硫化活性剂BL-1在全钢载重子午线轮胎胎冠胶中的应用

周 重

（山东永盛橡胶集团有限公司，山东 东营 257335）

近年来，全钢载重子午线轮胎原材料价格不断攀升，导致轮胎企业生产运营压力不断加大[1]。2020年下半年有几十家轮胎企业陆续发布价格上涨通知，涨幅基本在2%～5%之间。因此，降低轮胎成本是配方设计技术人员需要重点考虑的问题。

高分散硫化活性剂BL-1与普通氧化锌相比，具有明显的价格优势，等量替代普通氧化锌时在保证轮胎品质的前提下可显著降低成本，同时可降低胶料中的锌含量，有利于环保[2-6]。

本工作主要探讨硫化活性剂BL-1在全钢载重子午线轮胎胎冠胶中的应用效果。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），牌号SMR20，马来西亚产品；硫化活性剂BL-1，扬州巴龙再生资源开发有限公司产品；炭黑N234，龙星化工股份有限公司产品；白炭黑，山东联科科技股份有限公司产品。

1.2 配方

生产配方：NR 100，炭黑N234 43，白炭黑10，普通氧化锌 4，硬脂酸 2，芳烃油 3，防老剂RD 1.5，防老剂4020 1.5，硫黄 1.7，促进剂TBBS 1.4，其他 3。

试验配方：除用硫化活性剂BL-1等量替代普通氧化锌外，其他组分和用量均不变。

1.3 主要设备和仪器

XK-160型开炼机和XLB-Q600×600×3型平板硫化机，上海第一橡胶机械厂有限公司产品；GK400型和GK255型密炼机，益阳橡胶塑料机械集团有限公司产品；MDR2000型硫化仪、MV2000型门尼粘度仪和T2000型拉力机，美国阿尔法科技有限公司产品；Φ250/Φ150型双复合挤出机，桂林天河橡胶机械有限公司产品；TJR-2TB（Y）型双工位机床耐久试验机，天津久荣车轮技术有限公司产品。

1.4 试样制备

小配合试验胶料在XK-160型开炼机上混炼，加料顺序为：生胶→氧化锌、硬脂酸和防老剂等→炭黑→芳烃油→硫化剂和促进剂→下片。

大配合试验胶料采用2段混炼工艺。一段混炼在GK400型密炼机中进行，二段混炼在GK255型密炼机中进行。一段混炼转子转速为43 r·min-1，混炼工艺为：生胶、氧化锌、硬脂酸、防老剂等小料→炭黑（55 s）→提压砣，芳烃油（25 s）→清扫→压压砣（45 s或160 ℃）→排胶。二段混炼转子转速为18 r·min-1，混炼工艺为：一段混炼胶、硫化剂和促进剂（40 s）→清扫→压压砣（30 s）→清扫→压压砣（30 s或100 ℃）→排胶。

1.5 性能测试

胶料各项性能均按相应国家标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 理化分析

硫化活性剂BL-1和普通氧化锌的理化性能对比如表1所示。

表1 硫化活性剂BL-1和普通氧化锌的理化性能对比

从表1可以看出，与普通氧化锌相比，硫化活性剂BL-1的锌含量明显减小，硫化活性剂BL-1的质量比相同体积普通氧化锌小，有利于环保及全钢载重子午线轮胎的轻量化设计。

2.2 小配合试验

2.2.1 硫化特性

小配合试验胶料的硫化特性如表2所示。

从表2可以看出，试验配方胶料的门尼粘度较生产配方胶料提高，对胶料的流动性稍有影响，但在技术接受范围内。t90缩短，硫化速度加快。

表2 小配合试验胶料的硫化特性

2.2.2 物理性能

小配合试验胶料的物理性能如表3所示。

表3 小配合试验胶料的物理性能

从表3可以看出，老化前后的硬度、定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率、拉断永久变形、撕裂强度和磨耗量等均相当，说明在全钢载重子午线轮胎胎冠胶中采用硫化活性剂BL-1等量替代普通氧化锌是可行的。

2.3 大配合试验

2.3.1 硫化特性

大配合试验胶料的硫化特性如表4所示。

表4 大配合试验胶料的硫化特性

2.3.2 物理性能

大配合试验胶料的物理性能如表5所示。

表5 大配合试验胶料的物理性能

从表4和5可以看出，大配合试验结果与小配合试验结果基本一致。

2.4 工艺性能

对生产配方和试验配方胶料分别在挤出工序进行工艺性能对比。结果表明，在挤出试验配方胶料时，双复合挤出机的电流与挤出生产配方胶料的电流差异不大，半成品表面光滑、尺寸稳定、无烂边现象。说明试验配方胶料可以满足生产工艺要求。

2.5 成品轮胎耐久性能

采用生产配方和试验配方胶料各生产了一批11.00R20全钢载重子午线轮胎，并按GB/T 4501—2016《载重汽车轮胎性能室内试验方法》进行耐久性试验。成品轮胎耐久性能试验结果见表6。

GB/T 4501—2016规定轮胎耐久性试验累计行驶时间超过47 h即为合格品，超过77 h即可达到优级品要求。从表6可以看出，试验轮胎和生产轮胎的耐久性能相当，均达到优级品水平。

表6 成品轮胎耐久性能

2.6 成本分析

每吨高分散硫化活性剂BL-1的价格比普通氧化锌低约1 000元，每年在胎冠胶中约使用730 t普通氧化锌。如果采用高分散硫化活性剂BL-1等量代替普通氧化锌生产胎冠胶，一年节省约73万元，能显著降低轮胎成本。

3 结语

在全钢载重子午线轮胎胎胎冠胶中采用硫化活性剂BL-1等量替代普通氧化锌，试验配方胶料的硫化特性和老化前后的物理性能与生产配方胶料相当，且满足生产工艺要求，成品轮胎的耐久性能达到相应国家标准要求。胶料中锌含量大幅减小，有利于环保，同时降低生产成本。