半钢子午线轮胎胎体帘布胶配方优化

熊国华，张俊伟，李 冬，许 轶，王廷华，刘晓庆

[四川轮胎橡胶（集团）股份有限公司，四川 简阳 641402]

半钢子午线轮胎胎体帘布胶要求定伸应力高、耐屈挠性能好、与帘线粘合性能优异，同时半钢子午线轮胎使用高温硫化工艺，对胶料的抗硫化返原性能要求较高。通常半钢子午线轮胎胎体帘布胶采用天然橡胶（NR）与丁苯橡胶（SBR）并用，配合使用间-甲粘合体系[1]。

本工作对半钢子午线轮胎胎体帘布胶配方进行优化，增大合成橡胶用量，并添加少量白炭黑，以提高胶料的粘合性能和抗硫化返原性能。

1 实验

1.1 主要原材料

NR，牌号STR20，泰国产品；SBR（充油量为37.5份），牌号1723，申华化学工业有限公司产品；顺丁橡胶（BR），牌号9000，中国石油四川石化有限责任公司产品。

1.2 配方

生产配方：NR 80，SBR 27.5，炭黑N660 50，氧化锌/硬脂酸 6，防老剂 2，间-甲树脂1，促进剂 1.3，不溶性硫黄 3，其他 12.5。

试验配方：NR 68，SBR 27.5，BR 12，炭黑N660 53，白炭黑 7，促进剂 1.4，其他 同生产配方。

1.3 主要设备和仪器

XK-160型开炼机，广东湛江机械厂产品；GK400N和GK255N型密炼机，益阳橡胶塑料机械集团有限公司产品；0.5 MN平板硫化机，湖州宏侨橡胶机械有限公司产品；UM-2050型门尼粘度仪、UR-2010型无转子硫化仪和UT-2060型电子拉力试验机，优肯科技股份有限公司产品；401A型老化试验箱，江都市天源试验机械有限公司产品；轮胎耐久性能试验机和高速性能试验机，天津车轮实验中心产品。

1.4 试样制备

小配合试验胶料混炼分两段在开炼机上进行，前后辊筒转速比为1：1.2。一段混炼加料顺序为：生胶→小料→炭黑和白炭黑→下片。一段混炼胶停放4 h后进行二段混炼，混炼工艺为：一段混炼胶→促进剂和硫黄→打三角包3次→薄通3次→下片。混炼胶至少停放8 h后在平板硫化机上硫化。

大配合试验胶料混炼分3段。一段混炼在GK400N 型密炼机中进行，转子转速为45 r·min-1，加料顺序为：生胶→3/4炭黑和白炭黑→排胶[（160±5） ℃]；二段混炼在GK400N型密炼机中进行，转子转速为40 r·min-1，加料顺序为：一段混炼胶→小料→剩余1/4炭黑→油料→排胶[（150±5） ℃]；三段混炼在GK255N型密炼机中进行，转子转速为22 r·min-1，加料顺序为：二段混炼胶→促进剂和硫黄→排胶[（100±5） ℃]。各段混炼胶停放时间不短于4 h，储存温度低于40 ℃。胶料在平板硫化机上硫化。

1.5 性能测试

胶料各项性能均按相应国家标准或行业标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 小配合试验

小配合试验结果如表1所示。由表1可知：与生产配方胶料相比，试验配方胶料的焦烧时间较长，硫化速度略慢，这是由于配方中加入白炭黑，胶料的硫化速度减慢，加工安全性能提高，有利于硫化过程中胶料充分浸入帘线；试验配方胶料的300%定伸应力、拉伸强度和拉断伸长率略高于生产配方胶料，这是由于补强剂用量增大；试验配方胶料的H抽出力稍高于生产配方胶料，这是由于白炭黑具有吸收胶料中水分的作用；试验配方胶料在160 ℃×15 min与160 ℃×20 min硫化条件下的拉断永久变形小于生产配方胶料；在100 ℃×48 h老化后试验配方胶料的性能变化总体小于生产配方胶料，这说明试验配方胶料的抗硫化返原性能和耐热老化性能优于生产配方胶料。

表1 小配合试验结果

2.2 大配合试验

大配合试验结果见表2。由表2可知，大配合试验结果与小配合试验结果基本一致。

表2 大配合试验结果

2.3 工艺性能

试验配方虽然添加了白炭黑且增大填料用量，但因为合成橡胶门尼粘度较低，因此试验配方胶料的门尼粘度与生产配方胶料基本一致。大配合试验胶料的生产工艺性能稳定，胶料排胶成团，胶片光滑平整；胶料在压延工序正常使用，无须调整压延工艺；压延帘布停放1天后进行裁断，其表面粘性较好，完全满足成型要求。

2.4 成品试验

对试验配方和生产配方生产的185/60R15 88H轿车子午线轮胎按照GB/T 4502—2016《轿车轮胎性能室内试验方法》进行室内性能测试，试验结果见表3。由表3可知，试验轮胎均通过高速性能、耐久性能和强度性能试验，且耐久性能优于生产轮胎。

表3 185/60R15 88H成品轮胎室内试验结果

2.5 经济效益分析

与生产配方相比，试验配方原材料成本降低0.16 元·kg-1，按年产5 000 t混炼胶计算，每年可节约成本约80万元，经济效益显著。

3 结论

（1）在半钢子午线轮胎胎体帘布胶中增大合成橡胶用量，并添加少量白炭黑，胶料的拉伸性能、抗硫化返原性能和耐老化性能提高，H抽出力增大；成品轮胎的高速性能相当，耐久性能提高。

（2）半钢子午线轮胎胎体帘布胶配方优化后，生产成本下降，具有较高经济效益。