液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP在全钢子午线轮胎配方中的应用

冉宇宁，陈 鑫

（贵州轮胎股份有限公司，贵州 贵阳 550008）

全钢子午线轮胎很多部位胶料要求硬度很高，为了在获得更高硬度的同时满足加工需求，通常采用10～20份有机树脂替代部分炭黑，胶料不仅可以获得更好的力学性能，还因树脂兼具软化剂和增塑剂功能[1]，可以降低加工温度，确保胶料混炼的安全性和质量均一性[2-6]。但采用传统补强树脂的胶料依然存在加工困难的情况。

酚醛树脂生产过程中，常加入不同的油改性剂以提高树脂在橡胶中的溶解性，从而增大树脂与橡胶之间的相容性，常用的油改性剂有妥尔油[7]和腰果油[8-10]。酚醛树脂SL-2101是妥尔油改性热反应型热塑性酚醛树脂；NC-360HP是以腰果油为原料聚合改性得到的一种聚合油，主要成分为腰果油酚醛树脂，两者均通过与亚甲基给予体交联反应生成三维结构，起到硫化胶增强和增硬效果。

本工作研究新型液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP在全钢子午线轮胎中的应用，并与全钢子午线轮胎常用酚醛树脂SL-2101进行对比。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），STR20，泰国普吉宏曼丽（橡胶）有限公司产品；炭黑N375，江西黑猫炭黑股份有限公司产品；酚醛树脂SL-2101，国内某公司产品；液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP，青岛克罗恩化学有限公司产品。

1.2 试验配方

1#配方：NR 100，炭黑N375 74，氧化锌/硬脂酸 6，环保芳烃油 3.4，防老剂 1.5，酚醛树脂SL-2101 10，硫黄、促进剂TBBS和防焦剂5.9，HMT-80 1.25，其他 3。

2#配方：采用液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP等量替代1#配方中的酚醛树脂SL-2101，其余同1#配方。

1.3 主要设备和仪器

C型3 L密炼机和F-270型密炼机，美国法雷尔公司产品；PX-420型密炼机，意大利Pomini公司产品；LJ-150型开炼机，青岛巨融机械技术有限公司产品；LP6000型平板硫化机，德国MonTech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；XHS型邵尔橡塑硬度计，上海六菱仪器厂产品；T2000E型电子拉力机，北京友深电子仪器有限公司产品；EPH-50型橡胶回弹仪，英国SATRA技术中心Hampden测试仪器公司产品。

1.4 混炼工艺

1.4.1 小配合试验

小配合试验胶料采用两段混炼工艺。一段混炼在3 L密炼机中进行，转子转速为80 r·min-1，混炼工艺为：生胶和小料→压压砣→提压砣→炭黑、油料→压压砣→提压砣（温度为120 ℃）→压压砣→排胶（温度为155 ℃）；终炼在LJ-150型开炼机上进行，混炼工艺为：一段混炼胶→硫黄、促进剂和HMT-80→薄通6次→打2个卷后下片。

1.4.2 大配合试验

“以市场为导向的价值评估方式是对以往专家评审方式的有益补充，科技成果进入市场，才能实现商业价值。”云南电网公司副总工程师吴毅认为，让有价值的科技产品及时循环起来，实现管制性业务与竞争性业务、各单位间的共享，实现价值循环的平衡，进而打造出价值开放的平台，创造合作共赢的良好氛围。

大配合试验胶料采用两段混炼工艺。

一段混炼在PX-420型密炼机中进行，转子转速为50 r·min-1，压砣压力为0.55 MPa。先将NR塑炼，出片冷却。1#配方胶料混炼工艺为：塑炼胶和小料→全部炭黑→压压砣→提压砣加油料（60 s）→压压砣→保持10 s→提压砣→保持15 s→压压砣→排胶（120 s，165 ℃）。2#配方胶料混炼工艺为：塑炼胶和部分小料→全部炭黑→压压砣→保持25 s→开门加NC-360HP→关门加油料→压压砣→保持20 s→提压砣→压压砣→排胶（130 s，165 ℃）。

终炼在F-270型密炼机中进行，加入硫黄、促进剂、防焦剂以及HMT-80，1#和2#配方终炼工艺相同。

1.5 性能测试

各项性能均按照相应国家标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 小配合试验

胶料的小配合试验结果如表1所示。

从表1可以看出，在加工性能方面，与采用酚醛树脂SL-2101的1#配方胶料相比，采用液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP的2#配方胶料的硫化速度更快，但焦烧安全性相当；初始门尼粘度和门尼粘度均有20%以上的降幅，同时门尼应力松弛率绝对值也提高11%，这都有利于降低胶料加工过程中的能耗和温升，并提高加工外观质量。采用液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP的2#配方胶料的抗硫化返原性提高，表明其耐老化性能优异。

表1 小配合试验结果

在物理性能方面，与采用酚醛树脂SL-2101的1#配方胶料相比，采用液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP的2#配方胶料的邵尔A型硬度、100%定伸应力、拉断伸长率和撕裂强度稍低，拉伸强度相当，但拉断永久变形下降率达33%；在生热性能方面，2#配方胶料的回弹值下降约6%。

2.2 大配合试验

2.2.1 加工性能

大配合试验胶料的混炼加工性能如表2所示。

表2 大配合试验胶料的混炼加工性能

从表2可以看出，与采用酚醛树脂SL-2101的1#配方相比，采用液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP的2#配方无论是一段混炼胶还是终炼胶的排胶温度和排胶能耗均稍低，同时快检门尼粘度也均有较大幅度的下降，更有利于加工。但由于本试验2#配方采用手动开门加液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP，导致了部分混炼时间的浪费，如若能在工厂批量生产中像芳烃油一样从密炼机内部称量、注入，就不会导致混炼效率的下降。

2.2.2 硫化特性和物理性能

大配合试验胶料的硫化特性和物理性能如表3所示。

表3 大配合试验胶料的硫化特性和物理性能

从表3可以看出，大配合试验胶料的硫化特性和物理性能等与小配合试验胶料在数值上存在一定差异，但采用液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP的2#配方胶料与1#配方胶料相比的性能差异变化趋势与小配合试验基本一致。

3 结论

与采用酚醛树脂SL-2101的胶料相比，采用液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP的胶料部分物理性能如硬度、定伸应力、拉断伸长率、撕裂强度和回弹值稍低，但其硫化速度更快，耐老化性能更好，拉断永久变形也更低，此外其最大优势在于可以极为有效地降低门尼粘度，提高高填充炭黑配方胶料的加工性能。