烷基苯乙烯樹脂在輪胎胎側膠中的應用

陸曉祺，黃大業，陳 立，王丹靈

（中策橡膠集團有限公司，浙江 杭州 310018）

輪胎是一種極其復雜的橡膠制品，其膠料配方中存在多種配合劑[1-3]。在輪胎硫化以后，配合劑中的某些組分受存儲環境、存儲溫度、使用條件等影響會逐步遷移到胎面、胎側等表面部位，導致輪胎表面泛藍、泛紅、發烏等，輪胎存放3個月后一般會出現明顯的外觀問題[4-7]。當歷經一個夏季的高溫存放，胎側外觀不良問題尤為突出。優質輪胎的胎側應呈亞光黑色，色澤均勻，無發紅、發黃、發藍現象。

本工作在胎側膠中加入烷基苯乙烯樹脂SL6801，替代部分或全部環保芳烴油（TDAE），研究其對胎側膠性能及胎側外觀的影響。

1 實驗

1.1 主要原材料

烷基苯乙烯樹脂SL6801（以下簡稱SL6801樹脂，分子結構式見圖1），軟化點為90～120 ℃，灰分（950 ℃）質量分數不大于0.01，華奇（中國）化工有限公司產品；天然橡膠（NR），越南產品；鎳系順丁橡膠（BR），牌號9000，中國石油大慶石化分公司產品；TDAE，國內某公司產品。

圖1 SL6801樹脂的分子結構式

1.2 試驗配方

1#配方（參比配方）：NR 40，BR 60，炭黑N550 20，炭 黑N330 30，TDAE 5，其他16.5。

2#和3#配方（試驗配方）分別使用3和5份SL6801樹脂等量替代TDAE，其余組分和用量同1#配方。

1.3 主要設備和儀器

PHM-2.2型小密煉機，璧宏機械工業股份有限公司產品；S（X）K-160型開煉機，上海市拓林輕化機械廠產品；M200E型門尼粘度儀，北京友深電子儀器有限公司產品；GT-2000A型無轉子硫化儀，上海諾甲儀器儀表有限公司產品；TS-2000M型拉力試驗機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產品；VR-7120型動態熱機械分析（DMA）儀，日本UESHIMA公司產品。

1.4 試樣制備

大配合膠料分兩段混煉，一段混煉在PHM-2.2型小密煉機中進行，填充因數為0.65，生產工藝如下：加入NR和BR塑煉30 s（轉速為50 r·min-1）→加入炭黑、操作油及小料→壓壓砣混煉60 s（轉速調整為45 r·min-1）→提壓砣清掃→壓壓砣混煉至120 ℃→提壓砣保持5 s→壓壓砣混煉至150 ℃→排膠，在開煉機上過輥2次后出片。二段混煉在S（X）K-160型開煉機上進行，加入硫黃和促進劑。

膠料在平板硫化機上硫化，硫化條件為160℃×15 min。

1.5 性能測試

（1）動態性能。采用VR-7120型DMA儀進行測試，條件如下：應變 7%±2%，溫度范圍 30～100℃，溫升速率 2 ℃·min-1，頻率 12 Hz。

（2）膠料其他性能均按相應國家或企業標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 硫化特性

膠料的硫化特性見表1。

表1 膠料的硫化特性

由表1可以看出，使用SL6801樹脂等量替代TDAE后，膠料的FL和Fmax增大，門尼焦燒時間有所延長。說明SL6801樹脂的增塑效果略低于TDAE，但加工安全性更佳。

2.2 物理性能

硫化膠的物理性能見表2。

表2 硫化膠的物理性能

從表2可以看出，使用SL6801樹脂等量替代TDAE，硫化膠的定伸應力提高，拉伸強度、拉斷伸長率及撕裂強度均有一定下降，但老化后物理性能有所提升。說明以SL6801樹脂替代TDAE，可以提高硫化膠的定伸應力及耐老化性能，但拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度略有下降。

2.3 動態性能

通常以DMA測試的損耗因子（tanδ）來表征硫化膠的動態性能，60 ℃時的tanδ越小，生熱越低，填料的分散越好。3個配方硫化膠的DMA測試結果如圖2所示。

圖2 硫化膠的DMA測試結果

由圖2可見，與1#配方硫化膠相比，2#和3#配方硫化膠60 ℃時的tanδ均有較大程度的降低。這是由于SL6801樹脂的加入提高了填料在橡膠中的分散性，進而降低了硫化膠生熱。此外，隨著SL6801樹脂用量的增大，生熱降低的程度提高。

2.4 成品輪胎室內性能

用上述3個方案的胎側膠進行205/60 R16 RP18 92H輪胎制備，并進行輪胎室內滾動阻力測試，結果見表3。

表3 輪胎的滾動阻力測試結果

由表3可見，與使用1#配方胎側膠的輪胎相比，使用2#和3#配方胎側膠的輪胎滾動阻力均有一定程度的下降，再次驗證了SL6801樹脂替代TDAE可以降低硫化膠的生熱。

2.5 成品輪胎外觀

使用2#配方胎側膠的試驗輪胎與使用1#配方胎側膠的正常生產輪胎進行對比，試制同一規格輪胎進行硫化，硫化后進行40 ℃×120 h的熱處理，以模擬夏季高溫存放，熱處理后存放90 d，輪胎的外觀對比見圖3。

圖3 試驗輪胎與正常生產輪胎外觀對比

從圖3可以看出，使用SL6801樹脂的試驗輪胎在存放90 d后，胎側未出現發紅、發花等外觀問題，而正常生產輪胎已經出現發花現象。說明胎側膠使用SL6801樹脂替代TDAE對改善成品輪胎胎側外觀有明顯效果。

3 結語

在胎側膠中以SL6801樹脂等量替代TDAE，可以延長膠料的門尼焦燒時間，提高加工安全性；硫化膠的定伸應力和老化后的物理性能提高；填料在膠料中的分散性提高，進而降低了硫化膠的生熱，可改善輪胎的燃油經濟性；輪胎在高溫條件下存放后的外觀明顯改善。