預分散母粒在全鋼載重子午線輪胎胎面膠中的應用

崔玉葉

（江蘇通用科技股份有限公司，江蘇 無錫 214199）

用開煉機煉膠時，傳統的粉末助劑常掉入輥隙中；用密煉機煉膠時，粉末助劑易掉入卸料門縫隙中。粉末助劑在煉膠過程中的質量損失會影響膠料性能，并污染工作環境。

助劑預分散母粒是粉末助劑與高聚物等混合造粒而制成的環保產品。預分散母粒易稱量，煉膠過程中無粉塵，損失量小，分散均勻，可提高膠料的性能[1-2]。

本工作將硫黃、促進劑和防焦劑的預分散母粒用于全鋼載重子午線輪胎胎面膠中，并與傳統粉末助劑對比，研究其對胎面膠性能的影響。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），牌號RSS3，泰國產品；炭黑N234，江西黑貓炭黑股份有限公司產品；白炭黑，牌號Newsil 175FFG，確成硅化學股份有限公司產品；預分散母粒硫黃-80，山東尚舜化工有限公司產品；預分散母粒促進劑NS-80和防焦劑CTP-80，山東陽谷華泰化工股份有限公司產品。

1.2 配方

生產配方：NR 100，炭黑/白炭黑 55.5，防老劑 4.5，粉末硫黃/促進劑NS/防焦劑CTP 2.65，其他 10.5。

試驗配方：除用3.32份預分散母粒硫黃-80/促進劑NS-80/防焦劑CTP-80替代2.65份粉末硫黃/促進劑NS/防焦劑CTP外，其他組分和用量與生產配方相同。

1.3 主要設備與儀器

KD-1-5型1 L密煉機，利拿機械工業股份有限公司產品；XK-160型開煉機，無錫雙象橡塑機械有限公司產品；BB430型密煉機，日本神戶制鋼產品；GK255型密煉機，湖南益陽橡膠塑煉機械集團有限公司產品；XLB-D 500×500型平板硫化機，浙江湖州東方機械有限公司產品；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；LX-A型邵氏硬度計，上海六菱儀器廠產品；5943型（1 kN）電子萬能材料試驗機，英斯特朗（上海）試驗設備貿易有限公司產品；MH-74型阿克隆磨耗試驗機，高鐵檢測儀器（東莞）有限公司產品；401A型老化試驗箱，上海一恒科學儀器有限公司產品。

1.4 混煉工藝

1.4.1 小配合試驗

小配合試驗膠料采用兩段混煉。一段混煉在KD-1-5型1 L密煉機中進行，加料順序為：NR→小料→炭黑和白炭黑等。二段混煉在XK-160型開煉機上進行，加料順序為：一段混煉膠→硫黃、促進劑NS和防焦劑（粉末或預分散母粒）→薄通6次→下片。

1.4.2 大配合試驗

大配合試驗膠料采用4段混煉。一、二和三段混煉均在BB430型密煉機中進行，密煉室初始溫度為120 ℃，轉子轉速為50 r·min-1，壓砣壓力為0.5 MPa。一段混煉工藝為：NR→塑煉→炭黑和白炭黑等→壓壓砣→提壓砣→壓壓砣→排膠（155 ℃）；二段混煉工藝為：一段混煉膠→炭黑和小料→壓壓砣→提壓砣→壓壓砣→排膠（155 ℃）；三段混煉工藝為：二段混煉膠→壓壓砣→提壓砣→壓壓砣→排膠（150 ℃）。四段混煉在GK255型密煉機中進行，密煉室初始溫度為90 ℃，轉子轉速為25 r·min-1，壓砣壓力為0.4 MPa，混煉工藝為：三段混煉膠→硫黃、促進劑和防焦劑（粉末或預分散母粒）→壓壓砣→提壓砣→壓壓砣→提壓砣→壓壓砣→提壓砣→壓壓砣→排膠（100 ℃）。

1.5 性能測試

膠料性能均按照相應國家標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 理化分析

預分散母粒的理化分析結果如表1所示。從表1可以看出，預分散母粒硫黃-80、促進劑NS-80和防焦劑CTP-80的理化性能滿足企業標準要求。

表1 預分散母粒的理化分析結果

2.2 小配合試驗

小配合試驗結果如表2所示。從表2可以看出，與生產配方膠料相比，試驗配方膠料的門尼粘度略低，硫化特性、拉斷永久變形和耐熱老化性能相當，300%定伸應力、拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度總體提高，耐磨性能明顯提高。

表2 小配合試驗結果

2.3 大配合試驗

大配合試驗結果如表3所示。從表3可以看出，與生產配方膠料相比，試驗配方膠料的門尼粘度略低，硫化特性和耐熱老化性能相當，硬度、300%定伸應力、拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度提高，拉斷永久變形減小，耐磨性能改善。大配合試驗膠料性能與小配合試驗膠料性能基本一致。同時，大配合試驗膠料混煉時沒有助劑落入密煉機卸料門縫隙，終煉膠結團性好，擠出胎面表面光滑，尺寸穩定。

表3 大配合試驗結果

2.4 成品輪胎性能

采用試驗配方胎面膠試制了12.00R20 XR818全鋼載重子午線輪胎，并按照GB/T 4501—2008《載重汽車輪胎性能室內試驗方法》測試輪胎耐久性能，結果如表4所示。從表4可以看出，與生產輪胎相比，試驗輪胎累計行駛時間和累計行駛里程較長，耐久性能較好。

表4 成品輪胎耐久性能

3 結論

（1）在全鋼載重子午線輪胎胎面膠中，用預分散母粒硫黃、促進劑和防焦劑替代傳統的粉末助劑，膠料的硬度、300%定伸應力、拉伸強度、拉斷伸長率、撕裂強度和耐磨性能提高，成品輪胎耐久性能改善。

（2）使用預分散母粒替代傳統粉末助劑，可以減小煉膠過程中助劑質量損失，改善工作環境，提高膠料性能。