交聯劑WY988在天然橡膠膠料中的應用研究

董凌波，呂丹丹

（三角輪胎股份有限公司，山東 威海 264200）

交聯劑WY988[1，6-雙（N，N′-二苯并噻唑氨基甲酰二硫）-己烷]分子中含有苯并噻唑基團和后硫化穩定性硫代己烷基團，是一種新型高效復合交聯劑，國外同類產品名稱為交聯劑KA9188[1]。交聯劑WY988的結構式如下：

交聯劑WY988既具有促進劑的作用，又具有抗硫化返原劑的作用，在硫化膠中形成的交聯鍵不僅具有單硫鍵和雙硫鍵的穩定性，而且具有多硫鍵的柔順性，有助于膠料形成穩定的交聯網絡，提高膠料的抗硫化返原性能[1-2]。

本工作以全鋼載重子午線輪胎胎面基部膠為例，考察交聯劑WY988在天然橡膠（NR）膠料中的應用，并與國外同類產品交聯劑KA9188進行對比。

1 實驗

1.1 主要原材料

NR，牌號SMR20，馬來西亞產品；炭黑N375，山東貝斯特化工有限公司產品；白炭黑，山東振興化工有限公司產品；交聯劑WY988，上海麒祥化工有限公司產品；交聯劑KA9188，進口產品。

1.2 主要設備與儀器

GK320型密煉機，德國克虜伯公司產品；XK-160型開煉機，沈陽橡膠機械有限公司產品；MDR2000型無轉子硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產品；TS-2000M型電子拉力機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產品；5109型彈性試驗儀，德國Zwick/Roell公司產品；動態力學分析儀（DMA），美國TA公司產品。

1.3 配方

試驗采用的全鋼載重子午線輪胎胎面基部膠配方見表1。

表1 配方 份

1.4 試樣制備

膠料混煉分兩段進行。一段混煉在密煉機中進行，密煉機轉子轉速為50 r·min-1，密煉室初始溫度為60 ℃，混煉工藝為：NR→壓壓砣→提壓砣→炭黑、白炭黑和小料→壓壓砣→提壓砣→壓壓砣→排膠（160 ℃）。二段混煉在開煉機上進行，混煉工藝為：一段混煉膠混煉2 min→硫黃、促進劑和交聯劑→混煉3 min→薄通5次→下片。

1.5 性能測試

（1）膠料物理性能按照相應國家標準進行測試。

（2）動態力學性能測試。拉伸模式測試條件：頻率10 Hz，靜態應變5%，動態應變5%，升溫速率3 ℃·min-1，溫度30～80 ℃。剪切模式測試條件：頻率10 Hz，應變1%，升溫速率3 ℃·min-1，溫度20～80 ℃。

2 結果與討論

2.1 膠料硫化特性和物理性能

膠料的硫化特性和物理性能見表2。從表2可以看出，與未添加交聯劑的K1配方膠料相比，分別采用交聯劑WY988和KA9188部分替代促進劑NS的K2和K3配方膠料的FL，Fmax和F40增大，t10和t90縮短，硫化返原率大幅減小，這表明交聯劑WY988與KA9188既能起促進劑的作用，又能起抗硫化返原劑的作用；采用交聯劑WY988的膠料與采用KA9188的膠料硫化特性和抗硫化返原性能基本相當。

從表2還可以看出：與K1配方膠料相比，熱老化前后K2和K3配方膠料的硬度和拉伸強度相當，定伸應力增大，拉斷伸長率和撕裂強度降低，這是由于交聯劑WY988和KA9188提高了膠料的交聯密度所致；K2和K3配方膠料物理性能基本相當，K2配方膠料回彈值較大。

表2 膠料的硫化特性和物理性能

2.2 動態力學性能

膠料的損耗因子（tanδ）-溫度（T）掃描曲線見圖1。從圖1（a）可以看出，在拉伸模式下，與K1配方膠料相比，K2和K3配方膠料在整個溫度掃描范圍內的tanδ均較小，采用交聯劑WY988的K2配方膠料tanδ最小。這表明兩種交聯劑均有助于降低膠料生熱，其中交聯劑WY988對降低膠料生熱的作用比交聯劑KA9188大。從圖1（b）可以看出，在剪切模式下，與K1配方膠料相比，K2配方膠料在整個溫度掃描范圍內的tanδ較小，而K3配方膠料的tanδ較大，也說明了交聯劑WY988降低膠料生熱的作用比交聯劑KA9188大。

圖2 膠料的tanδ-溫度掃描曲線

3 結論

（1）與未采用交聯劑的膠料相比，采用交聯劑WY988的膠料與采用KA9188的膠料硫化速度快，定伸應力大，但拉斷伸長率和撕裂強度較低。

（2）采用交聯劑WY988的膠料與采用KA9188的膠料硫化特性、抗硫化返原性能和物理性能基本相當。

（3）采用交聯劑WY988與KA9188的膠料在拉伸模式下的tanδ均較小，有利于降低膠料生熱。交聯劑WY988對降低膠料生熱的作用比交聯劑KA9188大。

（4）交聯劑WY988與KA9188均兼具促進劑和抗硫化返原劑的作用，均可部分替代促進劑NS用于NR膠料。