半鋼子午線輪胎胎體膠配方粘合體系的優化

崔雪靜，汪 燕，徐 旗，孫世悅，徐文龍，譚建良，李崇兵

[浦林成山（山東）輪胎有限公司，山東 榮成 264300]

在聚酯簾線應用初期，為提高橡膠與聚酯簾線的粘合性能，間苯二酚-甲醛（間-甲）樹脂粘合體系在胎體膠配方中得到了廣泛應用。隨著纖維材料浸膠技術的不斷發展，聚酯簾線浸膠層的粘合性能得到提高，為取消配方中間-甲樹脂粘合體系提供了可能[1-4]。

胎體作為輪胎的主要支撐結構，不僅需要橡膠與簾線之間的有效粘合，同時要求良好的耐疲勞性能。而配方中間-甲樹脂粘合體系在提高橡膠與簾線之間粘合性能的同時，由于其高模量對胎體的耐疲勞性能有一定負面影響。

抗疲勞劑PL600的主要成分是甲基檸康酰亞胺、活化型酚醛樹脂和間-甲-白粘合體系組成的復合物，可提高膠料的動態耐疲勞性能，對改善胎體膠與聚酯簾線的粘合性能有較大幫助，且成本較間-甲樹脂有明顯優勢[5]。

本工作研究在半鋼子午線輪胎胎體膠配方中，使用抗疲勞劑PL600替代間-甲樹脂粘合體系，對胎體粘合性能和耐疲勞性能的平衡作用。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），SMR20，馬來西亞產品；炭黑N660，江西黑貓炭黑股份有限公司產品；間-甲樹脂，國內A公司產品；六甲氧基甲基蜜胺，國內B公司產品；抗疲勞劑PL600，國內C公司產品。

1.2 配方

生產配方：NR/丁苯橡膠（SBR） 100，炭黑N660 52，操作油 6，氧化鋅 5，硬脂酸 1，不溶性硫黃 3.5，間-甲樹脂 1.5，六甲氧基甲基蜜胺 1.8，促進劑 1，其他 2。

試驗配方：以1.5份抗疲勞劑PL600替代全部間-甲樹脂和六甲氧基甲基蜜胺，其余組分及用量同生產配方。

1.3 主要設備和儀器

XK-160型開煉機，煙臺橡膠機械股份有限公司產品；GK400型和GK270型密煉機，益陽橡膠塑料機械集團有限公司產品；V502H-18X型平板硫化機，美國WASBASH MPI公司產品；MV2000型門尼粘度儀和MDR2000型硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產品；GT-AI7000M型拉力試驗機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產品；VR-7130型動態熱機械分析儀，日本株式會社上島制作所產品。

1.4 混煉工藝

大配合試驗膠料分兩段混煉。

一段混煉在GK400型密煉機中進行，混煉工藝為：生膠、炭黑、小料（轉子轉速為55 r·min-1）→壓壓砣20 s→操作油（轉子轉速降為40 r·min-1）→壓壓砣15 s→提壓砣→壓壓砣→排膠（165 ℃）。

二段混煉在GK270型密煉機中進行，混煉工藝為：加一段混煉膠和硫化體系（轉子轉速為20 r·min-1）→壓壓砣25 s→提壓砣，保持5 s→壓壓砣20 s→提壓砣，保持5 s→壓壓砣→排膠（100 ℃）。

1.5 性能測試

膠料的各項性能均按照相應國家標準測試。

2 結果與討論

2.1 硫化特性

膠料的硫化特性如表1所示。

表1 膠料的硫化特性

從表1可以看出：粘合體系調整后對膠料的硫化特性影響不大，試驗配方膠料的門尼焦燒時間、門尼粘度、硫化時間與生產配方膠料相當。

2.2 物理性能

膠料的物理性能如表2所示。

從表2可以看出：與生產配方膠料相比，試驗配方膠料老化前后的拉伸疲勞次數明顯增加，其他各項物理性能相當，說明粘合體系優化后，胎體膠耐疲勞性能有所改善，其他物理性能可基本保持。

表2 膠料的物理性能

2.3 膠料與聚酯簾線的粘合性能

膠料與1670dtex/2-106DSP聚酯簾線的粘合性能如表3所示。

表3 膠料與聚酯簾線的粘合性能 N

從表3可以看出，與生產配方膠料相比，試驗配方膠料的老化前、熱老化后及鹽霧老化后的H抽出力變化不大，而蒸汽老化后H抽出力下降了14%，說明生產配方膠料中的間-甲樹脂與亞甲基給予體反應形成的樹脂網絡結構對膠料與聚酯簾線之間的粘合有積極作用，尤其是在濕氣環境下，樹脂網絡層可有效隔絕水汽向橡膠與聚酯簾線的結合界面擴散[6]。

2.4 動態性能

膠料的動態性能如表4所示。

表4 膠料的動態性能

從表4可以看出，相比于生產配方膠料，試驗配方膠料的生熱性能較差，60 ℃時的tanδ比生產配方膠料增大約9%。但是根據輪胎行業測試經驗，胎體部位對整個輪胎滾動阻力的貢獻僅占6%，因此對輪胎整體的滾動阻力影響不大。

2.5 成品輪胎性能

2.5.1 耐久性能

采用生產配方和試驗配方分別試制ST235/85R16輪胎，并按照FMVSS139進行輪胎耐久性測試，結果如表5所示。

表5 成品輪胎的耐久性測試結果

從表5可以看出，采用試驗配方試制的輪胎耐久性測試的累計行駛時間比采用生產配方試制的輪胎長24 h，驗證了胎體膠粘合性能的微量損失并不會造成輪胎整體性能的下降，并且說明配方粘合體系的調整使胎體膠的粘合性能和耐疲勞性能達到了更好的平衡。

2.5.2 滾動阻力

采用生產配方和試驗配方分別試制225/70R15輪胎，并按照ISO 28580—2018進行輪胎滾動阻力測試，結果如表6所示。

表6 成品輪胎滾動阻力測試結果

從表6可以看出，采用試驗配方與生產配方試制的輪胎滾動阻力相當，說明配方粘合體系調整后，即使膠料的生熱稍有增大，但對輪胎滾動阻力影響不大。

3 結論

在半鋼子午線輪胎胎體膠配方中使用抗疲勞劑PL600替代間-甲樹脂和六甲氧基甲基蜜胺組成的粘合體系，既可以保證胎體膠與聚酯簾線之間的粘合性能滿足輪胎使用需求，又可以提高胎體膠的耐疲勞性能，提高輪胎的耐久性能。