份熱穩定劑YG+2份防老劑SP-C+2份防老劑MB代替3份防老劑SP-C+3份防老劑MB，其他組分及用量同生產配方。

1.3 主要設備和儀器

XMY-1型密煉機和XK-100型開煉機，四川亞西橡塑機器有限公司產品；X（S）M-110型密煉機、XJY210X568型雙錐螺桿橡膠壓片擠出機和XK-610型開煉機，大連嘉美達橡塑機械有限公司產品；M2000E型門尼粘度儀和C2000E型無轉子硫化儀，江蘇明珠試驗機械有限公司產品；XLB-400X400X2型平板硫化機、JDL5600D電子萬能試驗機和401A型熱老化試驗箱，揚州市天發試驗機械有限公司產品；壓縮生熱試驗機，東莞市科銳儀器科技有限公司產品；實心輪胎耐久試驗機，東莞市浩大自動化設備有限公司產品。

1.4 試樣制備

小配合試驗膠料采用兩段混煉，一段混煉在XMY-1型密煉機中進行，二段混煉在XK-100型開煉機上進行。混煉工藝如下：加生膠（90 s）→加白炭黑及氧化鋅等小料→壓壓砣（300 s）→提壓砣→壓壓砣至150 ℃→排膠，在開煉機上下片。母膠停放4 h后，在開煉機上加入硫黃和促進劑，薄通、打卷以及打三角包使膠料分散均勻后下片冷卻。

大配合試驗膠料采用三段混煉，均在X（S）M-110型密煉機中進行。

一段混煉轉子轉速為40 r·min-1、初始溫度為125 ℃、壓力為14 MPa，混煉工藝如下：加生膠（90 s）→加白炭黑及氧化鋅等小料（60 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（70 s）→排膠。將膠料移至雙錐螺桿橡膠壓片擠出機，經過擠出壓片、浸隔離劑、風冷和落片停放。

二段混煉轉子轉速為30 r·min-1、初始溫度為110 ℃、壓力為14 MPa，混煉工藝如下：加入一段混煉膠（60 s）→提壓砣（3 s）→壓壓砣（60 s）→提壓砣（3 s）→壓壓砣（30 s）→排膠。將膠料移至雙錐螺桿橡膠壓片擠出機，經過擠出壓片、浸隔離劑、風冷和落片停放。

三段混煉轉子轉速為20 r· min-1、初始溫度為80 ℃、壓力為10 MPa，混煉工藝如下：加入二段混煉膠（10 s）→加硫黃、促進劑、防焦劑→壓壓砣（60 s）→提壓砣（5 s）→壓壓砣（60 s）→排膠。在XK-610型開煉機上搗膠4次，下片、浸隔離劑、風冷和落片停放。

膠料在平板硫化機上硫化，硫化條件為150 ℃×30 min。

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 熱穩定劑YG理化性能

熱穩定劑YG的理化性能如表1所示。

表1 熱穩定劑YG的理化性能

由表1可以看出，熱穩定劑YG各項理化性能均達到企業標準要求。

2.2 小配合試驗

小配合試驗膠料性能見表2。

表2 小配合試驗膠料性能

由表2可見：與生產配方膠料相比，試驗配方膠料的門尼焦燒時間、t10和t90略微縮短，對膠料的硫化工藝影響不大；膠料的門尼粘度略微降低，膠料的分散性、擠出性能和流動性得到改善，可減少輪胎產品花紋溝槽裂口，滿足生產工藝要求。

從表2還可以看出：與生產配方硫化膠相比，試驗配方硫化膠的拉伸強度和拉斷伸長率略微增大，耐屈撓龜裂性能和耐磨性能提高，壓縮屈撓溫升減小；邵爾A型硬度、300%定伸應力、撕裂強度和金屬與橡膠的粘合強度無明顯差異；熱空氣老化后硫化膠的拉伸強度變化率和拉斷伸長率變化率減小，硬度變化無差異。

2.3 大配合試驗

大配合試驗膠料性能見表3。

從表3可以看出，與生產配方硫化膠相比，試驗配方硫化膠的總體物理性能更佳，且大配合試驗膠料的硫化特性和物理性能變化趨勢與小配合試驗膠料基本一致。表明加入熱穩定劑YG后，膠料的硫化特性和物理性能更優異。

表3 大配合試驗膠料性能

2.4 成品性能

采用試驗配方和生產配方制備15X5X1/4規格工業車輛用無印痕實心輪胎。成品輪胎的耐久性試驗按GB/T 22391—2017《實心輪胎耐久性能試驗方法 轉鼓法》和GB/T 16622—2009《壓配式實心輪胎規格、尺寸與負荷》測試[8-9]。成品輪胎的耐久性試驗結果如表4所示。

從表4可以看出，當輪胎負荷率增大至100%后，試驗輪胎的溫升明顯低于生產輪胎。輪胎的耐久性試驗溫升降低有利于延長輪胎的使用壽命[10-15]。

從表4還可以看出，試驗輪胎和生產輪胎的耐久性試驗結果均為通過，耐久性能均符合國家標準要求。從提供給公司OEM客戶裝車試驗的輪胎使用情況以及反饋信息和數據統計對比分析，采用試驗配方生產的無印痕實心輪胎15X5X1/4在行駛過程中無印痕、變色輕、磨損減輕，有利于延長輪胎的使用壽命。

表4 成品輪胎耐久性試驗結果

3 結論

（1）加入熱穩定劑YG后，膠料的門尼粘度略微降低，膠料的分散性、擠出性和流動性改善，滿足實際生產工藝要求。

（2）與生產配方硫化膠相比，加入熱穩定劑YG的試驗配方硫化膠的拉伸強度和拉斷伸長率增大，耐屈撓龜裂性能和耐磨性能提高，壓縮屈撓溫升減小，熱空氣老化后拉伸強度變化率和拉斷伸長率變化率減小，試驗配方硫化膠的物理性能更優異。

（3）成品試驗輪胎耐久性能與生產輪胎相當，且采用試驗配方生產的無印痕實心輪胎在行駛過程中無印痕、變色輕、磨損減輕，有利于延長輪胎的使用壽命。

致謝：臺州市黃巖東海化工有限公司丘黎明工程師對本文中熱穩定劑YG產品給予技術性支持，在此表示感謝！