劉 琦，李 輝，李 劍

（1.寧夏神州輪胎有限公司，寧夏 平羅 753400；2.國家康復(fù)輔具研究中心 民政部智能控制與康復(fù)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100176）

輪胎帶束層膠中需添加大量硫黃才能夠達(dá)到預(yù)期的性能要求，但也由此帶來硫黃噴霜的問題[1-3]。伊士曼化學(xué)有限公司研發(fā)出了不溶性硫黃HD OT20，有效地解決了帶束層膠硫化前的噴霜問題，確保鋼絲簾布表面的粘性不會下降[4-5]。

本工作采用伊士曼化學(xué)有限公司的新一代充油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1的不溶性硫黃Cure Pro等硫量替代國產(chǎn)或進(jìn)口不溶性硫黃HD OT20，對比分析三者對全鋼子午線輪胎帶束層膠生產(chǎn)工藝和物理性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），SMR20，馬來西亞產(chǎn)品；炭黑N326，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；氧化鋅，揚(yáng)州振中鋅業(yè)有限公司產(chǎn)品；間苯二酚-甲醛樹脂，牌號PN760，上海君宜化工有限公司提供；粘合促進(jìn)劑，牌號HMMM，常州常京化學(xué)有限公司產(chǎn)品；不溶性硫黃，牌號HD OT20，伊士曼化學(xué)有限公司進(jìn)口產(chǎn)品/江西建博士橡膠助劑有限公司國產(chǎn)產(chǎn)品；不溶性硫黃，牌號Cure Pro，伊士曼化學(xué)有限公司進(jìn)口產(chǎn)品。

1.2 配方

NR 100，炭黑N326 50，白炭黑 10，氧化鋅 8，間苯二酚-甲醛樹脂 3，粘合促進(jìn)劑 5，其他 6.8，不溶性硫黃 變品種、變量。

1#試驗(yàn)配方采用4.45份不溶性硫黃Cure Pro；2#生產(chǎn)配方采用5份進(jìn)口不溶性硫黃HD OT20；3#參比配方采用5份國產(chǎn)不溶性硫黃HD OT20。

1.3 主要設(shè)備和儀器

BB-2型和BB430型密煉機(jī)，日本神戶制鋼所產(chǎn)品；XK-160型開煉機(jī)和XLB-800型平板硫化機(jī)，青島先銳機(jī)電有限公司產(chǎn)品；XK-660型開煉機(jī)，益陽橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司產(chǎn)品；MV2000型門尼粘度儀、MD2000型無轉(zhuǎn)子硫變儀和RPA2000橡膠加工分析儀，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；LT5000型輪胎強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)，高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品；GX-YLN-1212型輪胎耐久性試驗(yàn)機(jī)，青島高校測控技術(shù)有限公司產(chǎn)品；3365型電子拉力機(jī)，美國英斯特朗公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

1.4.1 小配合試驗(yàn)

小配合試驗(yàn)?zāi)z料采用兩段混煉工藝。一段混煉在BB-2型密煉機(jī)中進(jìn)行（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為60 r·min-1），混煉工藝為：生膠和小料→炭黑→排膠（間隔時(shí)間40 s，混煉溫度達(dá)145 ℃或混煉時(shí)間達(dá)300 s）→開煉機(jī)薄通2遍→下片→停放2 h；二段混煉在XK-160型開煉機(jī)上進(jìn)行，混煉工藝為：一段混煉膠→硫化劑[輥筒溫度為（45±5） ℃]→混煉均勻后打三角包8次→下片→停放8 h。終煉膠在平板硫化機(jī)上硫化，硫化條件為151 ℃×30 min。

1.4.2 大配合試驗(yàn)

大配合試驗(yàn)?zāi)z料采用三段混煉工藝，混煉均在BB430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13 MPa，混煉工藝為：生膠→小料→1/2炭黑→排膠（180 s）→停放2 h。二段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為45 r·min-1，壓砣壓力為13 MPa，混煉工藝為：一段混煉膠→剩余1/2炭黑→排膠（160 s）→停放2 h。終煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為22 r·min-1，壓砣壓力為12 MPa，混煉工藝為：二段混煉膠→硫黃和促進(jìn)劑→排膠（180 s）→停放8 h。終煉膠在平板硫化機(jī)上硫化，硫化條件為151 ℃×30 min。

1.5 性能測試

膠料各項(xiàng)性能均按照相應(yīng)國家或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化性能

3種不溶性硫黃的理化性能如表1所示。

從表1可以看出，不溶性硫黃Cure Pro的總硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)、不溶性硫黃質(zhì)量分?jǐn)?shù)和熱穩(wěn)定性明顯高于國產(chǎn)和進(jìn)口不溶性硫黃HD OT20，不溶性硫黃Cure Pro的充油質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對較小，其他化學(xué)性質(zhì)無明顯差異。

表1 3種不溶性硫黃的理化性能

2.2 硫黃分散度

硫黃分散度測試結(jié)果如表2所示。

表2 硫黃分散度測試結(jié)果

由表2可見，添加不溶性硫黃Cure Pro的膠料硫黃分散性較佳。

2.3 小配合試驗(yàn)

小配合試驗(yàn)?zāi)z料性能如表3所示。

表3 小配合試驗(yàn)?zāi)z料性能

從表3可以看出：1#配方膠料的門尼焦燒時(shí)間和t90較長，F(xiàn)max較大，老化前的鋼絲粘合力較高；1#和2#配方膠料老化前后的撕裂強(qiáng)度均高于3#配方膠料；3個(gè)配方膠料其他性能相差不大。

2.4 大配合試驗(yàn)

大配合試驗(yàn)?zāi)z料性能如表4所示。

表4 大配合試驗(yàn)?zāi)z料性能

從表4可以看出，大配合試驗(yàn)結(jié)果與小配合試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

綜合小配合和大配合的試驗(yàn)結(jié)果，1#配方膠料的綜合性能相對優(yōu)異，說明不溶性硫黃Cure Pro等硫量代替國產(chǎn)或進(jìn)口不溶性硫黃HD OT20有利于提高混煉膠的加工性能和硫化膠的物理性能。

2.5 成品性能

選用1#配方試制4條12R22.5 18PR輪胎進(jìn)行成品性能試驗(yàn)。

2.5.1 耐久性能

成品輪胎的耐久性試驗(yàn)方案和試驗(yàn)結(jié)果分別如表5和6所示。

表5 成品輪胎的耐久試驗(yàn)方案

從表6可以看出，采用添加不溶性硫黃CurePro的1#配方試制的試驗(yàn)輪胎的累計(jì)行駛時(shí)間和累計(jì)行駛里程較生產(chǎn)輪胎均有所延長，成品輪胎耐久性能提高。

表6 成品輪胎耐久性試驗(yàn)結(jié)果

2.5.2 高速性能

成品輪胎的高速性能試驗(yàn)方案和試驗(yàn)結(jié)果分別如表7和8所示。

表7 成品輪胎的高速性能試驗(yàn)方案

從表8可以看出，采用添加不溶性硫黃Cure Pro的1#配方試制的試驗(yàn)輪胎的累計(jì)行駛時(shí)間和累計(jì)行駛里程較生產(chǎn)輪胎無明顯差異，成品輪胎高速性能相當(dāng)。

表8 成品輪胎高速性能試驗(yàn)結(jié)果

2.6 成本核算

在全鋼子午線輪胎帶束層膠中應(yīng)用新產(chǎn)品不溶性硫黃Cure Pro等硫量替代進(jìn)口不溶性硫黃HD OT20，由于用量減小和單價(jià)降低，按照12R22.5 18PR輪胎計(jì)算,每條輪胎節(jié)約生產(chǎn)成本0.28元。目前該不溶性硫黃Cure Pro在我公司已經(jīng)批量投入使用，按年產(chǎn)240萬條輪胎計(jì)算，每年可為公司節(jié)約生產(chǎn)成本67.2萬元。

3 結(jié)論

采用不溶性硫黃Cure Pro等硫量替代不溶性硫黃HD OT20應(yīng)用于全鋼子午線輪胎帶束層膠，硫黃在膠料中的分散度提高，混煉膠的加工安全性提高，硫化膠的鋼絲粘合力增強(qiáng)，成品輪胎的使用壽命延長，生產(chǎn)成本降低。