新型樹脂HT-TM01在工程機械輪胎胎面膠中的應用

杜孟成，李慶朝，黃存影，李劍波，宋彥哲

（山東陽谷華泰化工股份有限公司，山東 陽谷 252300）

橡膠助劑不僅可以提高膠料的加工性能，還能提高橡膠制品的特定性能[1]。工程機械輪胎具有工作環境惡劣、載質量大、工作時間長和滑動摩擦力大等使用特點，這就要求輪胎具有較好的耐磨、抗切割和耐老化性能等[2]。在工程機械輪胎生產中，添加橡膠助劑是提高其性能的主要手段[3]。

HT-TM01樹脂是我公司開發的新型多功能樹脂，為改性酚醛樹脂，可以改善膠料的耐磨、抗切割和耐老化性能。本工作主要研究HT-TM01樹脂在工程機械輪胎胎面膠中的應用。

1 實驗

1.1 主要原材料

丁苯橡膠（SBR），牌號1500；順丁橡膠（BR），牌號9000，中國石油獨山子石化公司產品。HTTM01樹脂，山東陽谷華泰化工股份有限公司產品。白炭黑，牌號M5，卡博特化工有限公司產品。防老劑4020和RD，中國石化集團南京化學工業有限公司化工廠產品。

1.2 基本配方

SBR 70，BR 30，白炭黑 60，偶聯劑Si69 5，炭黑N339 25，氧化鋅 3，硬脂酸 1，環保芳烴油 4，防老劑4020 1.5，防老劑RD 1，石蠟 1，分散劑 3，增粘樹脂 2，不溶性硫黃1.5，促進劑CBS-80 1.5，促進劑DPG 1，HTTM01樹脂 變量。

1.3 主要設備和儀器

XSM-500型密煉機，上海科創橡塑機械設備有限公司產品；BL-61 57型開煉機，寶輪精密檢測儀器有限公司產品；F270型密煉機，意大利法勒爾公司產品；XM140型密煉機，大連橡膠塑料機械股份有限公司產品；JH-100T-RTMO型平板硫化機，捷和實業有限公司產品；Z005型電子拉力機，德國Zwick公司產品；MH-74型阿克隆磨耗儀，中國臺灣高鐵科技股份有限公司產品；橡膠動態壓縮生熱和粘彈性綜合性能試驗機，高鐵檢測儀器（東莞）有限公司產品。

1.4 混煉工藝

1.4.1 小配合試驗

膠料采用三段混煉工藝，一段和二段混煉均在XSM-500型密煉機中進行。一段混煉初始溫度為90 ℃，轉子轉速為85 r·min-1，混煉工藝為：SBR和BR混煉2 min，加入小料和HT-TM01樹脂，混煉2 min，待分散均勻后，先加入一半的白炭黑、炭黑、偶聯劑和芳烴油，混煉4 min，再加入另一半的白炭黑、炭黑、偶聯劑和芳烴油，混煉5 min，當溫度達到135～142 ℃時排膠；二段混煉初始溫度為100 ℃，轉子轉速為85 r·min-1，加入一段混煉膠，當溫度升至140 ℃時保持3 min，排膠；三段混煉在開煉機上進行，包輥后加入促進劑和硫黃，左右割刀各5次，打三角包薄通6次，將輥距調為2 mm，排氣下片，室溫停放24 h后待用。

1.4.2 大配合試驗

膠料采用三段混煉工藝，一段和二段混煉均在F270型密煉機中進行，一段混煉初始溫度為80 ℃，轉子轉速為80 r·min-1，混煉工藝為：加入SBR、BR、小料、白炭黑、60%的炭黑和HT-TM01樹脂，在130 ℃下混煉3 min；加入芳烴油，混煉4 min，當溫度達到150～160 ℃時排膠；二段混煉初始溫度為130 ℃，轉子轉速為85 r·min-1，加入一段混煉膠和40%的炭黑，當溫度達到150～155 ℃時保持3 min，排膠；三段混煉在XM140型密煉機中進行，轉子轉速為20 r·min-1，加入二段混煉膠、促進劑和硫黃，壓壓砣，排膠。

1.5 性能測試

各項性能均按相應的國家或企業標準測試。

2 結果與討論

2.1 理化分析

HT-TM01樹脂的理化分析結果見表1。

表1 HT-TM01樹脂的理化分析結果

從表1可以看出，HT-TM01樹脂的理化性能符合指標要求。

2.2 小配合試驗

小配合試驗結果見表2。

從表2可以看出：隨著HT-TM01樹脂用量的增大，膠料的門尼粘度略有增大，t10變化不大，說明膠料的加工安全性沒有受到太大影響；t90延長，這是由于HT-TM01樹脂中含有雙鍵結構，它的加入使硫化速率減小，硫化時間延長；FL總體呈減小趨勢，其反映了混煉膠的加工流動性，除與橡膠的相對分子質量有關外，還受填料-填料網絡結構的影響，HT-TM01樹脂能夠促進橡膠中大分子的相對滑動，從而使FL減小。綜上所述，HT-TM01樹脂對膠料硫化特性的影響不大。

表2 小配合試驗結果

從表2還可以看出：加入5～10份HT-TM01樹脂，膠料的邵爾A型硬度和200%定伸應力增大，拉斷伸長率略有減小，這是由于HT-TM01樹脂具有一定的交聯作用，交聯密度增大，使得膠料的硬度、定伸應力和拉伸強度增大，從而使膠料更堅韌，耐磨性能更好；膠料的硬度、拉伸強度、撕裂強度和回彈值等明顯增大，說明膠料的抗切割性能顯著提高；膠料的壓縮溫升明顯降低，這是由于HT-TM01樹脂可以與膠料形成較強的交聯鍵，在壓縮過程中不易被破壞，從而說明膠料的耐疲勞性能提高。

2.3 大配合試驗

為進一步研究HT-TM01樹脂的應用效果，進行了大配合試驗，結果見表3。

從表3可以看出，大配合試驗結果與小配合試驗結果基本一致。

表3 大配合試驗結果

2.4 成品試驗

采用5份HT-TM01樹脂的試驗配方膠料生產16/70-24工程機械輪胎，并進行成品試驗。未加HT-TM01樹脂的正常輪胎與試驗輪胎使用40 d（工作300 h）后胎面情況對比如圖1所示。

從圖1可以看出：試驗輪胎胎面的花紋更清晰，說明其磨耗更小，且胎面無劃痕；而正常輪胎胎面出現了幾處劃痕，說明加入5份HT-TM01樹脂可以有效提高輪胎的耐磨和抗切割性能。

圖1 成品輪胎使用40 d后胎面情況

3 結論

在工程機械輪胎胎面膠中加入HT-TM01樹脂，硫化膠的邵爾A型硬度、定伸應力、拉伸強度、撕裂強度、回彈值等均有不同程度的提高，從而提高了胎面膠的耐磨和抗切割性能。此外，膠料的壓縮溫升也有一定程度的降低，說明膠料的耐疲勞性能有所提高。成品試驗結果也證明HT-TM01樹脂可以提高輪胎的耐磨和抗切割性能。