樊斌斌，劉豫皖，楊艷平，周 靜

（風(fēng)神輪胎股份有限公司，河南 焦作 454003）

增硬補(bǔ)強(qiáng)劑是一種由芳烴衍生物與無機(jī)引發(fā)劑經(jīng)多段合成的大分子化合物。增硬補(bǔ)強(qiáng)劑在硫化時(shí)的熱作用下，終端原子失去多個(gè)電子，形成多個(gè)活性點(diǎn)，以該失去電子的離子為中心，對單硫、雙硫和多硫鍵進(jìn)行螯合，經(jīng)過螯合可提高硫化鍵的鍵能。隨著鍵能的增大，膠料的硬度和定伸強(qiáng)度提高，耐老化性能改善，橡膠鏈之間的相互吸引力增大[1]。

本工作主要研究增硬補(bǔ)強(qiáng)劑在全鋼載重子午線輪胎胎肩墊膠配方中的應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），牌號STR20，泰國產(chǎn)品；炭黑N326，焦作龍星化工有限責(zé)任公司產(chǎn)品；增硬補(bǔ)強(qiáng)劑，萬鴻（香港）國際股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

配方如表1所示。

1.3 主要設(shè)備和儀器

XK-160型開煉機(jī)，廣東湛江機(jī)械廠產(chǎn)品；BR1.6 L型密煉機(jī)，英國法雷爾公司產(chǎn)品；GK400型密煉機(jī)，德國克虜伯公司產(chǎn)品；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；140T型平板硫化機(jī)，上海橡膠機(jī)械一廠產(chǎn)品；MDR2000型硫化儀，美國阿爾法科技公司產(chǎn)品；tensiTECH型電子拉力機(jī)，美國德寶公司產(chǎn)品；橡膠壓縮生熱試驗(yàn)機(jī)，北京澳瑪琦科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品。

表1 配方 份

1.4 試樣制備

1.4.1 小配合試驗(yàn)

膠料采用兩段混煉工藝，一段混煉在BR1.6 L型密煉機(jī)中進(jìn)行，混煉工藝為：生膠，加壓（1 min）→提壓砣→炭黑和小料，加壓（3 min）→提壓砣，加壓（2 min）→排膠；二段混煉在開煉機(jī)上進(jìn)行，混煉工藝為：一段混煉膠加硫黃、促進(jìn)劑和增硬補(bǔ)強(qiáng)劑，搗膠、下片。

1.4.2 大配合試驗(yàn)

膠料采用兩段混煉工藝，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40 r·min-1，壓砣壓力為18 MPa，混煉工藝為：生膠→提壓砣→炭黑、氧化鋅和防老劑等→提壓砣→提壓砣→排膠（155～165 ℃）；二段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為25 r·min-1，壓砣壓力為18 MPa，混煉工藝為：一段混煉膠、硫黃、促進(jìn)劑和增硬補(bǔ)強(qiáng)劑→提壓砣→提壓砣→排膠（100～110 ℃）。

1.5 性能測試

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

2 結(jié)果與分析

2.1 理化分析

增硬補(bǔ)強(qiáng)劑的理化分析結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，增硬補(bǔ)強(qiáng)劑的理化分析結(jié)果符合技術(shù)指標(biāo)要求。

表2 增硬補(bǔ)強(qiáng)劑的理化分析結(jié)果

2.2 小配合試驗(yàn)

2.2.1 硫化特性

小配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性結(jié)果見表3。

表3 小配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性（151 °C×60 min）

從表3可以看出，使用增硬補(bǔ)強(qiáng)劑后，2#和3#配方膠料的t90延長，膠料抗硫化返原性能明顯提高，2#配方膠料的Fmax明顯較1#配方膠料高，3#配方膠料雖減小炭黑用量，但其Fmax與1#配方膠料差異不大，這與增硬補(bǔ)強(qiáng)劑在硫化過程中參與交聯(lián)反應(yīng)有關(guān)。

2.2.2 物理性能

小配合試驗(yàn)?zāi)z料的物理性能見表4。

從表4可以看出：與1#配方膠料相比，添加增硬補(bǔ)強(qiáng)劑，均可使2#和3#配方膠料的回彈值提高，固特里奇生熱降低；2#配方的硬度和定伸強(qiáng)度較高，老化前拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率略低，這與其使用增硬補(bǔ)強(qiáng)劑后交聯(lián)密度較高有關(guān)[2]；3#配方膠料減小炭黑用量后，生熱進(jìn)一步降低但其他性能與1#配方膠料差異不大；2#和3#配方膠料耐老化性能均優(yōu)于1#配方膠料，尤其是3#配方膠料。

表4 小配合試驗(yàn)?zāi)z料的物理性能

2.3 大配合試驗(yàn)

在小配合試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇3#試驗(yàn)配方作為胎肩墊膠進(jìn)行大配合試驗(yàn)驗(yàn)證，并與1#生產(chǎn)配方進(jìn)行膠料性能和成品輪胎性能對比試驗(yàn)。

2.3.1 硫化特性

胎肩墊膠配方膠料的硫化特性見表5。

從表5可以看出，與生產(chǎn)配方相比，試驗(yàn)配方的抗硫化返原性能明顯改善，其他硫化特性變化不大。

表5 胎肩墊膠膠料的硫化特性（151 °C×60 min）

2.3.2 物理性能

胎肩墊膠配方膠料的物理性能見表6。

從表6可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的回彈值較高，固特里奇生熱與60 ℃損耗因子均較低，試驗(yàn)配方膠料老化后、疲勞后性能的保持率均較高，其他物理性能差異不大。

表6 胎肩墊膠膠料的物理性能

2.4 成品性能

使用試驗(yàn)配方膠料生產(chǎn)12R22.5 18PR輪胎，并與正常規(guī)格/花紋輪胎同時(shí)進(jìn)行室內(nèi)耐久性能測試，成品輪胎耐久性能測試結(jié)果見表7。

表7 成品輪胎耐久性能

從表7可以看出，使用試驗(yàn)配方膠料生產(chǎn)的輪胎耐久性能較正常生產(chǎn)產(chǎn)品提高約12%。

3 結(jié)論

在全鋼載重子午線輪胎胎肩墊膠配方中加入增硬補(bǔ)強(qiáng)劑，同時(shí)相應(yīng)地減小炭黑用量后，膠料的耐老化性能和耐疲勞性能提高，在其他性能大致保持不變的情況下，動(dòng)態(tài)壓縮生熱明顯較低，輪胎耐久性能提高約12%。