熱穩(wěn)定劑YG在無印痕實心輪胎中的應(yīng)用

王 宇，王克成

（1.天津萬達輪胎集團有限公司，天津 300402；2.浙江富銘工業(yè)機械有限公司，浙江 臨海 317000）

近年來隨著廠房環(huán)保建設(shè)水準的提升和工作現(xiàn)場地面環(huán)境的改善，室內(nèi)車輛使用無印痕實心輪胎替代普通實心輪胎數(shù)量明顯增長。無印痕實心輪胎一般要求行駛無痕跡、變色輕和具備耐磨損性能[1]。

熱穩(wěn)定劑YG由脂肪族支鏈胺基衍生物制得，將其添加至橡膠制品中，通過硫化交聯(lián)反應(yīng)，橡膠制品的生熱性降低以及熱穩(wěn)定性能增強，還兼有耐熱氧、耐臭氧和防老化性能[2]。熱穩(wěn)定劑YG在橡膠中易分散，與苯乙烯苯酚類防老劑SP-C和2-巰基苯并咪唑防老劑MB并用可獲得明顯的協(xié)同效果[3-7]。

本工作研究熱穩(wěn)定劑YG在無印痕實心輪胎中的應(yīng)用，以期為延長制品使用壽命，保證制品不污染、不變色特性提供參考。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），牌號SCR L淺色膠，海南農(nóng)墾實業(yè)集團有限公司產(chǎn)品；乳聚丁苯橡膠（ESBR），牌號1500，中國石油天然氣股份有限公司吉林石化分公司產(chǎn)品；沉淀法白炭黑，通化雙龍化工股份有限公司產(chǎn)品；間接法氧化鋅，安徽含山縣錦華氧化鋅廠產(chǎn)品；硬脂酸，蘇州藏書建材有限公司產(chǎn)品；鈦白粉，濟南雙萍化工科技有限公司產(chǎn)品；增粘樹脂，大慶華科股份有限公司產(chǎn)品；微晶蠟，山東陽谷華泰化工股份有限公司產(chǎn)品；防老劑SP-C，江蘇卡歐化工股份有限公司產(chǎn)品；防老劑MB，蔚林新材料科技有限公司產(chǎn)品；熱穩(wěn)定劑YG，臺州市黃巖東海化工有限公司產(chǎn)品；硫黃，臨沂市昌盛化工有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

生產(chǎn)配方：NR 90，ESBR 10，白炭黑 62，硅烷偶聯(lián)劑 3，氧化鋅 5，硬脂酸 1.8，防老劑SP-C 3；防老劑MB 3，微晶蠟 1，鈦白粉4，增粘樹脂 2，增硬劑HMZ 2，硫黃 1.8，促進劑CBS/促進劑DTDM/促進劑AC-P84 2.6，其他 2.3。

試驗配方：用2份熱穩(wěn)定劑YG+2份防老劑SP-C+2份防老劑MB代替3份防老劑SP-C+3份防老劑MB，其他組分及用量同生產(chǎn)配方。

1.3 主要設(shè)備和儀器

XMY-1型密煉機和XK-100型開煉機，四川亞西橡塑機器有限公司產(chǎn)品；X（S）M-110型密煉機、XJY210X568型雙錐螺桿橡膠壓片擠出機和XK-610型開煉機，大連嘉美達橡塑機械有限公司產(chǎn)品；M2000E型門尼粘度儀和C2000E型無轉(zhuǎn)子硫化儀，江蘇明珠試驗機械有限公司產(chǎn)品；XLB-400X400X2型平板硫化機、JDL5600D電子萬能試驗機和401A型熱老化試驗箱，揚州市天發(fā)試驗機械有限公司產(chǎn)品；壓縮生熱試驗機，東莞市科銳儀器科技有限公司產(chǎn)品；實心輪胎耐久試驗機，東莞市浩大自動化設(shè)備有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

小配合試驗?zāi)z料采用兩段混煉，一段混煉在XMY-1型密煉機中進行，二段混煉在XK-100型開煉機上進行。混煉工藝如下：加生膠（90 s）→加白炭黑及氧化鋅等小料→壓壓砣（300 s）→提壓砣→壓壓砣至150 ℃→排膠，在開煉機上下片。母膠停放4 h后，在開煉機上加入硫黃和促進劑，薄通、打卷以及打三角包使膠料分散均勻后下片冷卻。

大配合試驗?zāi)z料采用三段混煉，均在X（S）M-110型密煉機中進行。

一段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1、初始溫度為125 ℃、壓力為14 MPa，混煉工藝如下：加生膠（90 s）→加白炭黑及氧化鋅等小料（60 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（70 s）→排膠。將膠料移至雙錐螺桿橡膠壓片擠出機，經(jīng)過擠出壓片、浸隔離劑、風冷和落片停放。

二段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為30 r·min-1、初始溫度為110 ℃、壓力為14 MPa，混煉工藝如下：加入一段混煉膠（60 s）→提壓砣（3 s）→壓壓砣（60 s）→提壓砣（3 s）→壓壓砣（30 s）→排膠。將膠料移至雙錐螺桿橡膠壓片擠出機，經(jīng)過擠出壓片、浸隔離劑、風冷和落片停放。

三段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20 r· min-1、初始溫度為80 ℃、壓力為10 MPa，混煉工藝如下：加入二段混煉膠（10 s）→加硫黃、促進劑、防焦劑→壓壓砣（60 s）→提壓砣（5 s）→壓壓砣（60 s）→排膠。在XK-610型開煉機上搗膠4次，下片、浸隔離劑、風冷和落片停放。

膠料在平板硫化機上硫化，硫化條件為150 ℃×30 min。

1.5 性能測試

膠料各項性能均按相應(yīng)國家標準進行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 熱穩(wěn)定劑YG理化性能

熱穩(wěn)定劑YG的理化性能如表1所示。

表1 熱穩(wěn)定劑YG的理化性能

由表1可以看出，熱穩(wěn)定劑YG各項理化性能均達到企業(yè)標準要求。

2.2 小配合試驗

小配合試驗?zāi)z料性能見表2。

表2 小配合試驗?zāi)z料性能

由表2可見：與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗配方膠料的門尼焦燒時間、t10和t90略微縮短，對膠料的硫化工藝影響不大；膠料的門尼粘度略微降低，膠料的分散性、擠出性能和流動性得到改善，可減少輪胎產(chǎn)品花紋溝槽裂口，滿足生產(chǎn)工藝要求。

從表2還可以看出：與生產(chǎn)配方硫化膠相比，試驗配方硫化膠的拉伸強度和拉斷伸長率略微增大，耐屈撓龜裂性能和耐磨性能提高，壓縮屈撓溫升減小；邵爾A型硬度、300%定伸應(yīng)力、撕裂強度和金屬與橡膠的粘合強度無明顯差異；熱空氣老化后硫化膠的拉伸強度變化率和拉斷伸長率變化率減小，硬度變化無差異。

2.3 大配合試驗

大配合試驗?zāi)z料性能見表3。

從表3可以看出，與生產(chǎn)配方硫化膠相比，試驗配方硫化膠的總體物理性能更佳，且大配合試驗?zāi)z料的硫化特性和物理性能變化趨勢與小配合試驗?zāi)z料基本一致。表明加入熱穩(wěn)定劑YG后，膠料的硫化特性和物理性能更優(yōu)異。

表3 大配合試驗?zāi)z料性能

2.4 成品性能

采用試驗配方和生產(chǎn)配方制備15X5X1/4規(guī)格工業(yè)車輛用無印痕實心輪胎。成品輪胎的耐久性試驗按GB/T 22391—2017《實心輪胎耐久性能試驗方法 轉(zhuǎn)鼓法》和GB/T 16622—2009《壓配式實心輪胎規(guī)格、尺寸與負荷》測試[8-9]。成品輪胎的耐久性試驗結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，當輪胎負荷率增大至100%后，試驗輪胎的溫升明顯低于生產(chǎn)輪胎。輪胎的耐久性試驗溫升降低有利于延長輪胎的使用壽命[10-15]。

從表4還可以看出，試驗輪胎和生產(chǎn)輪胎的耐久性試驗結(jié)果均為通過，耐久性能均符合國家標準要求。從提供給公司OEM客戶裝車試驗的輪胎使用情況以及反饋信息和數(shù)據(jù)統(tǒng)計對比分析，采用試驗配方生產(chǎn)的無印痕實心輪胎15X5X1/4在行駛過程中無印痕、變色輕、磨損減輕，有利于延長輪胎的使用壽命。

表4 成品輪胎耐久性試驗結(jié)果

3 結(jié)論

（1）加入熱穩(wěn)定劑YG后，膠料的門尼粘度略微降低，膠料的分散性、擠出性和流動性改善，滿足實際生產(chǎn)工藝要求。

（2）與生產(chǎn)配方硫化膠相比，加入熱穩(wěn)定劑YG的試驗配方硫化膠的拉伸強度和拉斷伸長率增大，耐屈撓龜裂性能和耐磨性能提高，壓縮屈撓溫升減小，熱空氣老化后拉伸強度變化率和拉斷伸長率變化率減小，試驗配方硫化膠的物理性能更優(yōu)異。

（3）成品試驗輪胎耐久性能與生產(chǎn)輪胎相當，且采用試驗配方生產(chǎn)的無印痕實心輪胎在行駛過程中無印痕、變色輕、磨損減輕，有利于延長輪胎的使用壽命。

致謝：臺州市黃巖東海化工有限公司丘黎明工程師對本文中熱穩(wěn)定劑YG產(chǎn)品給予技術(shù)性支持，在此表示感謝！