粘合补强剂RF-90A在全钢载重子午线轮胎胎体胶中的应用

朱之锋，刘瑞强，张明艳

（青岛中科华瑞纳科技有限公司，山东 青岛 266000）

拥有刚性带束层和胎圈以及柔软胎体的全钢载重子午线轮胎性能优异，胎体作为其主要部件起着承受轮胎内压、缓冲路面冲击振动的作用，因此要求胎体有足够高的强度，其一方面取决于胎体钢丝帘线的强度和密度，另一方面取决于橡胶-钢丝的粘合性能[1-3]。胎体钢丝胶料不但自身要有足够高的强度，还要将坚硬的钢丝帘线与柔软的橡胶结合在一起，因此提高橡胶-钢丝的粘合性能一直是载重子午线轮胎制造的关键技术之一[4-6]。为提高胶料与钢丝帘线的粘合性能，通常在胎体胶料中加入间苯二酚或间苯二酚-甲醛预缩合树脂、粘合剂RA或HMT、钴盐等粘合体系助剂[7-10]。

粘合补强剂RF-90A是一种由反应型烃类中分子、纳米二氧化硅、硼类化合物等粘合及耐老化的特殊功能材料，采用气相法白炭黑工艺，通过原位复合、弱键悬浮、活性包覆及粒径扩大技术制备的一种多功能新材料。添加粘合补强剂RF-90A的半成品部件自粘性好，且外观光鲜平滑；可提高硫化胶拉伸强度以及橡胶-钢丝的初始粘合力与老化后粘合力，从而提高成品轮胎的高速和耐久性能，并减少轮胎肩空、脱层等质量问题。

本工作研究粘合补强剂RF-90A在全钢载重子午线轮胎胎体胶中的应用。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），STR20，泰国产品；炭黑，江西黑猫炭黑股份有限公司产品；间苯二酚-甲醛树脂，华奇（张家港）化工有限公司产品；粘合补强剂RF-90A，青岛中科华瑞纳科技有限公司产品。

1.2 配方

NR 100，炭黑 55，氧化锌 8，防老剂 3.5，硫化体系 5.9，间苯二酚-甲醛树脂 1.5，钴盐 0.8，粘合剂RA-65 3.5，粘合补强剂RF-90A 变量。

1#—4#配方的粘合补强剂RF-90A用量分别为0，5，10，15份。

1.3 主要设备和仪器

1.7 L本伯里密炼机，日本神户制钢公司产品；GK400N型和GK255N型密炼机，益阳橡胶塑料机械集团有限公司产品；XK-160型开炼机，青岛科高橡塑机械装备有限公司产品；VSMV 100Lite型门尼粘度计和MFR 100Lite型无转子硫化仪，上海诺甲仪器仪表有限公司产品；TCS-2000型拉力试验机，高铁检测仪器（东莞）有限公司产品。

1.4 混炼工艺

1.4.1 小配合试验

小配合试验胶料混炼分3段进行，一段和二段混炼在1.7 L本伯里密炼机中进行，终炼在开炼机上进行，混炼工艺如下。

一段混炼：生胶→部分炭黑、粘合补强剂RF-90A→防老剂、氧化锌→排胶（温度为155 ℃）；二段混炼：一段混炼胶→剩余炭黑、间苯二酚-甲醛树脂、钴盐→排胶（温度为155 ℃）；终炼：二段混炼胶→硫黄、促进剂、粘合剂RA-65→下片（温度低于95 ℃）。

1.4.2 大配合试验

大配合试验胶料混炼分3段进行，一段和二段混炼在GK400N型密炼机中进行，终炼在GK255N型密炼机中进行，混炼工艺与小配合试验胶料基本相同。

1.5 性能测试

胶料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 理化分析

粘合补强剂RF-90A外观为灰色微珠状，理化性能如表1所示。

表1 粘合补强剂RF-90A的理化性能

2.2 小配合试验

小配合试验胶料性能如表2和3所示。

表2 小配合试验混炼胶硫化特性

表3 小配合试验硫化胶物理性能

从表2可以看出，与不采用粘合补强剂RF-90A的1#配方胶料相比，采用粘合补强剂RF-90A的2#—4#配方胶料门尼粘度基本无变化，门尼焦烧时间延长，即加工安全性较好，且硫化速度较快。

从表3可以看出：与1#配方胶料相比，2#—4#配方胶料的100%和300%定伸应力变化不大，密度、拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度总体略有提高，耐热老化性能较好；橡胶-钢丝老化前后的粘合性能明显提高，特别是3#配方胶料比1#配方胶料的粘合性能提高约10%。

2.3 大配合试验

根据小配合试验结果，选取综合性能较好的3#配方作为试验配方进行车间大配合试验，试验结果如表4和5所示。

表4 大配合试验混炼胶硫化特性

表5 大配合试验硫化胶物理性能

从表4和5可以看出：在大配合试验中，与生产配方胶料相比，试验配方胶料的门尼粘度较低，其他性能与小配合试验胶料试验结果基本一致。

2.4 工艺性能

在密炼车间生产时，试验配方胶料的炭黑等粉料容易混入，分散性良好，密炼机排胶结团性良好，生产的终炼胶片表面光滑，气孔少。在胎体钢丝帘布压延时，试验配方胶料的压延速度比生产配方胶料快，钢丝帘布表面光滑、气泡少，胎体胶料自粘性提高，成型时胎体与相邻部件的粘合性好。试验配方胶料制备的胎坯和成品轮胎均未出现外观质量问题。

2.5 成品性能

采用3#配方胶料作为试验配方胶料试制12R22.5无内胎全钢载重子午线轮胎，并按照国家标准进行室内耐久性测试，结果如表6所示。

表6 12R22.5轮胎耐久性测试结果

由表6可以看出，采用试验配方胶料制造的成品轮胎室内耐久性能比生产配方胶料制造的轮胎更优异。

3 结论

（1）添加粘合补强剂RF-90A胶料的加工安全性优异，硫化速度快。

（2）添加粘合补强剂RF-90A胶料的密度、拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度总体略有提高，耐热老化性能较好，橡胶-钢丝老化前后的粘合性能明显提高。添加10份粘合补强剂RF-90A胶料的综合性能较好。

（3）添加粘合补强剂RF-90A的胎体胶制造的成品轮胎室内耐久性能更优异。