低滚阻改性剂YG-G300在航空轮胎胎圈护胶中的应用

周宝珍，刘 峰，金学云，刘忠伟，丁翠柳，高 婷，孙学杰

（山东玲珑轮胎股份有限公司，山东 招远 265400）

胎圈护胶位于轮胎的胎圈部位，作为胎圈部位的保护层与轮辋直接接触，传递来自轮辋与胎体的应力，防止胎圈与轮辋接触部分因经受反复伸张和压缩应变而磨损，起保护胎圈的作用。因此要求胎圈护胶具有较高的硬度、优异的耐磨性能以及较低的生热等。胎圈护胶的性能对轮胎的使用寿命起着举足轻重的作用。

航空轮胎作为飞机与地面接触的唯一部件，是飞机在地面上的最主要的操纵系统。航空轮胎承载负荷，向跑道传递制动力并为转向提供侧向力、缓冲飞机在起飞、降落和滑行时产生的巨大的震动力和冲击力以及辅助飞机在地面上的滑行，具有充气压力和速度高、负荷和冲击力大以及生热高等特点。航空轮胎使用条件十分苛刻[1-4]，对胎圈护胶性能的要求较普通轮胎更高，尤其需要胎圈护胶具有优异的耐高温性能。

目前，关于轿车轮胎、全钢载重子午线轮胎及工程机械轮胎的胎圈护胶配方的研究报道相对较多[5-11]，关于航空轮胎胎圈护胶配方的研究相对较少。低滚阻改性剂YG-G300（简称YG-G300）可以将炭黑与橡胶之间的物理吸附改变为化学键吸附，提高炭黑-橡胶之间的作用力，从而提高炭黑-橡胶在高温下的稳定性，降低炭黑补强胶料对高温的敏感性。本工作研究YG-G300在航空轮胎胎圈护胶中的应用。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），RSS1#，泰国泰华树胶有限公司产品；顺丁橡胶（BR），牌号9000，中国石化齐鲁石油化工公司产品；炭黑N330，上海卡博特化工有限公司产品；YG-G300，台州市黄岩东海化工有限公司产品。

1.2 配方

试验配方（用量/份）：NR 40，BR 60，炭黑N330 80，氧化锌 4，硬脂酸 3，防老剂 6，YG-G300 变量，其他 16。

1.3 主要设备和仪器

GKl.5N型密炼机，德国克虏伯公司产品；Ф160 mm×320 mm开炼机，烟台橡胶机械厂产品；MDR2000型无转子硫化仪和MV2000型门尼粘度仪，美国阿尔法科技有限公司产品；P-200-2PCD型平板硫化机，中国台湾磐石油压工业股份有限公司产品；DKD-K-1680l型自动硬度计，德国Bareiss公司产品；Zwick/Roell 5109型拉力机和5109型弹性试验仪，德国Zwick Roell集团公司产品；EPLEXOR500N型动态粘弹谱分析仪，德国GABO公司产品；401A型热老化试验箱，江苏新真威试验机械有限公司产品；GT-7012-D型DIN磨耗试验机和GT-7012-A型阿克隆磨耗试验机，中国台湾高铁检测仪器有限公司产品。

1.4 试样制备

胶料采用两段混炼工艺混炼。一段混炼采用GKl.5N型密炼机，转子转速为60 r·min-1，混炼工艺为：生胶→炭黑→小料→排胶（165 ℃）；二段混炼在开炼机上进行，混炼工艺为：一段混炼胶→硫黄和促进剂→下片。

胶料在实验室停放至少8 h后在平板硫化机上进行硫化，条件为145 ℃×50 min。

1.5 性能测试

胶料各项性能均按照相应国家标准测试。

2 结果与讨论

2.1 YG-G300的理化性能

YG-G300的外观呈类白色或黄色片状，其理化性能按照GB/T 11409—2008《橡胶防老剂、硫化促进剂试验方法》进行测试，结果如下：熔点≥65.0 ℃，灰分质量分数 ≤28.0%，加热减量（60 ℃×2 h） ≤6.0%。

2.2 门尼粘度和硫化特性

YG-G300用量对胶料门尼粘度和硫化特性的影响如表1所示。

表1 YG-G300用量对胶料门尼粘度和硫化特性的影响

从表1可以看出：加入YG-G300后，胶料的门尼粘度、FL、Fmax和Fmax-FL增大，说明胶料的模量和交联密度升高，门尼焦烧时间略延长，硫化速度略减慢，tR3显著延长，表明胶料的抗硫化返原性能显著提高；随着YG-G300用量的增大，胶料的门尼粘度、FL和Fmax增大，tR3延长。

2.3 Payne效应

YG-G300用量对胶料损耗模量（G'）-应变曲线的影响如图1所示。

图1 YG-G300用量对胶料G'-应变曲线的影响

从图1可以看出，添加YG-G300后，胶料的Payne效应减弱，说明炭黑与橡胶之间的相互作用力增强。

2.4 物理性能

YG-G300用量对硫化胶物理性能的影响如表2所示。

表2 YG-G300用量对硫化胶物理性能的影响

从表2可以看出：添加YG-G300后，硫化胶的硬度、定伸应力和拉伸强度略提高，说明胶料抵抗外力变形的能力提高；拉断伸长率略降低；阿克隆磨耗量减小，DIN磨耗指数增大，表明胶料的耐磨性能提升；密度、撕裂强度和脆性温度相当；高温回弹值略提高，说明胶料生热降低；当YG-G300用量为2份时，胶料的综合物理性能较好；当YGG300用量为3份时，硫化胶的硬度、定伸应力、拉伸强度和耐磨性能继续提升不明显。

2.5 高温拉伸性能

将硫化胶在100 ℃×48 h条件下老化后，测试其在80 ℃下的高温拉伸性能。YG-G300用量对硫化胶高温拉伸性能的影响如表3所示。

表3 YG-G300用量对硫化胶高温拉伸性能的影响

从表3可以看出，加入YG-G300后，胶料高温下的定伸应力、拉伸强度和拉断伸长率提高，说明其耐高温性能提高，进一步证实了加入YG-G300后提高了炭黑-橡胶之间的作用力，增强了胶料的高温稳定性。YG-G300用量为2份时，胶料的耐高温性能最佳。

2.6 动态生热

YG-G300用量对胶料损耗因子（tanδ）-温度曲线的影响如图2所示。

图2 YG-G300用量对胶料tanδ-温度曲线的影响

从图2可以看出：添加YG-G300后，试验温度范围内胶料的tanδ减小，表明胶料的生热降低，这与高温回弹值测试结果一致；当YG-G300用量为3份时，胶料60 ℃时的tanδ值继续略有减小。

3 结论

（1）YG-G300作为一种新型助剂，可以增强炭黑-橡胶之间的作用力。

（2）在航空轮胎胎圈护胶中加入1～3份YGG300，胶料的门尼粘度、模量和交联密度增大，门尼焦烧时间略长，硫化速度略慢，抗硫化返原性能显著提高。

（3）在航空轮胎胎圈护胶中加入YG-G300，可以有效提高胶料的硬度、定伸应力、拉伸强度以及耐磨性能，降低胶料的生热，提高胶料的耐高温性能。当YG-G300用量为2份时，胶料的耐高温性能最优，同时综合物理性能较好。