高层级农业轮胎胎面胶配方的优化

姚 舫

（徐州徐轮橡胶有限公司，江苏 徐州 221011）

随着大型农业机械的发展，高层级农业轮胎的应用越来越广泛。与低层级农业轮胎相比，高层级农业轮胎的承载质量更大，充气压力更高，轮胎冠部花纹块根部受到的伸张应力更大，在热氧及强光照射的作用下，花纹块根部更容易出现龟裂；同时，由于轮胎的承载质量较大，对其耐磨性能要求也更高。因此，高层级农业轮胎应具备良好的耐龟裂性能和耐磨性能[1-5]。

本工作针对高层级农业轮胎存在的冠部龟裂和不耐磨等问题，对其胎面胶配方进行优化，取得了较好效果，现将有关情况介绍如下。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），SVR20，越南产品；丁苯橡胶（SBR），牌号1502和1500E，中国石油抚顺石化分公司产品；炭黑N220，龙星化工股份有限公司产品；粘合树脂，聊城金歌合成材料有限公司产品。

1.2 配方

试验配方和生产配方见表1。

表1 试验配方和生产配方 份

1.3 主要设备和仪器

XSM-1.5型智能实验室密炼机，青岛科高橡塑机械有限公司产品；GK270型密炼机和Φ660型开炼机，大连橡胶塑料机械有限公司产品；25 t平板硫化机，上海第一橡胶机械厂产品；TCS-2000型电子拉力试验机，高铁检测仪器（东莞）有限公司产品。

1.4 试样制备

1.4.1 小配合试验

胶料分两段混炼。一段混炼在小型智能实验室密炼机中进行，转子转速为45 r·min-1，混炼工艺为：生胶破胶1 min→加入小料→压压砣保持25 s→加入炭黑和操作油→压压砣保持1 min→提压砣保持10 s→压压砣→混炼温度达到160 ℃后排胶；二段混炼在开炼机上进行，混炼工艺为：加入一段混炼胶至包辊→加硫黄和促进剂→吃净粉剂→左右割胶3次→辊距调至4 mm→胶料薄通打卷6次后下片。

1.4.2 大配合试验

胶料采用一次法混炼工艺。母胶混炼在GK270型密炼机中进行，转子转速为45 r·min-1，混炼工艺为：生胶和小料→提压砣保持10 s→加2/3炭黑→压压砣保持20 s→加1/3炭黑→压压砣保持30 s→加操作油→压压砣保持25 s→提压砣保持10 s→压压砣保持20 s→提压砣→压压砣→混炼温度达到155 ℃后排胶。母胶从密炼机排出后移至1#Φ660型开炼机，混炼1 min→温度降到130 ℃→移至2#Φ660型开炼机→混炼280 s→温度降到105 ℃→加硫黄和促进剂→继续混炼400 s后排胶。

1.5 性能测试

各项性能均按照相应的国家标准进行测试。

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。

表2 小配合试验结果

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焦烧时间略有延长，FL和Fmax增大；硫化胶的阿克隆磨耗量减小，耐磨性能提高，老化后试验配方胶料的性能保持率增大，耐老化性能提高。

2.2 大配合试验

大配合试验结果如表3所示。

表3 大配合试验结果

从表3可以看出，试验配方胶料的耐磨性能和耐老化性能均优于生产配方胶料，与小配合试验结果保持一致。

2.3 成品轮胎性能

分别采用试验配方和生产配方胶料制备12.00－18 12M8轮胎，并进行成品轮胎性能测试。

2.3.1 耐臭氧老化性能

取成品轮胎胎面胶进行耐臭氧老化试验。试验条件为40 ℃×72 h，试样拉伸20%，臭氧质量分数为50×10-8。试验结果如下：生产配方胶料表面出现裂口，裂纹最长为4.52 mm；试验配方胶料未出现裂口，耐老化性能明显提高。

2.3.2 耐龟裂性能

将成品轮胎按标准充气压力进行充气，露天放置进行暴晒试验，试验结果如表4所示。

从表4可以看出，经过夏季露天暴晒后，试验轮胎的耐龟裂性能明显优于生产轮胎。

表4 成品轮胎的充气露天暴晒试验结果

2.3.3 耐磨性能

将成品轮胎进行装车试验，轮胎耐磨性能试验结果如表5所示。

表5 成品轮胎的耐磨性能测试结果

从表5可以看出，轮胎经过3个月的装车验证，试验轮胎的花纹磨损率明显减小，耐磨性能提高。

3 结语

通过对高层级农业轮胎胎面胶配方的优化设计，我公司高层级农业轮胎的耐臭氧老化、耐龟裂和耐磨性能均显著提升，大幅减小了轮胎的质量退赔率，进一步巩固了我公司农业轮胎产品在市场上的领先地位。