国产溴化丁基橡胶在子午线轮胎气密层中的应用

倪海超，陈建军，薛彬彬

（山东华盛橡胶有限公司，山东 广饶 257300）

近年来，随着我国社会经济和汽车工业的快速发展，汽车保有量日益增大。在同质化竞争加剧的情况下，为了提高轮胎产品质量，增大轮胎市场占有率，轮胎企业对新材料的应用和新产品的研发步伐逐步加快。

为了提高子午线轮胎产品质量，保持轮胎较低的气压损失率，子午线轮胎气密层应采用空气和湿气渗透性低的材料，而无内胎子午线轮胎气密层要求更为严格，因此大部分轮胎气密层采用天然橡胶（NR）与卤化丁基橡胶并用体系。由于NR是非极性橡胶，而溴化丁基橡胶（BIIR）是含有活性溴的异丁烯-异戊二烯共聚物弹性体，略显极性，且拥有丁基橡胶基本饱和的主链，因此采用NR/BIIR并用体系作为无内胎子午线轮胎气密层的主体材料，可满足胶料较高的拉伸强度、较好的减振性能、低渗透性、耐老化以及耐天候老化性能[1-3]。

由于进口BIIR的价格持续增长，为选择适当的BIIR，本工作研究国产BIIR在全钢载重子午线轮胎（TBR）和轿车子午线轮胎（PCR）气密层中的应用，并与进口BIIR进行对比。

1 实验

1.1 主要原材料

NR，STR20，泰国产品。BIIR，牌号2828，山东京博石油化工有限公司产品；牌号2222，进口产品。炭黑N660，卡博特化工有限公司产品。均匀剂40MSF，山东阳谷华泰化工股份有限公司产品。

1.2 试验配方

1.2.1 TBR

1#配方（正常配方）：NR 10，BIIR2222 70，丁基再生橡胶 40，炭黑N660 55，环烷油 6.5，石油树脂 5，均匀剂40MSF 9.41，氧化锌、硫黄和促进剂 5.88。

2#配方：以35份BIIR2828等量替代BIIR2222，其余组分及用量均同1#配方。

3#配方：以70份BIIR2828等量替代BIIR2222，其余组分及用量均同1#配方。

1.2.2 PCR

4#配方（正常配方）：NR塑炼胶 20，BIIR2222 80，炭黑N660 63，石油树脂 4，均匀剂40MSF 10，氧化锌、硫黄和促进剂 16.3。

5#配方：以40份BIIR2828等量替代BIIR2222，其余组分及用量均同4#配方。

1.3 主要设备和仪器

X（S）M-1.5X（0～120）型智能实验密炼机和XK-160型开炼机，青岛科高橡塑机械技术装备有限公司产品；BB430型和BB305型密炼机，日本神户制钢公司产品；MV2000型门尼粘度仪和MDR2000型无转子硫化仪，美国阿尔法科技有限公司产品；XL-800×800×2型平板硫化机，青岛光越橡胶机械制造有限公司产品；TD-401A型热老化试验机，江都市腾达试验仪器厂产品；GTTCS-2000型电子拉力机，中国台湾高铁检测仪器有限公司产品。

1.4 混炼工艺

1.4.1 小配合试验

TBR和PCR气密层胶料均分两段混炼，一段混炼在智能实验密炼机中进行，转子转速为70 r·min-1，压砣压力为25 MPa，混炼工艺为：生胶、均匀剂等小料→压压砣→炭黑、环烷油→压压砣→提压砣→清扫→提压砣，转子转速为65 r·min-1→排胶（130～140 ℃）→薄通下片，停放4 h；二段混炼在开炼机上进行，一段混炼胶中加入硫黄、氧化锌和促进剂，过辊6～8次后薄通6次，混炼均匀后下片。

1.4.2 大配合试验

TBR和PCR气密层胶料均分两段混炼，一段混炼在BB430型密炼机中进行，转子转速为40 r·min-1，混炼工艺为：生胶→炭黑→小料、环烷油→混炼均匀，135 ℃（TBR）或140 ℃（PCR）排胶；二段混炼在BB305型密炼机中进行，转子转速为30 r·min-1，一段混炼胶中加入硫黄、氧化锌和促进剂，混炼均匀，105 ℃排胶。

1.5 性能测试

各项性能均按相应的国家或企业标准测试。

2 结果与讨论

2.1 理化分析

BIIR2828和BIIR2222的理化分析结果如表1所示。从表1可以看出，两种BIIR的理化性能处于同等水平，且符合企业标准要求。

表1 两种BIIR的理化分析结果

2.2 小配合试验

2.2.1 硫化特性

TBR和PCR小配合试验胶料的硫化特性分别如表2和3所示。

从表2可以看出：与1#配方胶料相比，2#和3#配方胶料的门尼焦烧时间和t90延长，FL，Fmax和Fmax－FL减小；随着BIIR2828用量的增大，胶料的门尼焦烧时间和t90延长，操作安全性提高，流动性改善，交联密度减小。

表2 TBR小配合试验胶料的硫化特性

从表3可以看出，与4#配方胶料相比，5#配方胶料的门尼焦烧时间延长，FL，Fmax和t90相当，交联密度和硫化速率相差不大。

表3 PCR小配合试验胶料的硫化特性

2.2.2 物理性能

TBR和PCR小配合试验硫化胶的物理性能分别如表4和5所示。

表4 TBR小配合试验硫化胶的物理性能

从表4可以看出：与1#配方硫化胶相比，2#配方硫化胶的物理性能相当；3#配方硫化胶的拉断伸长率增大，撕裂强度减小。

从表5可以看出，与4#配方硫化胶相比，5#配方硫化胶的拉断伸长率增大，其他性能相当。

表5 PCR小配合试验硫化胶的物理性能

2.2.3 气密性

TBR和PCR小配合试验胶料的气密性分别如表6和7所示。

从表6和7可以看出，以国产BIIR等量替代50%进口BIIR，胶料的气密性较好，替代100%进口BIIR时，胶料的气密性变化不大。

表6 TBR小配合试验胶料的气密性

表7 PCR小配合试验胶料的气密性

2.3 大配合试验

2.3.1 硫化特性和物理性能

TBR和PCR大配合试验胶料的硫化特性和物理性能分别如表8和9所示。

表8 TBR大配合试验胶料的硫化特性和物理性能

表9 PCR大配合试验胶料的硫化特性和物理性能

从表8和9可以看出，大配合试验结果与小配合试验结果基本一致。

2.3.2 气密性

TBR和PCR大配合试验胶料的气密性分别如表10和11所示。

表10 TBR大配合试验胶料的气密性

从表10和11可以看出，以国产BIIR等量替代50%进口BIIR，胶料的气密性较好。

表11 PCR大配合试验胶料的气密性

2.4 工艺和成品性能

采用大配合试验配方胶料进行压延、成型和硫化等后工序现场生产，试制若干条试验轮胎。结果表明：试验配方胶料的挤出压延生产正常，半成品部件挤出压延表面光滑平整、尺寸稳定，粘性均满足现场生产工艺要求；成型和硫化工艺正常，试验配方半成品接头粘性和胎坯挺性良好。

采用大配合试验配方胶料试制成品轮胎，并按照相应的国家标准进行耐久性试验。结果表明，成品轮胎的耐久性能符合国家标准要求。

3 结论

（1）国产BIIR2828的理化性能与进口BIIR2222相当，且符合企业标准要求。

（2）在TBR和PCR气密层胶中以国产BIIR2828等量替代50%进口BIIR2222，胶料的门尼焦烧时间延长，物理性能相当，气密性提高，工艺性能较好，成品轮胎耐久性能达到国家标准要求。