低滾阻改性劑YG-G300在航空輪胎胎圈護膠中的應用

周寶珍，劉 峰，金學云，劉忠偉，丁翠柳，高 婷，孫學杰

（山東玲瓏輪胎股份有限公司，山東 招遠 265400）

胎圈護膠位于輪胎的胎圈部位，作為胎圈部位的保護層與輪輞直接接觸，傳遞來自輪輞與胎體的應力，防止胎圈與輪輞接觸部分因經受反復伸張和壓縮應變而磨損，起保護胎圈的作用。因此要求胎圈護膠具有較高的硬度、優異的耐磨性能以及較低的生熱等。胎圈護膠的性能對輪胎的使用壽命起著舉足輕重的作用。

航空輪胎作為飛機與地面接觸的唯一部件，是飛機在地面上的最主要的操縱系統。航空輪胎承載負荷，向跑道傳遞制動力并為轉向提供側向力、緩沖飛機在起飛、降落和滑行時產生的巨大的震動力和沖擊力以及輔助飛機在地面上的滑行，具有充氣壓力和速度高、負荷和沖擊力大以及生熱高等特點。航空輪胎使用條件十分苛刻[1-4]，對胎圈護膠性能的要求較普通輪胎更高，尤其需要胎圈護膠具有優異的耐高溫性能。

目前，關于轎車輪胎、全鋼載重子午線輪胎及工程機械輪胎的胎圈護膠配方的研究報道相對較多[5-11]，關于航空輪胎胎圈護膠配方的研究相對較少。低滾阻改性劑YG-G300（簡稱YG-G300）可以將炭黑與橡膠之間的物理吸附改變為化學鍵吸附，提高炭黑-橡膠之間的作用力，從而提高炭黑-橡膠在高溫下的穩定性，降低炭黑補強膠料對高溫的敏感性。本工作研究YG-G300在航空輪胎胎圈護膠中的應用。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），RSS1#，泰國泰華樹膠有限公司產品；順丁橡膠（BR），牌號9000，中國石化齊魯石油化工公司產品；炭黑N330，上?？ú┨鼗び邢薰井a品；YG-G300，臺州市黃巖東?；び邢薰井a品。

1.2 配方

試驗配方（用量/份）：NR 40，BR 60，炭黑N330 80，氧化鋅 4，硬脂酸 3，防老劑 6，YG-G300 變量，其他 16。

1.3 主要設備和儀器

GKl.5N型密煉機，德國克虜伯公司產品；Ф160 mm×320 mm開煉機，煙臺橡膠機械廠產品；MDR2000型無轉子硫化儀和MV2000型門尼粘度儀，美國阿爾法科技有限公司產品；P-200-2PCD型平板硫化機，中國臺灣磐石油壓工業股份有限公司產品；DKD-K-1680l型自動硬度計，德國Bareiss公司產品；Zwick/Roell 5109型拉力機和5109型彈性試驗儀，德國Zwick Roell集團公司產品；EPLEXOR500N型動態粘彈譜分析儀，德國GABO公司產品；401A型熱老化試驗箱，江蘇新真威試驗機械有限公司產品；GT-7012-D型DIN磨耗試驗機和GT-7012-A型阿克隆磨耗試驗機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產品。

1.4 試樣制備

膠料采用兩段混煉工藝混煉。一段混煉采用GKl.5N型密煉機，轉子轉速為60 r·min-1，混煉工藝為：生膠→炭黑→小料→排膠（165 ℃）；二段混煉在開煉機上進行，混煉工藝為：一段混煉膠→硫黃和促進劑→下片。

膠料在實驗室停放至少8 h后在平板硫化機上進行硫化，條件為145 ℃×50 min。

1.5 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 YG-G300的理化性能

YG-G300的外觀呈類白色或黃色片狀，其理化性能按照GB/T 11409—2008《橡膠防老劑、硫化促進劑試驗方法》進行測試，結果如下：熔點≥65.0 ℃，灰分質量分數 ≤28.0%，加熱減量（60 ℃×2 h） ≤6.0%。

2.2 門尼粘度和硫化特性

YG-G300用量對膠料門尼粘度和硫化特性的影響如表1所示。

表1 YG-G300用量對膠料門尼粘度和硫化特性的影響

從表1可以看出：加入YG-G300后，膠料的門尼粘度、FL、Fmax和Fmax-FL增大，說明膠料的模量和交聯密度升高，門尼焦燒時間略延長，硫化速度略減慢，tR3顯著延長，表明膠料的抗硫化返原性能顯著提高；隨著YG-G300用量的增大，膠料的門尼粘度、FL和Fmax增大，tR3延長。

2.3 Payne效應

YG-G300用量對膠料損耗模量（G'）-應變曲線的影響如圖1所示。

圖1 YG-G300用量對膠料G'-應變曲線的影響

從圖1可以看出，添加YG-G300后，膠料的Payne效應減弱，說明炭黑與橡膠之間的相互作用力增強。

2.4 物理性能

YG-G300用量對硫化膠物理性能的影響如表2所示。

表2 YG-G300用量對硫化膠物理性能的影響

從表2可以看出：添加YG-G300后，硫化膠的硬度、定伸應力和拉伸強度略提高，說明膠料抵抗外力變形的能力提高；拉斷伸長率略降低；阿克隆磨耗量減小，DIN磨耗指數增大，表明膠料的耐磨性能提升；密度、撕裂強度和脆性溫度相當；高溫回彈值略提高，說明膠料生熱降低；當YG-G300用量為2份時，膠料的綜合物理性能較好；當YGG300用量為3份時，硫化膠的硬度、定伸應力、拉伸強度和耐磨性能繼續提升不明顯。

2.5 高溫拉伸性能

將硫化膠在100 ℃×48 h條件下老化后，測試其在80 ℃下的高溫拉伸性能。YG-G300用量對硫化膠高溫拉伸性能的影響如表3所示。

表3 YG-G300用量對硫化膠高溫拉伸性能的影響

從表3可以看出，加入YG-G300后，膠料高溫下的定伸應力、拉伸強度和拉斷伸長率提高，說明其耐高溫性能提高，進一步證實了加入YG-G300后提高了炭黑-橡膠之間的作用力，增強了膠料的高溫穩定性。YG-G300用量為2份時，膠料的耐高溫性能最佳。

2.6 動態生熱

YG-G300用量對膠料損耗因子（tanδ）-溫度曲線的影響如圖2所示。

圖2 YG-G300用量對膠料tanδ-溫度曲線的影響

從圖2可以看出：添加YG-G300后，試驗溫度范圍內膠料的tanδ減小，表明膠料的生熱降低，這與高溫回彈值測試結果一致；當YG-G300用量為3份時，膠料60 ℃時的tanδ值繼續略有減小。

3 結論

（1）YG-G300作為一種新型助劑，可以增強炭黑-橡膠之間的作用力。

（2）在航空輪胎胎圈護膠中加入1～3份YGG300，膠料的門尼粘度、模量和交聯密度增大，門尼焦燒時間略長，硫化速度略慢，抗硫化返原性能顯著提高。

（3）在航空輪胎胎圈護膠中加入YG-G300，可以有效提高膠料的硬度、定伸應力、拉伸強度以及耐磨性能，降低膠料的生熱，提高膠料的耐高溫性能。當YG-G300用量為2份時，膠料的耐高溫性能最優，同時綜合物理性能較好。