抗撕裂助劑EN-01在礦用載重輪胎胎面膠中的應用

邢利寧，廖亞梅，馬 濤

（威海中威橡膠有限公司，山東 威海 264200）

礦用載重輪胎一般在露天礦中使用，工況條件苛刻，路面不平整，常伴有尖銳的巖石塊和碎石塊等，尤其是在雨季，易刺傷輪胎。此外，礦用載重輪胎具有負荷大、運距短、轉彎多的使用特點，且輪胎花紋塊變形大，易被外露的尖石劃傷、切割，從而產(chǎn)生崩花掉塊的現(xiàn)象[1-2]。輪胎產(chǎn)生崩花掉塊的根本原因是胎面膠的抗撕裂和抗切割性能較差，因此要延長礦用載重輪胎的使用壽命，首要的是提高胎面膠的抗撕裂和抗切割性能。

抗撕裂助劑EN-01通過增強填料網(wǎng)絡結構、增加炭黑結合膠活性以及使交聯(lián)網(wǎng)狀結構復雜化，提高膠料的抗撕裂和抗切割性能。本工作研究抗撕裂助劑EN-01在礦用載重輪胎胎面膠中的應用，考察抗撕裂助劑EN-01對胎面膠加工性能、物理性能，尤其是抗撕裂性能和抗切割性能的影響。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），STR20，泰國產(chǎn)品；丁苯橡膠（SBR），牌號1502，中國石化齊魯石油化工公司產(chǎn)品；抗撕裂助劑EN-01，大冢材料科技（上海）有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

生產(chǎn)配方（1#）（用量/份）：NR/SBR 100，炭黑N220 56，氧化鋅 4，硬脂酸 2，軟化增粘劑5，其他 8.7。

試驗配方2#—4#分別加入0.6，0.8和1份抗撕裂助劑EN-01，其他組分及用量同生產(chǎn)配方。

1.3 主要設備和儀器

GK270型密煉機，益陽橡膠塑料機械集團有限公司產(chǎn)品；1.5 L密煉機，德國克虜伯公司產(chǎn)品；XL-160型開煉機，青島科技大學機械廠產(chǎn)品；50 t平板硫化機，煙臺橡膠機械廠產(chǎn)品；M-3000A型無轉子硫化儀、MV-3000型門尼粘度儀和RH-2000N型橡膠壓縮生熱試驗機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品；DXLL-5000型電子拉力試驗機，上海登杰機械設備有限公司產(chǎn)品；GS-719N型邵氏硬度計，日本得樂公司產(chǎn)品；401A型老化試驗機，上海市試驗儀器總廠產(chǎn)品；阿克隆磨耗試驗機，山東德瑞克儀器有限公司產(chǎn)品；RCC-Ⅰ型動態(tài)耐切割試驗機，北京萬匯一方科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品；DMA＋1000型動態(tài)熱機械分析儀，法國Metravib公司產(chǎn)品。

1.4 混煉工藝

1.4.1 小配合試驗

膠料采用兩段混煉工藝，一段混煉在1.5 L密煉機中進行，轉子轉速為65 r·min-1，混煉工藝為：生膠和小料（包括抗撕裂助劑EN-01）→壓壓砣30 s→炭黑→壓壓砣30 s（110 ℃）→芳烴油→壓壓砣→排膠（150 ℃）；二段混煉在開煉機上加硫黃和促進劑，薄通6次后下片。

1.4.2 大配合試驗

膠料采用三段混煉工藝，均在GK270型密煉機中進行，一段混煉轉子轉速為40 r·min-1，混煉工藝為：生膠和小料（包括抗撕裂助劑EN-01）→壓壓砣30 s →炭黑→壓壓砣40 s（100℃）→芳烴油→壓壓砣（125 ℃）→提壓砣→壓壓砣→排膠（150 ℃）；二段混煉轉子轉速為40 r·min-1，混煉工藝為：一段混煉膠→壓壓砣30 s→提壓砣→壓壓砣40 s→提壓砣→壓壓砣→排膠（150 ℃）；三段混煉轉子轉速為20 r·min-1，混煉工藝為：二段混煉膠、硫黃和促進劑→壓壓砣20 s→提壓砣→壓壓砣30 s→提壓砣→壓壓砣→排膠（105 ℃）。

1.5 性能測試

各項性能均按照相應國家標準或企業(yè)標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 抗撕裂助劑EN-01的理化性能

抗撕裂助劑EN-01的理化性能為：外觀形態(tài)白色固體粉末，氣味 無味，熔程 213～215 ℃，加熱減量（102 ℃×2 h）0.08%，灰分質量分數(shù)（550 ℃）0.11%。

2.2 小配合試驗

膠料小配合試驗結果見表1。從表1可以看出：加入抗撕裂助劑EN-01后，膠料的門尼粘度升高，F(xiàn)max略有下降，t10和t90延長；硫化膠的硬度、300%定伸應力和抗切割體積百分比減??；拉斷伸長率、拉斷永久變形、撕裂強度和壓縮生熱增大；拉伸強度和阿克隆磨耗量基本不變。

表1 膠料小配合試驗結果

從表1還可以看出：隨著抗撕裂助劑EN-01用量的增大，硫化膠的拉斷伸長率、拉斷永久變形和壓縮生熱呈增大趨勢；300%定伸應力和抗切割體積百分比呈減小趨勢；硬度和撕裂強度基本不變。綜合考慮，加入0.8～1份抗撕裂助劑EN-01后，膠料的綜合物理性能提高較明顯?？紤]成本因素，選取抗撕裂助劑EN-01用量為0.8份的3#試驗配方進行大配合試驗。

2.3 大配合試驗

膠料大配合試驗結果見表2。

表2 膠料大配合試驗結果

從表2可以看出，加入抗撕裂助劑EN-01后，膠料的Fmax略有下降，t10和t90延長，加工安全性提高，門尼粘度升高明顯，說明加工性能變差；硫化膠的綜合物理性能變化趨勢與小配合試驗結果一致，加入抗撕裂助劑EN-01后，硫化膠的其他物理性能滿足使用要求的同時，撕裂強度明顯提高，抗切割體積百分比明顯減小，即抗撕裂和抗切割性能都得到提高。

2.4 動態(tài)生熱

生產(chǎn)配方和3#試驗配方膠料的損耗因子（tanδ）-應變（ε）曲線和損耗模量（G′）-ε曲線分別如圖1和2所示。從圖1和2可知：與生產(chǎn)配方膠料相比，3#試驗配方膠料的tanδ略有下降，表明其滾動阻力降低；不同應變下膠料的G′下降較大，表明其Payne效應較強，炭黑的分散程度較生產(chǎn)配方膠料有所下降。

圖1 膠料的tan δ-ε曲線

圖2 膠料的G′-ε曲線

2.5 工藝性能

加入抗撕裂助劑EN01后，大配合試驗混煉工藝需要額外增加一段回車混煉，膠料的門尼粘度方可達到工藝要求。采用3#試驗配方膠料生產(chǎn)礦用載重輪胎時，纏繞擠出機擠出的胎面膠表面光滑、邊緣整齊，尺寸符合工藝要求，纏繞工藝正常，硫化后的輪胎外觀質量無缺陷，工藝性能良好。

3 結論

在礦用載重輪胎胎面膠中加入0.8份抗撕裂助劑EN-01，胎面膠的加工安全性提高，工藝性能受到影響，可以通過額外增加一段混煉解決；胎面膠的拉伸強度和耐磨性能基本不變，抗撕裂和抗切割性能明顯提高，滾動阻力降低。

致謝：感謝大冢材料科技（上海）有限公司及部門同事對本研究工作給予的大力支持。