液態腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP在全鋼子午線輪胎配方中的應用

冉宇寧，陳 鑫

（貴州輪胎股份有限公司，貴州 貴陽 550008）

全鋼子午線輪胎很多部位膠料要求硬度很高，為了在獲得更高硬度的同時滿足加工需求，通常采用10～20份有機樹脂替代部分炭黑，膠料不僅可以獲得更好的力學性能，還因樹脂兼具軟化劑和增塑劑功能[1]，可以降低加工溫度，確保膠料混煉的安全性和質量均一性[2-6]。但采用傳統補強樹脂的膠料依然存在加工困難的情況。

酚醛樹脂生產過程中，常加入不同的油改性劑以提高樹脂在橡膠中的溶解性，從而增大樹脂與橡膠之間的相容性，常用的油改性劑有妥爾油[7]和腰果油[8-10]。酚醛樹脂SL-2101是妥爾油改性熱反應型熱塑性酚醛樹脂；NC-360HP是以腰果油為原料聚合改性得到的一種聚合油，主要成分為腰果油酚醛樹脂，兩者均通過與亞甲基給予體交聯反應生成三維結構，起到硫化膠增強和增硬效果。

本工作研究新型液態腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP在全鋼子午線輪胎中的應用，并與全鋼子午線輪胎常用酚醛樹脂SL-2101進行對比。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），STR20，泰國普吉宏曼麗（橡膠）有限公司產品；炭黑N375，江西黑貓炭黑股份有限公司產品；酚醛樹脂SL-2101，國內某公司產品；液態腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP，青島克羅恩化學有限公司產品。

1.2 試驗配方

1#配方：NR 100，炭黑N375 74，氧化鋅/硬脂酸 6，環保芳烴油 3.4，防老劑 1.5，酚醛樹脂SL-2101 10，硫黃、促進劑TBBS和防焦劑5.9，HMT-80 1.25，其他 3。

2#配方：采用液態腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP等量替代1#配方中的酚醛樹脂SL-2101，其余同1#配方。

1.3 主要設備和儀器

C型3 L密煉機和F-270型密煉機，美國法雷爾公司產品；PX-420型密煉機，意大利Pomini公司產品；LJ-150型開煉機，青島巨融機械技術有限公司產品；LP6000型平板硫化機，德國MonTech公司產品；MV2000型門尼粘度儀和MDR2000型無轉子硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產品；XHS型邵爾橡塑硬度計，上海六菱儀器廠產品；T2000E型電子拉力機，北京友深電子儀器有限公司產品；EPH-50型橡膠回彈儀，英國SATRA技術中心Hampden測試儀器公司產品。

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工藝。一段混煉在3 L密煉機中進行，轉子轉速為80 r·min-1，混煉工藝為：生膠和小料→壓壓砣→提壓砣→炭黑、油料→壓壓砣→提壓砣（溫度為120 ℃）→壓壓砣→排膠（溫度為155 ℃）；終煉在LJ-150型開煉機上進行，混煉工藝為：一段混煉膠→硫黃、促進劑和HMT-80→薄通6次→打2個卷后下片。

1.4.2 大配合試驗

“以市場為導向的價值評估方式是對以往專家評審方式的有益補充，科技成果進入市場，才能實現商業價值。”云南電網公司副總工程師吳毅認為，讓有價值的科技產品及時循環起來，實現管制性業務與競爭性業務、各單位間的共享，實現價值循環的平衡，進而打造出價值開放的平臺，創造合作共贏的良好氛圍。

大配合試驗膠料采用兩段混煉工藝。

一段混煉在PX-420型密煉機中進行，轉子轉速為50 r·min-1，壓砣壓力為0.55 MPa。先將NR塑煉，出片冷卻。1#配方膠料混煉工藝為：塑煉膠和小料→全部炭黑→壓壓砣→提壓砣加油料（60 s）→壓壓砣→保持10 s→提壓砣→保持15 s→壓壓砣→排膠（120 s，165 ℃）。2#配方膠料混煉工藝為：塑煉膠和部分小料→全部炭黑→壓壓砣→保持25 s→開門加NC-360HP→關門加油料→壓壓砣→保持20 s→提壓砣→壓壓砣→排膠（130 s，165 ℃）。

終煉在F-270型密煉機中進行，加入硫黃、促進劑、防焦劑以及HMT-80，1#和2#配方終煉工藝相同。

1.5 性能測試

各項性能均按照相應國家標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 小配合試驗

膠料的小配合試驗結果如表1所示。

從表1可以看出，在加工性能方面，與采用酚醛樹脂SL-2101的1#配方膠料相比，采用液態腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP的2#配方膠料的硫化速度更快，但焦燒安全性相當；初始門尼粘度和門尼粘度均有20%以上的降幅，同時門尼應力松弛率絕對值也提高11%，這都有利于降低膠料加工過程中的能耗和溫升，并提高加工外觀質量。采用液態腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP的2#配方膠料的抗硫化返原性提高，表明其耐老化性能優異。

表1 小配合試驗結果

在物理性能方面，與采用酚醛樹脂SL-2101的1#配方膠料相比，采用液態腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP的2#配方膠料的邵爾A型硬度、100%定伸應力、拉斷伸長率和撕裂強度稍低，拉伸強度相當，但拉斷永久變形下降率達33%；在生熱性能方面，2#配方膠料的回彈值下降約6%。

2.2 大配合試驗

2.2.1 加工性能

大配合試驗膠料的混煉加工性能如表2所示。

表2 大配合試驗膠料的混煉加工性能

從表2可以看出，與采用酚醛樹脂SL-2101的1#配方相比，采用液態腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP的2#配方無論是一段混煉膠還是終煉膠的排膠溫度和排膠能耗均稍低，同時快檢門尼粘度也均有較大幅度的下降，更有利于加工。但由于本試驗2#配方采用手動開門加液態腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP，導致了部分混煉時間的浪費，如若能在工廠批量生產中像芳烴油一樣從密煉機內部稱量、注入，就不會導致混煉效率的下降。

2.2.2 硫化特性和物理性能

大配合試驗膠料的硫化特性和物理性能如表3所示。

表3 大配合試驗膠料的硫化特性和物理性能

從表3可以看出，大配合試驗膠料的硫化特性和物理性能等與小配合試驗膠料在數值上存在一定差異，但采用液態腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP的2#配方膠料與1#配方膠料相比的性能差異變化趨勢與小配合試驗基本一致。

3 結論

與采用酚醛樹脂SL-2101的膠料相比，采用液態腰果油改性酚醛補強樹脂NC-360HP的膠料部分物理性能如硬度、定伸應力、拉斷伸長率、撕裂強度和回彈值稍低，但其硫化速度更快，耐老化性能更好，拉斷永久變形也更低，此外其最大優勢在于可以極為有效地降低門尼粘度，提高高填充炭黑配方膠料的加工性能。