异戊橡胶IR-80在全钢载重子午线轮胎胎面胶中的应用

王 坤，王晓雷

[双钱集团（新疆）昆仑轮胎有限公司，新疆 乌鲁木齐 831400]

轮胎消耗世界70%的天然橡胶（NR），而NR产量有限，因此轮胎企业积极寻找NR的替代品。NR中顺式-1，4-聚异戊二烯含量大，且NR主分子链规整度高，结晶性能优，相对分子质量大且分布宽，凝胶含量大[1-2]。异戊橡胶是综合性能最接近NR的合成橡胶[3-5]。

我公司地处中国最西部，70%以上的NR依赖进口，运输成本非常高，且运输周期长。克拉玛依市天利恒华石化有限公司生产的异戊橡胶IR-80（以下简称IR-80）综合性能较好，且该公司与我公司同在新疆，距离较近，运输成本大大降低，同时能降低我公司的原材料库存。本工作主要研究IR-80在全钢载重子午线轮胎胎面胶中的应用。

1 实验

1.1 原材料

IR-80，克拉玛依市天利恒华石化有限公司产品；NR，STR20，泰国产品；炭黑N234，嘉峪关大友嘉能化工有限公司产品；白炭黑955MP，无锡恒亨白炭黑有限责任公司产品；氧化锌（纯度99.7%）、硬脂酸、防老剂6PPD、防老剂TMQ、偶联剂Si69、硫黄和促进剂均为市售工业品。

1.2 配方

胎面胶配方见表1。

表1 胎面胶配方 份

1.3 主要设备和仪器

XK-150型开炼机，广东湛江机械厂产品；F370型和F270型密炼机，大连橡胶塑料机械股份有限公司产品；MDR2000E型无转子硫化仪和T2000型电子拉力机，美国阿尔法科技有限公司产品；VSMV-100B型门尼粘度计，上海诺甲仪器仪表有限公司产品；DIN磨耗测试仪和RH-2000型橡胶压缩生热试验机，中国台湾高铁检测仪器有限公司产品。

1.4 混炼工艺

小配合试验胶料在开炼机上混炼，加料顺序为：生胶→氧化锌、防老剂等小料→炭黑和白炭黑→下片→停放→硫黄和促进剂→下片，停放。

大配合试验胶料采用3段混炼，一段混炼在F370型密炼机中进行，初始转子转速为55 r·min-1，压砣压力为0.6 MPa，混炼工艺为：生胶→压压砣（20 s）→部分炭黑、白炭黑及小料→压压砣至145 ℃→提压砣，保持10 s（转子转速调至25 r·min-1）→排胶（156 ℃）；二段混炼在F370型密炼机中进行，初始转子转速为50 r·min-1，压砣压力为0.6 MPa，混炼工艺为：一段混炼胶和剩余炭黑→压压砣（40 s）→提压砣，保持10 s（转子转速调至20 r·min-1）→排胶（153 ℃）；三段混炼在F270型密炼机中进行，初始转子转速为40 r·min-1，压砣压力为0.4 MPa，混炼工艺为：二段混炼胶、硫黄和促进剂→压压砣（25 s）→提压砣→压压砣（40 s）→提压砣，保持10 s（转子转速调至20 r·min-1）→排胶（118 ℃）。

为了保证试验结果的准确性，采用同批次原材料，试验配方和生产配方胶料在同一班次先后在同一台密炼机中混炼。

1.5 性能测试

胶料各项性能按照相应的国家标准进行测试。成品轮胎耐久性能按企业标准进行测试。

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，试验配方胶料门尼粘度增大，门尼焦烧时间延长，硫化仪数据中各时间均延长，这是由于IR-80门尼粘度较NR稳定，相对分子质量分布窄；试验配方胶料的定伸应力降低，拉断伸长率提高，拉伸强度、压缩疲劳温升和DIN磨耗量相当。

表2 小配合试验结果

2.2 大配合试验

大配合试验结果如表3所示。

从表3可以看出，大配合试验结果与小配合试验结果基本一致，试验配方胶料门尼粘度较大，硫化仪数据中各项时间均延长，定伸应力相对偏低，其他性能接近。

表3 大配合试验结果

2.3 工艺性能

试验配方胶料混炼工艺性能较好，排胶后没有出现散料的情况，下片后胶料表面光滑。

试验配方胶料挤出温度与生产配方胶料相当，挤出胎面半成品表面光滑、无麻面、无破边，没有出现断料等现象，尺寸变化小，挤出胎面气孔率没有差异。

在胎面胶中使用15份IR-80等量替代NR可改善混炼和挤出工艺性能。

2.4 成品性能

使用试验配方和生产配方制备12.00R20 18PR KT269全钢载重子午线轮胎，成品轮胎耐久性能按企业标准进行测试，测试条件为：充气压力830 kPa，额定负荷3 750 kg，速度55 km·h-1，室温35 ℃。按照国家标准要求试验47 h后，每10 h行驶速度增大5 km·h-1，负荷增大10%，直至轮胎损坏为止。

成品轮胎耐久性试验结果如表4所示。由表4可见，试验轮胎的耐久性能略优于生产轮胎。

表4 成品轮胎耐久性试验结果

2.5 成本分析

按市场价格计算，在全钢载重子午线轮胎胎面胶中使用15份IR-80等量替代NR，生产成本下降0.1元·kg-1，同时IR-80产地较近，运输费用大幅降低，具有良好的经济效益。

3 结论

在全钢载重子午线轮胎胎面胶中使用15份IR-80等量替代NR，可延长胶料焦烧时间，改善混炼和挤出工艺性能，在保证硫化胶物理性能和成品轮胎耐久性能的同时可降低生产成本。试验轮胎自2018年投入使用后，未出现胎面胶掉块或者不耐磨的现象，市场反馈良好。