环保塑解剂DBD用量对全钢载重子午线轮胎胎体胶性能的影响

刘 岩，曹学良，孙学杰，陈雪梅

（山东玲珑轮胎股份有限公司，山东 招远 265400）

环保塑解剂2，2′-二苯甲酰胺基二苯基二硫化物（以下简称塑解剂DBD）是一种通用型复合化学塑解剂，具有气味小、无毒、活性高的特点，由于不含五氯硫酚，符合现代橡胶加工的绿色、环保要求[1]。塑解剂DBD在生胶塑炼过程中的增塑作用表现为：一是增塑剂本身受热、氧的作用分解成自由基，使橡胶分子发生氧化降解；二是封闭塑炼时橡胶分子链断链的端基失去活性，阻止其重新键合，因而可有效降低生胶的门尼粘度，缩短塑炼时间，同时降低能耗[2-3]。

本工作主要研究塑解剂DBD用量对全钢载重子午线轮胎胎体胶性能的影响。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），SMR20，马来西亚产品；炭黑N326，上海卡博特化工有限公司产品；塑解剂DBD，牌号Renacit10，德国朗盛化学公司产品。

1.2 试验配方

NR 100，炭黑N326 45，塑解剂DBD 变量，硫化活性剂 4.2，其他 26.2。

1.3 主要设备和仪器

BB430型和BB270型密炼机，日本神户制钢公司产品；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；S型四辊压延机，日本IHI公司产品；橡胶炭黑分散度测定仪，北京万汇一方科技发展有限公司产品；万能材料试验机，美国英斯特朗公司产品；动态力学分析仪，德国GABO公司产品。

1.4 试样制备

胶料采用三段混炼工艺，一段和二段混炼在BB430型密炼机中进行，塑解剂、NR和炭黑在一段加入，除硫黄和促进剂外，其他小料均在前两段中加入；终炼在BB270型密炼机中进行。混炼胶在电加热平板硫化机上硫化，硫化条件为168 ℃×10 min。

1.5 性能测试

各项性能均按相应的国家标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 门尼粘度和门尼焦烧时间

塑解剂DBD用量对胶料门尼粘度和门尼焦烧时间的影响如表1所示。

从表1可以看出，随着塑解剂DBD用量的增大，胶料的门尼粘度减小，当塑解剂DBD用量小于0.2 份时，胶料的门尼粘度明显减小，随着DBD用量的增大，胶料的门尼粘度略有减小。

表1 塑解剂DBD用量对胶料门尼粘度和门尼焦烧时间的影响

由于塑解剂DBD在受热、氧作用下分解的产物中含有2-苯基苯并噻唑，其能促进胶料的硫化，因此随着塑解剂DBD用量的增大，胶料的门尼焦烧时间呈缩短趋势。

2.2 硫化特性

塑解剂DBD用量对胶料硫化特性（168 ℃）的影响如表2所示。

表2 塑解剂DBD用量对胶料硫化特性的影响

从表2可以看出，随着塑解剂DBD用量的增大，胶料的FL减小，t90缩短。

2.3 物理性能

塑解剂DBD用量对硫化胶物理性能的影响如表3所示。

表3 塑解剂DBD用量对硫化胶物理性能的影响

从表3可以看出：随着塑解剂DBD用量的增大，硫化胶的拉伸强度和拉断伸长率先增大后减小，这是因为适量的塑解剂有利于橡胶分子链的断裂和炭黑分散，增大了炭黑的补强效果；随着塑解剂DBD用量的继续增大，生胶分子链断裂速度更快，相对分子质量降幅更大[4]，因此胶料的拉伸强度和拉断伸长率逐渐减小。

橡胶与钢丝帘线的粘合力是胎体胶重要的性能指标，粘合力差会导致钢丝帘线与橡胶分离，造成轮胎寿命缩短及安全隐患，塑解剂用量影响硫化胶与钢丝帘线的粘合力[5]。从表3可以看出，随着塑解剂DBD用量的增大，硫化胶与钢丝帘线之间的粘合力呈下降趋势。

2.4 炭黑分散性

塑解剂DBD用量对胶料炭黑分散性的影响如表4所示。

表4 塑解剂DBD用量对胶料炭黑分散性的影响

从表4可以看出：当塑解剂DBD用量不大于0.2份时，炭黑分散度和分散等级随塑解剂DBD用量的增加而增大；随着塑解剂DBD用量的继续增大，炭黑分散度和分散等级变化不大。这是因为添加适量的塑解剂可以有效促进橡胶分子链断裂，减小生胶相对分子质量，提高橡胶与炭黑的结合作用。

2.5 动态力学性能

硫化胶的温度扫描可以模拟轮胎在行驶过程中的滚动阻力，从而表征轮胎的使用性能。损耗因子（tanδ）越大，胶料的生热越大[6]。加入塑解剂可以提高胶料的可塑性，有利于提高小料和补强剂的分散性。塑解剂DBD用量对硫化胶tanδ的影响如表5所示。

从表5可以看出，与不加塑解剂的硫化胶相比，添加塑解剂DBD的硫化胶60 ℃时的tanδ减小，滚动阻力降低。

表5 塑解剂DBD用量对硫化胶tanδ的影响

2.6 工艺性能

采用S型四辊压延机，1#和4#辊筒温度为70℃，2#和3#辊筒温度为75 ℃，生产的帘布厚度为2.1 mm，压延设定速度为35 m·min-1。

当塑解剂DBD用量在0.2份以内时，压延工艺正常，钢丝帘布状态良好；随着塑解剂DBD用量的进一步增大，胶料的粘度减小，流动性增大，帘布出现粘辊问题，将压延速度由35 m·min-1调整到30 m·min-1，粘辊问题得到改善。

2.7 成品性能

采用不同塑解剂DBD用量的胎体胶生产12R22.5 16PR 150/147M C600轮胎，并按照GB/T 4501—2016进行耐久性试验。当塑解剂DBD用量分别为0，0.1，0.2，0.3和0.4份时，成品轮胎的累计行驶时间分别为107.3，110.5，113.8，111.2和100.3 h，均通过试验，且达到了国家标准要求。

3 结论

（1）随着塑解剂DBD用量的增大，胶料的门尼粘度减小，门尼焦烧时间缩短，硫化速度减小，硫化胶的拉伸强度和拉断伸长率先增大后减小，粘合力呈下降趋势。

（2）与未加塑解剂的胶料相比，添加塑解剂DBD的胶料炭黑分散性提高，60 ℃时的tanδ减小，滚动阻力降低。

（3）采用不同塑解剂DBD用量胎体胶生产的成品轮胎耐久性能均满足国家标准要求。