半鋼子午線輪胎胎體膠配方粘合體系的優(yōu)化

崔雪靜，汪 燕，徐 旗，孫世悅，徐文龍，譚建良，李崇兵

[浦林成山（山東）輪胎有限公司，山東 榮成 264300]

在聚酯簾線應(yīng)用初期，為提高橡膠與聚酯簾線的粘合性能，間苯二酚-甲醛（間-甲）樹脂粘合體系在胎體膠配方中得到了廣泛應(yīng)用。隨著纖維材料浸膠技術(shù)的不斷發(fā)展，聚酯簾線浸膠層的粘合性能得到提高，為取消配方中間-甲樹脂粘合體系提供了可能[1-4]。

胎體作為輪胎的主要支撐結(jié)構(gòu)，不僅需要橡膠與簾線之間的有效粘合，同時(shí)要求良好的耐疲勞性能。而配方中間-甲樹脂粘合體系在提高橡膠與簾線之間粘合性能的同時(shí)，由于其高模量對(duì)胎體的耐疲勞性能有一定負(fù)面影響。

抗疲勞劑PL600的主要成分是甲基檸康酰亞胺、活化型酚醛樹脂和間-甲-白粘合體系組成的復(fù)合物，可提高膠料的動(dòng)態(tài)耐疲勞性能，對(duì)改善胎體膠與聚酯簾線的粘合性能有較大幫助，且成本較間-甲樹脂有明顯優(yōu)勢(shì)[5]。

本工作研究在半鋼子午線輪胎胎體膠配方中，使用抗疲勞劑PL600替代間-甲樹脂粘合體系，對(duì)胎體粘合性能和耐疲勞性能的平衡作用。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），SMR20，馬來西亞產(chǎn)品；炭黑N660，江西黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰井a(chǎn)品；間-甲樹脂，國內(nèi)A公司產(chǎn)品；六甲氧基甲基蜜胺，國內(nèi)B公司產(chǎn)品；抗疲勞劑PL600，國內(nèi)C公司產(chǎn)品。

1.2 配方

生產(chǎn)配方：NR/丁苯橡膠（SBR） 100，炭黑N660 52，操作油 6，氧化鋅 5，硬脂酸 1，不溶性硫黃 3.5，間-甲樹脂 1.5，六甲氧基甲基蜜胺 1.8，促進(jìn)劑 1，其他 2。

試驗(yàn)配方：以1.5份抗疲勞劑PL600替代全部間-甲樹脂和六甲氧基甲基蜜胺，其余組分及用量同生產(chǎn)配方。

1.3 主要設(shè)備和儀器

XK-160型開煉機(jī)，煙臺(tái)橡膠機(jī)械股份有限公司產(chǎn)品；GK400型和GK270型密煉機(jī)，益陽橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司產(chǎn)品；V502H-18X型平板硫化機(jī)，美國WASBASH MPI公司產(chǎn)品；MV2000型門尼粘度儀和MDR2000型硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；GT-AI7000M型拉力試驗(yàn)機(jī)，中國臺(tái)灣高鐵檢測(cè)儀器有限公司產(chǎn)品；VR-7130型動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀，日本株式會(huì)社上島制作所產(chǎn)品。

1.4 混煉工藝

大配合試驗(yàn)?zāi)z料分兩段混煉。

一段混煉在GK400型密煉機(jī)中進(jìn)行，混煉工藝為：生膠、炭黑、小料（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為55 r·min-1）→壓壓砣20 s→操作油（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降為40 r·min-1）→壓壓砣15 s→提壓砣→壓壓砣→排膠（165 ℃）。

二段混煉在GK270型密煉機(jī)中進(jìn)行，混煉工藝為：加一段混煉膠和硫化體系（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20 r·min-1）→壓壓砣25 s→提壓砣，保持5 s→壓壓砣20 s→提壓砣，保持5 s→壓壓砣→排膠（100 ℃）。

1.5 性能測(cè)試

膠料的各項(xiàng)性能均按照相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 硫化特性

膠料的硫化特性如表1所示。

表1 膠料的硫化特性

從表1可以看出：粘合體系調(diào)整后對(duì)膠料的硫化特性影響不大，試驗(yàn)配方膠料的門尼焦燒時(shí)間、門尼粘度、硫化時(shí)間與生產(chǎn)配方膠料相當(dāng)。

2.2 物理性能

膠料的物理性能如表2所示。

從表2可以看出：與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料老化前后的拉伸疲勞次數(shù)明顯增加，其他各項(xiàng)物理性能相當(dāng)，說明粘合體系優(yōu)化后，胎體膠耐疲勞性能有所改善，其他物理性能可基本保持。

表2 膠料的物理性能

2.3 膠料與聚酯簾線的粘合性能

膠料與1670dtex/2-106DSP聚酯簾線的粘合性能如表3所示。

表3 膠料與聚酯簾線的粘合性能 N

從表3可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的老化前、熱老化后及鹽霧老化后的H抽出力變化不大，而蒸汽老化后H抽出力下降了14%，說明生產(chǎn)配方膠料中的間-甲樹脂與亞甲基給予體反應(yīng)形成的樹脂網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)膠料與聚酯簾線之間的粘合有積極作用，尤其是在濕氣環(huán)境下，樹脂網(wǎng)絡(luò)層可有效隔絕水汽向橡膠與聚酯簾線的結(jié)合界面擴(kuò)散[6]。

2.4 動(dòng)態(tài)性能

膠料的動(dòng)態(tài)性能如表4所示。

表4 膠料的動(dòng)態(tài)性能

從表4可以看出，相比于生產(chǎn)配方膠料，試驗(yàn)配方膠料的生熱性能較差，60 ℃時(shí)的tanδ比生產(chǎn)配方膠料增大約9%。但是根據(jù)輪胎行業(yè)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，胎體部位對(duì)整個(gè)輪胎滾動(dòng)阻力的貢獻(xiàn)僅占6%，因此對(duì)輪胎整體的滾動(dòng)阻力影響不大。

2.5 成品輪胎性能

2.5.1 耐久性能

采用生產(chǎn)配方和試驗(yàn)配方分別試制ST235/85R16輪胎，并按照FMVSS139進(jìn)行輪胎耐久性測(cè)試，結(jié)果如表5所示。

表5 成品輪胎的耐久性測(cè)試結(jié)果

從表5可以看出，采用試驗(yàn)配方試制的輪胎耐久性測(cè)試的累計(jì)行駛時(shí)間比采用生產(chǎn)配方試制的輪胎長(zhǎng)24 h，驗(yàn)證了胎體膠粘合性能的微量損失并不會(huì)造成輪胎整體性能的下降，并且說明配方粘合體系的調(diào)整使胎體膠的粘合性能和耐疲勞性能達(dá)到了更好的平衡。

2.5.2 滾動(dòng)阻力

采用生產(chǎn)配方和試驗(yàn)配方分別試制225/70R15輪胎，并按照ISO 28580—2018進(jìn)行輪胎滾動(dòng)阻力測(cè)試，結(jié)果如表6所示。

表6 成品輪胎滾動(dòng)阻力測(cè)試結(jié)果

從表6可以看出，采用試驗(yàn)配方與生產(chǎn)配方試制的輪胎滾動(dòng)阻力相當(dāng)，說明配方粘合體系調(diào)整后，即使膠料的生熱稍有增大，但對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力影響不大。

3 結(jié)論

在半鋼子午線輪胎胎體膠配方中使用抗疲勞劑PL600替代間-甲樹脂和六甲氧基甲基蜜胺組成的粘合體系，既可以保證胎體膠與聚酯簾線之間的粘合性能滿足輪胎使用需求，又可以提高胎體膠的耐疲勞性能，提高輪胎的耐久性能。