抗撕裂樹脂在耐寒橡膠履帶中的應用

王 宇，王克成

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

近年來，橡膠履帶機械在我國北方地區的應用越來越普及，如土地旋耕、田間播種、水稻收割等。有些地區由于地勢低洼，遇到秋季陰雨連綿時，農作物需要等到進入冬季后土地結凍、大雪覆蓋農田時才能搶收，氣溫甚至達到－20 ℃以下。在低溫環境下使用的橡膠履帶，易發生帶體表面被尖利的農作物秸稈、根槎、堅硬的凍土劃傷和刺破而形成一道道裂口，機械行駛中裂口擴展速度加快，使帶體表面裂口數量增多、面積增大，雨水、雪水通過裂口滲入侵蝕帶體鋼絲使帶體抗拉強度下降，導致帶體斷裂、履帶失效。因此，提高橡膠履帶的耐寒性能和抗裂口增長性能十分必要。

順丁橡膠（BR）具有良好的耐寒性能[1-3]，采用天然橡膠（NR）和BR并用體系，橡膠履帶的脆性溫度可從－30 ℃降至－62 ℃。但是NR并用BR后帶體的抗切割性能和抗裂口增長性能明顯下降[4-5]。抗撕裂樹脂化學組分中的烴類功能基團[6-7]可有效提高非極性橡膠的抗撕裂性能和耐屈撓龜裂性能，在混煉時可以降低膠料門尼粘度、提高膠料的粘性。

本工作研究抗撕裂樹脂在耐寒橡膠履帶中的應用，以期為延長橡膠履帶制品的使用壽命提供參考。

1 實驗

1.1 主要原材料

NR，SCR10，海南天然橡膠產業集團股份有限公司產品；BR，牌號9000LD，中國石油化工股份有限公司茂名分公司產品；炭黑N220和N234，山西永東化工股份有限公司產品；沉淀法白炭黑，壽光市邦澤化工有限公司產品；間接法氧化鋅，優錦化工（上海）有限公司產品；硬脂酸，淄博市臨淄雙洋福利油脂有限公司產品；防老劑4010和RD，寧波艾克姆新材料股份有限公司產品；防老劑MB，蔚林新材料科技股份有限公司產品；微晶蠟，滄州市雙峰蠟業科技有限公司產品；橡膠抗疲勞劑PL-600，阜陽宏利化工有限公司產品；抗撕裂樹脂，無錫東材科技有限公司產品；分散劑，山東陽谷華泰化工股份有限公司產品；硫黃，山東雙興新材料有限公司產品；促進劑TBBS，科邁化工股份有限公司產品。

1.2 配方

生產配方：NR 55，BR 45，炭黑N220/N234 52，白炭黑 8.5，間接法氧化鋅 4.5，硬脂酸1.8，防老劑4010/RD/MB 4.5，微晶蠟 1.5，芳烴油 6，分散劑 2，橡膠抗疲勞劑 3，硫黃1.6，促進劑TBBS 1.8，其他 3。

試驗配方：用抗撕裂樹脂等量替代橡膠抗疲勞劑，其余組分及用量與生產配方相同。

1.3 主要設備和儀器

1 L小型加壓翻斗式密煉機和X（S）K-160型開煉機，威福興機械（上海）有限公司產品；GK-160E型密煉機、XK660型開煉機和XJYSZ602×250型雙螺桿擠出機，大連華韓橡塑機械有限公司產品；LK2117型無轉子硫化儀和LK2118型門尼粘度儀，東莞力控儀器科技有限公司產品；XLB-450×450型平板硫化機、WML-76型阿克隆磨耗試驗機、WPL-100型橡膠數顯疲勞試驗機和JDL5600D型電子萬能試驗機，揚州市天發試驗機械有限公司產品；Y3000E型壓縮生熱試驗機，北京友深電子儀器有限公司產品；401A型熱老化試驗箱，江蘇明珠試驗機械有限公司產品。

1.4 試樣制備

小配合試驗膠料分兩段混煉。一段混煉在小型加壓翻斗式密煉機中進行，轉子轉速為40 r·min-1，混煉工藝為：加生膠90 s→提壓砣，加小料、炭黑和白炭黑→壓壓砣120 s→提壓砣，加芳烴油→壓壓砣90 s→提壓砣→排膠，停放4 h。二段混煉在X（S）K-160型開煉機上進行，混煉工藝為：加一段混煉膠，包輥→加硫黃、促進劑→割刀6次→薄通、打卷4次后下片。

大配合試驗膠料分兩段混煉，均在GK-160E型密煉機中進行。一段混煉轉子轉速為40 r·min-1，壓力為14 MPa，密煉室初始溫度為120℃，混煉工藝為：加生膠60 s→加白炭黑、炭黑及小料70 s→提壓砣、清掃→壓壓砣40 s→加芳烴油40 s→提壓砣→排膠至雙螺桿擠出機，出片。膠片浸隔離液冷卻、風冷吹干、落片，停放8 h。二段混煉轉子轉速為20 r·min-1，壓力為10 MPa，密煉室初始溫度為80 ℃，混煉工藝為：加一段混煉膠10 s→加硫黃、促進劑60 s→提壓砣5 s→壓壓砣60 s→提壓砣→排膠。膠料在XK660型開煉機上搗膠、下片。膠片浸隔離液冷卻、風冷吹干、停放8 h。

1.5 膠料性能測試

膠料各項性能均按照相應國家標準測試。

2 結果與討論

2.1 理化性能分析

抗撕裂樹脂的理化性能見表1。

表1 抗撕裂樹脂的理化性能

從表1可以看出，抗撕裂樹脂的理化性能測試達到企業標準要求。

2.2 小配合試驗

小配合試驗結果如表2所示。

從表2可以看出：與生產配方膠料相比，試驗配方膠料的Fmax略降低，t10延長；與生產配方硫化膠相比，試驗配方硫化膠的撕裂強度、耐屈撓龜裂性能明顯提高，阿克隆磨耗量降低；邵爾A型硬度、拉伸強度、拉斷伸長率和脆性溫度相當；70 ℃×96 h熱空氣老化后，硫化膠的邵爾A型硬度變化、拉伸強度變化率和拉斷伸長率變化率相差不大。

表2 小配合試驗結果

2.3 大配合試驗

大配合試驗一段和二段混煉膠的快檢結果見表3。

表3 大配合試驗一段和二段混煉膠的快檢結果

從表3可以看出，與生產配方膠料相比，試驗配方膠料的門尼粘度降低，門尼焦燒時間延長，加入抗撕裂樹脂對工藝性能無不良影響。

大配合試驗結果見表4。

表4 大配合試驗結果

從表4可以看出，與生產配方硫化膠相比，試驗配方硫化膠的物理性能更佳，且大配合試驗膠料的硫化特性和物理性能變化趨勢與小配合試驗膠料基本一致。表明加入抗撕裂樹脂后，膠料的硫化特性和物理性能更優異。

2.4 成品裝車試驗

采用試驗配方膠料在150 ℃/20 MPa×90 min硫化條件下制備60條400×90×65規格成品橡膠履帶，發往吉林地區進行裝車試驗，完成春季土地旋耕、田間播種、秋季農作物收割等工作。部分裝車地區入冬開始搶收時，氣溫已達到－10 ℃以下，大雪覆蓋農田，橡膠履帶機械行駛時，帶體表面易被尖利的農作物秸稈、根槎劃傷或刺破。裝車試驗結果表明，采用試驗配方的橡膠履帶帶體裂口擴展速度明顯減緩，橡膠履帶的抗裂口增長和抗崩花掉塊性能明顯提高，可有效地避免因雪水滲入裂口侵蝕帶體鋼絲而導致帶體斷裂現象的發生，從而延長橡膠履帶的使用壽命。

采用試驗配方的橡膠履帶在三包期內沒有發生因帶體斷裂而導致橡膠履帶失效的情況，試驗達到預期目標，受到客戶的認可和好評。

3 結論

（1）與生產配方膠料相比，添加抗撕裂樹脂的試驗配方膠料的Fmax略降低，t10延長，撕裂強度、耐屈撓龜裂性能明顯提高，阿克隆磨耗量降低，耐熱空氣老化性能相差不大。

（2）采用試驗配方的耐寒橡膠履帶成品的抗裂口增長和抗崩花掉塊性能提高，可有效地避免因雪水滲入裂口侵蝕帶體鋼絲而導致帶體斷裂以及橡膠履帶失效現象的發生，從而延長橡膠履帶的使用壽命。