幾種增粘樹脂在半鋼子午線輪胎膠料中的應(yīng)用

徐正潤(rùn)，朱家順

[1.青島福凱橡塑新材料有限公司，山東 青島 266200；2.特拓（青島）輪胎技術(shù)有限公司，山東 青島 266061]

在子午線輪胎成型加工過程中，半成品部件的表面粘性至關(guān)重要。不良的表面粘性會(huì)導(dǎo)致輪胎的胎冠脫層、胎體脫層、胎肩氣泡、外緣尺寸不佳等質(zhì)量問題[1]。天然橡膠（NR）具有良好的自粘性，因而工藝性能較好；合成橡膠雖然具有某些特殊優(yōu)點(diǎn)，但因缺乏足夠的自粘性，給成型工藝帶來困難。增粘樹脂是相對(duì)分子質(zhì)量較低的化合物，作為橡膠配合劑，能夠提高橡膠材料的表面粘性[2]。增粘樹脂包括天然樹脂和合成樹脂兩大類。在各類增粘樹脂中，非熱反應(yīng)型烷基酚醛樹脂以其長(zhǎng)效、耐濕熱、高初始粘合性能而成為橡膠行業(yè)的首選增粘劑[3]，其中超級(jí)增粘樹脂在苛刻的半成品存放條件下更顯優(yōu)勢(shì)[4]。增粘樹脂的增粘能力是相對(duì)的，與樹脂本身的結(jié)構(gòu)、膠料的生膠組成有重要關(guān)系[5]。

本工作對(duì)比研究幾種國內(nèi)外辛基酚醛增粘樹脂和超級(jí)增粘樹脂分別在半鋼子午線輪胎胎側(cè)膠和胎圈護(hù)膠中的應(yīng)用，以期為國產(chǎn)增粘樹脂替代進(jìn)口產(chǎn)品提供試驗(yàn)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

NR，SMR20，馬來西亞產(chǎn)品。順丁橡膠（BR），牌號(hào)9000，中國石化齊魯股份有限公司產(chǎn)品。炭黑N330，江西黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰井a(chǎn)品。辛基酚醛增粘樹脂：牌號(hào)JT-1801，濰坊軍濤化工有限公司產(chǎn)品；牌號(hào)SP-1068，美國圣萊科特公司產(chǎn)品；牌號(hào)SL-1801，華奇（中國）化工有限公司產(chǎn)品。超級(jí)增粘樹脂：牌號(hào)JT-6421，濰坊軍濤化工有限公司產(chǎn)品；牌號(hào)Koresin，德國巴斯夫公司產(chǎn)品；牌號(hào)SL-T421，華奇（中國）化工有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)配方

1.2.1 胎側(cè)膠

NR 30，BR 70，炭黑N330 60，氧化鋅3，硬脂酸 1.5，防老劑4020 2，防老劑RD 2，防護(hù)蠟 1.5，辛基酚醛增粘樹脂（變牌號(hào)） 4，硫黃和促進(jìn)劑NS 2.5，其他 5。

1.2.2 胎圈護(hù)膠

NR 40，BR 60，炭黑N330 75，氧化鋅5，硬脂酸 3，防老劑4020 2，防老劑RD 1.5，防護(hù)蠟 1.5，超級(jí)增粘樹脂（變牌號(hào)） 4，不溶性硫黃和促進(jìn)劑NS 4，其他 8.3。

1.3 主要設(shè)備和儀器

3.5 L密煉機(jī)，廣東利拿實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品；XK-150型開煉機(jī)，廣東湛江機(jī)械廠產(chǎn)品；500 kN平板硫化機(jī)，湖州順力橡膠機(jī)械有限公司產(chǎn)品；MDR2000型硫化儀和MV2000型門尼粘度儀，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；Nicolet iS5傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀，美國Thermo Fisher公司產(chǎn)品；膠料表面粘性分析儀，特拓（青島）輪胎技術(shù)有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

膠料分兩段混煉，一段混煉在3.5 L密煉機(jī)中進(jìn)行，加料順序?yàn)椋荷z→小料→炭黑、芳烴油（分兩次加入）→排膠；二段混煉在開煉機(jī)上進(jìn)行，加料順序?yàn)椋阂欢位鞜捘z→硫黃、促進(jìn)劑→下片。取適量二段混煉膠，用開煉機(jī)壓出厚度為1.5 mm的平整膠片并裁切，在室內(nèi)自然環(huán)境中暴氣停放或用保鮮膜覆膜停放后用于表面粘性的測(cè)試。

硫化膠試樣在平板硫化機(jī)上制備。

1.5 性能測(cè)試

各項(xiàng)性能均按相應(yīng)的國家或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 辛基酚醛樹脂在胎側(cè)膠中的應(yīng)用

2.1.1 紅外光譜分析

3種辛基酚醛增粘樹脂的紅外光譜對(duì)比如圖1所示。從圖1可以看出，3種樹脂的紅外光譜相似度很高，說明3種樹脂的組成結(jié)構(gòu)基本相同。

圖1 3種辛基酚醛增粘樹脂的紅外光譜對(duì)比

2.1.2 硫化特性

辛基酚醛增粘樹脂對(duì)膠料硫化特性的影響如表1所示。

表1 辛基酚醛增粘樹脂對(duì)膠料硫化特性的影響

由表1可以看出，增粘樹脂的加入均使膠料的門尼粘度略有減小，門尼焦燒時(shí)間縮短，硫化速度加快，表明3種增粘樹脂對(duì)混煉膠加工性能和硫化特性的影響趨勢(shì)大體一致。相對(duì)來講，增粘樹脂JT-1801在降低門尼粘度、保持焦燒時(shí)間方面表現(xiàn)較好。

2.1.3 物理性能

辛基酚醛增粘樹脂對(duì)硫化膠物理性能的影響如表2所示。

表2 辛基酚醛增粘樹脂對(duì)硫化膠物理性能的影響

從表2可以看出：3種增粘樹脂對(duì)硫化膠物理性能的影響相差無幾；與空白試樣相比，沒有造成明顯的不利影響。

2.1.4 表面粘性

辛基酚醛增粘樹脂對(duì)混煉膠片在室內(nèi)暴氣停放和覆膜停放后表面粘性的影響如圖2和3所示。

從圖2可以看出：與空白試樣相比，增粘樹脂的加入使膠料表面粘性提高了3～5倍，3種增粘樹脂的增粘效果和粘性保持性能處于同一水平；SP-1068樹脂雖然在停放3天之前的表面粘性略低，但隨著停放時(shí)間的延長(zhǎng)，其表面粘性略有提高，接近直至超過其他兩種增粘樹脂。

圖2 辛基酚醛增粘樹脂對(duì)混煉膠片在暴氣停放后表面粘性的影響

從圖3可以看出：與暴氣停放一樣，增粘樹脂的加入使膠料表面粘性顯著提高，3種增粘樹脂的增粘效果和粘性保持性能處于同一水平；JT-1801樹脂雖然在停放3天之前的表面粘性略低，但隨著停放時(shí)間的延長(zhǎng)，其表面粘性卻較高，說明JT-1801樹脂具有更好的粘性保持性能。

圖3 辛基酚醛增粘樹脂對(duì)混煉膠片在覆膜停放下表面粘性的影響

2.2 超級(jí)增粘樹脂在胎圈護(hù)膠中的應(yīng)用

2.2.1 紅外光譜分析

3種超級(jí)增粘樹脂的紅外光譜對(duì)比如圖4所示。從圖4可以看出，3種樹脂都是以叔丁基酚為結(jié)構(gòu)主體的增粘樹脂，三者的紅外光譜相似度很高，說明3種樹脂的組成結(jié)構(gòu)基本相同。

圖4 3種超級(jí)增粘樹脂的紅外光譜對(duì)比

2.2.2 硫化特性

超級(jí)增粘樹脂對(duì)膠料硫化特性的影響如表3所示。

由表3可以看出：增粘樹脂的加入使膠料的門尼粘度略有減小，門尼焦燒時(shí)間縮短，硫化速度加快，表明3種超級(jí)增粘樹脂對(duì)混煉膠加工性能和硫化特性的影響趨勢(shì)大體一致；相對(duì)來講，SL-T421樹脂可使膠料的硫化速度更快，焦燒時(shí)間更短，這在實(shí)際選用時(shí)應(yīng)適當(dāng)注意。

表3 超級(jí)增粘樹脂對(duì)膠料硫化特性的影響

2.2.3 物理性能

超級(jí)增粘樹脂對(duì)硫化膠物理性能的影響如表4所示。

從表4可以看出：3種超級(jí)增粘樹脂對(duì)硫化膠物理性能的影響相差無幾；與空白試樣相比，沒有造成明顯的不利影響。

2.2.4 表面粘性

超級(jí)增粘樹脂對(duì)混煉膠片在室內(nèi)暴氣停放后表面粘性的影響如圖5所示。

圖5 超級(jí)增粘樹脂對(duì)混煉膠片在暴氣停放后表面粘性的影響

從圖5可以看出，隨著暴氣停放時(shí)間的延長(zhǎng)，各混煉膠的表面粘性均呈下降趨勢(shì)，但加入增粘樹脂的膠料表面粘性始終顯著高于空白試樣，且增粘效果均處于同一水平。

3 結(jié)論

（1）增粘樹脂的加入均能降低混煉膠料的門尼粘度，提高膠料的加工性能。

（2）兩類增粘樹脂對(duì)混煉膠的硫化特性及硫化膠的物理性能無明顯的不利影響。

（3）紅外光譜分析表明，超級(jí)增粘樹脂JT-6421，SL-T421和Koresin在組成結(jié)構(gòu)上基本相同，同樣辛基酚醛樹脂JT-1801，SP-1068和SL-1801也是如此。

（4）膠料表面粘性測(cè)試表明，加入增粘樹脂能顯著提高膠料的表面粘性，在各類增粘樹脂中，國內(nèi)外不同牌號(hào)增粘樹脂的增粘效果均處于同一水平。