劉 琦，王 釗，李 輝，劉 平，高 明，廖萬林

（寧夏神州輪胎有限公司，寧夏 平羅 753400）

全鋼子午線輪胎的三角膠和趾口耐磨膠配方中由于添加了大量的炭黑，導(dǎo)致混煉膠的加工非常困難，能量消耗巨大，同時(shí)加工過程還對密煉設(shè)備造成損傷，如開煉機(jī)安全墊片和螺桿擠出機(jī)容易損壞。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在不影響三角膠和趾口耐磨膠表面粘性的前提下，使用國產(chǎn)超級增粘樹脂HI替代部分進(jìn)口乙炔樹脂Koresin能夠很好地解決膠料的加工困難問題，同時(shí)避免混煉過程對密煉設(shè)備的損傷[1-10]。

本工作主要研究國產(chǎn)超級增粘樹脂HI替代部分進(jìn)口乙炔樹脂Koresin在全鋼子午線輪胎三角膠和趾口耐磨膠中的應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），STR20，泰國產(chǎn)品；順丁橡膠（BR），牌號9000，中國石油天然氣股份有限公司產(chǎn)品；炭黑N375和N330，烏海黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰井a(chǎn)品；環(huán)保芳烴油，洛陽嘉晟油品有限公司產(chǎn)品；普通氧化鋅，純度為99.70%，揚(yáng)州振中鋅業(yè)有限公司產(chǎn)品；硬脂酸，連云港益?；び邢薰井a(chǎn)品；均勻劑RH-100，連云港銳巴化工有限公司產(chǎn)品；防老劑4020和RD，山東尚舜化工有限公司產(chǎn)品；不溶性硫黃HD OT20，江西建博士橡膠助劑有限公司產(chǎn)品；硫黃粉，蘭州金龍?zhí)焱鹉z工貿(mào)有限公司產(chǎn)品；促進(jìn)劑TBBS，天津科邁化工股份有限公司產(chǎn)品；超級增粘樹脂HI，安徽阜陽宏利化工有限公司產(chǎn)品；乙炔樹脂，牌號Koresin，國外進(jìn)口產(chǎn)品。

1.2 配方

1.2.1 三角膠

生產(chǎn)配方：NR 100，炭黑N330 76，氧化鋅6，硬脂酸 3，防老劑RD和4020 1.2，環(huán)保芳烴油 2，乙炔樹脂Koresin 3，硫化體系 7.3，其他 2.4。

試驗(yàn)配方以2份超級增粘樹脂HI替代1份乙炔樹脂Koresin，其余均同生產(chǎn)配方。

1.2.2 趾口耐磨膠

生產(chǎn)配方：NR 40，BR 60，炭黑N375 80，氧化鋅 3.5，硬脂酸 2，均勻劑RH-100 5，防老劑RD和4020 3.1，環(huán)保芳烴油 3.8，乙炔樹脂Koresin 3，硫化體系 3.5，其他 2.3。

試驗(yàn)配方以2份超級增粘樹脂HI替代1份乙炔樹脂Koresin，其余均同生產(chǎn)配方。

1.3 主要設(shè)備和儀器

BB430型和BB-2型密煉機(jī)，日本神戶制鋼公司產(chǎn)品；GN255型密煉機(jī)，益陽橡膠機(jī)械集團(tuán)有限公司產(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)電公司產(chǎn)品；MV2000型門尼粘度儀和MD2000型無轉(zhuǎn)子硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；3365型電子拉力機(jī)，美國英斯特朗公司產(chǎn)品；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；LT5000型輪胎強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

1.4.1 小配合試驗(yàn)

首先在BB-2型密煉機(jī)中混煉，加料順序?yàn)椋荷z、小料（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為70 r·min-1，壓壓砣40 s）→1/2炭黑、環(huán)保芳烴油（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為60 r·min-1，壓壓砣50 s）→剩余1/2炭黑（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，壓壓砣30 s）→提壓砣→壓壓砣300 s或160 ℃排膠，使用XK-160型開煉機(jī)薄通3遍出片，停放2 h。然后在開煉機(jī)上加入硫化體系[輥筒溫度為（60±5） ℃]，待料完全吃入后打8次三角包，出片，停放8 h。

使用平板硫化機(jī)硫化試樣的條件為151℃×30 min。

1.4.2 大配合試驗(yàn)

膠料采用4段混煉工藝。一段混煉在BB430型密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，壓砣壓力為13 MPa，加入NR、部分小料和3/8炭黑，混煉180 s，停放2 h；二段混煉在BB430型密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為35 r·min-1，壓砣壓力為13 MPa，加入一段混煉膠、環(huán)保芳烴油、BR和1/2炭黑，混煉160 s，停放2 h；三段混煉在BB430型密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為25 r·min-1，壓砣壓力為13 MPa，加入二段混煉膠和1/8炭黑，混煉130 s；四段混煉在GN255型密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為18 r·min-1，壓砣壓力為12 MPa，加入三段混煉膠和硫化體系，混煉180 s，停放8 h。

試樣硫化工藝及條件同小配合試驗(yàn)。

1.5 性能測試

膠料性能按國家標(biāo)準(zhǔn)測試，成品輪胎性能按相應(yīng)國家或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化分析

超級增粘樹脂HI和乙炔樹脂Koresin的理化分析結(jié)果見表1。

表1 兩種增粘樹脂的理化分析結(jié)果

從表1可以看出，超級增粘樹脂HI的軟化點(diǎn)明顯低于乙炔樹脂Koresin。

2.2 表面粘性

超級增粘樹脂HI和乙炔樹脂Koresin對混煉膠表面粘性的影響見表2。

表2 超級增粘樹脂HI和乙炔樹脂Koresin對混煉膠表面粘性的影響 N

從表2可以看出，超級增粘樹脂HI和乙炔樹脂Koresin對混煉膠表面粘性的影響沒有明顯差異。

2.3 小配合試驗(yàn)

三角膠小配合試驗(yàn)結(jié)果見表3。

從表3可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的門尼粘度明顯減小，硫化膠的拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率略低，其他物理性能無明顯差異。

表3 三角膠小配合試驗(yàn)結(jié)果

趾口耐磨膠小配合試驗(yàn)結(jié)果見表4。

從表4可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的門尼粘度明顯減小，老化前硫化膠的拉伸強(qiáng)度增大，撕裂強(qiáng)度減小，其他物理性能無明顯差異。

表4 趾口耐磨膠小配合試驗(yàn)結(jié)果

2.4 大配合試驗(yàn)

三角膠和趾口耐磨膠大配合試驗(yàn)結(jié)果分別如表5和6所示。

從表5和6可見，大配合試驗(yàn)結(jié)果與小配合試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

表5 三角膠大配合試驗(yàn)結(jié)果

表6 趾口耐磨膠大配合試驗(yàn)結(jié)果

綜合小配合和大配合試驗(yàn)結(jié)果，在相同混煉工藝條件下，試驗(yàn)配方膠料的門尼粘度比生產(chǎn)配方膠料低，說明添加超級增粘樹脂HI可以改善三角膠和趾口耐磨膠的加工性能，降低生產(chǎn)過程中的能量消耗。

2.5 成品性能

采用試驗(yàn)配方膠料試制4條315/80R22.5 20PR輪胎進(jìn)行性能試驗(yàn)。

2.5.1 耐久性能

成品輪胎的耐久性試驗(yàn)條件及試驗(yàn)結(jié)果分別見表7和8。

表7 成品輪胎的耐久性試驗(yàn)條件

從表8可以看出，試驗(yàn)輪胎與生產(chǎn)輪胎的耐久性能相近。

表8 成品輪胎的耐久性試驗(yàn)結(jié)果

2.5.2 速度性能

成品輪胎的速度性能試驗(yàn)條件及試驗(yàn)結(jié)果分別見表9和10。

表9 成品輪胎的速度性能試驗(yàn)條件

從表10可以看出，試驗(yàn)輪胎與生產(chǎn)輪胎的速度性能沒有明顯差異。

表10 成品輪胎的速度性能試驗(yàn)結(jié)果

2.6 成本分析

根據(jù)最新原材料價(jià)格核算，在全鋼子午線輪胎三角膠和趾口耐磨膠配方中使用2份國產(chǎn)超級增粘樹脂HI替代1份進(jìn)口乙炔樹脂Koresin，按315/80R22.5 20PR輪胎計(jì)算，每條輪胎可節(jié)約生產(chǎn)成本0.30元；按我公司輪胎年產(chǎn)240萬套計(jì)算，每年可節(jié)約原材料成本約72萬元。

3 結(jié)論

在全鋼子午線輪胎三角膠和趾口耐磨膠中使用2份國產(chǎn)超級增粘樹脂HI替代1份進(jìn)口乙炔樹脂Koresin，膠料的門尼粘度明顯降低，有效改善了高炭黑填充膠料的加工性能，減小膠料混煉的能量消耗，對混煉膠表面粘性無明顯影響，硫化膠的物理性能和成品輪胎的耐久性能和速度性能相當(dāng)，同時(shí)可節(jié)約原材料成本。