预分散母粒在全钢载重子午线轮胎胎面胶中的应用

崔玉叶

（江苏通用科技股份有限公司，江苏 无锡 214199）

用开炼机炼胶时，传统的粉末助剂常掉入辊隙中；用密炼机炼胶时，粉末助剂易掉入卸料门缝隙中。粉末助剂在炼胶过程中的质量损失会影响胶料性能，并污染工作环境。

助剂预分散母粒是粉末助剂与高聚物等混合造粒而制成的环保产品。预分散母粒易称量，炼胶过程中无粉尘，损失量小，分散均匀，可提高胶料的性能[1-2]。

本工作将硫黄、促进剂和防焦剂的预分散母粒用于全钢载重子午线轮胎胎面胶中，并与传统粉末助剂对比，研究其对胎面胶性能的影响。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），牌号RSS3，泰国产品；炭黑N234，江西黑猫炭黑股份有限公司产品；白炭黑，牌号Newsil 175FFG，确成硅化学股份有限公司产品；预分散母粒硫黄-80，山东尚舜化工有限公司产品；预分散母粒促进剂NS-80和防焦剂CTP-80，山东阳谷华泰化工股份有限公司产品。

1.2 配方

生产配方：NR 100，炭黑/白炭黑 55.5，防老剂 4.5，粉末硫黄/促进剂NS/防焦剂CTP 2.65，其他 10.5。

试验配方：除用3.32份预分散母粒硫黄-80/促进剂NS-80/防焦剂CTP-80替代2.65份粉末硫黄/促进剂NS/防焦剂CTP外，其他组分和用量与生产配方相同。

1.3 主要设备与仪器

KD-1-5型1 L密炼机，利拿机械工业股份有限公司产品；XK-160型开炼机，无锡双象橡塑机械有限公司产品；BB430型密炼机，日本神户制钢产品；GK255型密炼机，湖南益阳橡胶塑炼机械集团有限公司产品；XLB-D 500×500型平板硫化机，浙江湖州东方机械有限公司产品；MV2000型门尼粘度仪和MDR2000型硫化仪，美国阿尔法科技有限公司产品；LX-A型邵氏硬度计，上海六菱仪器厂产品；5943型（1 kN）电子万能材料试验机，英斯特朗（上海）试验设备贸易有限公司产品；MH-74型阿克隆磨耗试验机，高铁检测仪器（东莞）有限公司产品；401A型老化试验箱，上海一恒科学仪器有限公司产品。

1.4 混炼工艺

1.4.1 小配合试验

小配合试验胶料采用两段混炼。一段混炼在KD-1-5型1 L密炼机中进行，加料顺序为：NR→小料→炭黑和白炭黑等。二段混炼在XK-160型开炼机上进行，加料顺序为：一段混炼胶→硫黄、促进剂NS和防焦剂（粉末或预分散母粒）→薄通6次→下片。

1.4.2 大配合试验

大配合试验胶料采用4段混炼。一、二和三段混炼均在BB430型密炼机中进行，密炼室初始温度为120 ℃，转子转速为50 r·min-1，压砣压力为0.5 MPa。一段混炼工艺为：NR→塑炼→炭黑和白炭黑等→压压砣→提压砣→压压砣→排胶（155 ℃）；二段混炼工艺为：一段混炼胶→炭黑和小料→压压砣→提压砣→压压砣→排胶（155 ℃）；三段混炼工艺为：二段混炼胶→压压砣→提压砣→压压砣→排胶（150 ℃）。四段混炼在GK255型密炼机中进行，密炼室初始温度为90 ℃，转子转速为25 r·min-1，压砣压力为0.4 MPa，混炼工艺为：三段混炼胶→硫黄、促进剂和防焦剂（粉末或预分散母粒）→压压砣→提压砣→压压砣→提压砣→压压砣→提压砣→压压砣→排胶（100 ℃）。

1.5 性能测试

胶料性能均按照相应国家标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 理化分析

预分散母粒的理化分析结果如表1所示。从表1可以看出，预分散母粒硫黄-80、促进剂NS-80和防焦剂CTP-80的理化性能满足企业标准要求。

表1 预分散母粒的理化分析结果

2.2 小配合试验

小配合试验结果如表2所示。从表2可以看出，与生产配方胶料相比，试验配方胶料的门尼粘度略低，硫化特性、拉断永久变形和耐热老化性能相当，300%定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度总体提高，耐磨性能明显提高。

表2 小配合试验结果

2.3 大配合试验

大配合试验结果如表3所示。从表3可以看出，与生产配方胶料相比，试验配方胶料的门尼粘度略低，硫化特性和耐热老化性能相当，硬度、300%定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度提高，拉断永久变形减小，耐磨性能改善。大配合试验胶料性能与小配合试验胶料性能基本一致。同时，大配合试验胶料混炼时没有助剂落入密炼机卸料门缝隙，终炼胶结团性好，挤出胎面表面光滑，尺寸稳定。

表3 大配合试验结果

2.4 成品轮胎性能

采用试验配方胎面胶试制了12.00R20 XR818全钢载重子午线轮胎，并按照GB/T 4501—2008《载重汽车轮胎性能室内试验方法》测试轮胎耐久性能，结果如表4所示。从表4可以看出，与生产轮胎相比，试验轮胎累计行驶时间和累计行驶里程较长，耐久性能较好。

表4 成品轮胎耐久性能

3 结论

（1）在全钢载重子午线轮胎胎面胶中，用预分散母粒硫黄、促进剂和防焦剂替代传统的粉末助剂，胶料的硬度、300%定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率、撕裂强度和耐磨性能提高，成品轮胎耐久性能改善。

（2）使用预分散母粒替代传统粉末助剂，可以减小炼胶过程中助剂质量损失，改善工作环境，提高胶料性能。