TPI／NR并用胶在全钢子午线轮胎胎面胶中的应用

橡胶

力工 应用口

弹体(2,(14性.OESMl CN—2)R HA20:C 2 IT66 I 5(ES ) 1~ 1 A O

T N I 用胶在全钢子午线 P/ R并轮胎胎面胶中的应用 *齐立杰，志超，宝琛一赵黄(岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室，东青岛 2 6 )青… 6 O 2 1

摘

要：反式 l4一异戊二烯 ( I/然橡胶 (对，聚 TP )天 NR)用胶体系配方进行优化。结果表明，并在

TP/ ( 5 8 )用胶体系中，入 2份芳烃油，.份硫化剂 D D,. INR 1/ 5并加 05 T M 15份抗返原剂 W Kg 1混炼胶 0,

硬度适中，于后续半成品的加 a; P/利 T INR并用胶的硫化特性基本不变，保持基本配方物理机械性 _F在能的基础上，有低生热性，异的耐磨性能和耐屈挠性能，低的滚动阻力，一种较为理想的全铜子具优较是午线轮胎胎面配合。

关键词：式反

l4聚异戊二烯；,一耐磨耗性能；张疲劳系数；面胶；缩温升伸胎压文章编号： 0—1I21)1 0 1 4 1 537(000 6 0 0{ 0

中图分类号： O 61 r 333 I 325文献标识码： T 3 .; Q 3.;- 3. 3 O A

轮胎在高速行驶过程中，由于全钢子午线轮

胎胎面胶与地面直接接触，因此应具有耐磨损和耐切割性能，并能传导车轮的牵引力和制动力，在花纹沟底部的基部胶，于缓冲地面传导的振动用和冲击，采用耐热、剪切橡胶，常耐天然橡胶 ( R) N具有优良的物理机械性能和动态性能，目前全钢子午线轮胎胎面胶配方多采用 NR或与丁苯橡胶

1实验部分 1 1原材料 .

N S , R: VR 3I越南产品； I青岛科大方泰 TP:

材料工程有限公司，式一1 4一构摩尔分数大反，结于 9, 8门尼粘度 E ‘] 8 .;黑 N2 4 MI0为 5 1炭 1 3:青岛德固萨化学有限公司；白炭黑：罗地亚 (岛)青白炭黑有限公司；其它原材料均为市售工业品。12实验配方 .

( B并用来满足其要求 l。 S R) 1 ]反式 1 4一异戊二烯 ( I又称人工合成，聚

TP )古塔波胶 ( tap rh b e)与普通 N或 Gut ec aRu b r, R顺式异戊橡胶 (R)有完全相同的化学组成， I具但

l基本配方 (量份 ) N 0,质： R 10氧化锌 4 ,A型助剂 2白炭黑 l,, 5炭黑 N 3 5硬脂酸 2微晶 2 45,,

分子链节为反式结构。TP硫化胶具有良好的动 I态疲劳性能，且与通用橡胶有很好的性能，少滞减后损失，降低滚动阻力和生热。王付胜等Ⅲ研 3]究表明， P/ T INR并用比为 2/ 0时，硫化胶具 08其有优异的物理机械性能和动态性能，虑到 T I考 P用量为 2 0份时，炼胶较硬，性较差。因此本混粘实验研究 TP/ R并用比为 1/ 5时，行配方 IN 58进优化，以期为 T I全钢子午线轮胎胎面胶中的 P在

蜡 15 i 92防焦剂 C P0 3防老剂 4 2 , .,S一6, T ., 0 03

防老剂 R ., D 2 5硫磺 15促进剂 N( S 1 ., )。 B2配方 (量份 ) T INR并用比为 1/ 5质： P/ 58, N 5 T I1,化锌 4 R 8, P 5氧，A型助剂 2白炭黑，l,黑 N2 45,脂酸 2微晶蜡 1 5 S一6 5炭 3 5硬， .,i 9 2防焦剂 C P 0 3防老剂 4 2,老剂 R , T ., 003防 D

2 5硫磺 1 5促进剂 N ) S1 ., ., (B 。3配方为 T INR( 5 8 ) P/ 1/ 5的优化配方 (质量份 ) NR 8, I 5氧化锌 4: 5 TP , 1,A型助剂 2白，炭黑 1, 5炭黑 N2 45,脂酸 2微晶蜡 1 5 S 3 5硬， ., i 6,焦剂 C .,老剂 4 2, 92防 TP 0 3防 0 03防老剂

应用打下基础。收稿日期：0 9 3 5 2 0—0—1

作者简介：立杰 ( 99 )男，南唐河人，士研究生，齐 17一，河硕 主要研究方向为高分子材料成型加工理论与工程。 *基金项目：家科技型中小企业技术创新基金国( C2 O7 621 7l 1 3 5) l6

R .5硫磺 2硫化剂 DT M .,进剂 D2,, D 0 5促N(B ,返原剂 wK 9 11 5芳烃油 2 ) S1抗 0 .,。

* *讯联系人通

橡胶

6

2

弹

性

体

第2 0卷

13仪器和设备 .

D MA动态分析：测试条件为频率 1, 0Hz升温速率 3C/ n测试温度范围为一8~1 0,￣ mi, O 0℃最大动态负荷为 2N, 最大振幅为 1 0 L采用双悬臂 2 m, t梁形变模式。

X一1 0型开炼机：海橡胶机械厂产品； K 6上 GT—M2 0 0 0一A型无转子硫化仪：台湾高铁科技股份有限公司产品； K2 0 M型门尼粘度仪： E 00台湾优肯科技股份有限公司产品； B型平板硫化 XL

机：岛第三橡胶机械厂产品；青 HS一1 0 0 T—R— TMO型硫化机：鑫电子设备科技 (佳深圳 )限公有司产品； AT一7 0 M型电子拉力实验机： 00台湾高铁科技股份有限公司产品； MZ一4 0 B型橡胶立 03

2结果与讨论2 1硫化特性对比 .

1 2、和 3配方的门尼粘度及硫化特性实验结果如表 1所示。表 1混炼胶门尼粘度及硫化特性

式疲劳实验机：阴市明珠实验机械厂产品； 江 GT—

RH一 0 0型压缩生热实验机： 20台湾高铁科技股

份有限公司产品； GT一7 1一A型阿克隆磨耗实 02验机：湾高铁科技股份有限公司产品；一台 GT71一 0 2 D型 DI磨耗实验机： N台湾高铁科技股份有限公司产品； M—I型摆式摩擦系数测定仪： B 江苏省沭阳智能仪器仪表研究所产品； DMA2 2 4型动态粘弹谱仪：国 Nezc德 tsh公司产品。14试样制备 .1 :基本配方；#: P/ )1 2 T INR并用比为 1/5 3 TP/ 5 8;#: INR

( )双辊开炼机辊温升至 1 5,入 TP 1将 0℃加 I

(58) 1/ 5的优化配方。

粉末，使其完全塑化后下片。

由表 l知， INR并用胶体系下， TP可 TP/当 I用量为 1 5份时，优化配方后，入硫化剂 D 经加 T—D, M胶料的焦烧时间、硫化时间比基本配方略正有延长，证了较好的加工时间，是由于加入保这

( )双辊开炼机辊温升至 7 2将 0℃,入塑化加后的 T INR, P、混炼胶包辊后，下列顺序加料：按 小料(氧化锌、脂酸、进剂 N ) S微晶蜡

、硬促 (B、防老剂 4 2、老剂 R、黑 N2 4芳烃油， 00防 D)炭 3,硫

D D后， T M形成部分单硫键和双硫键，效抑制胶有料的硫化返原；加入少量芳烃油，可作为软化剂既

磺、载体 D M,硫 TD薄通下片，放后的混炼胶在停2电加热平板硫化机上， 1 1℃硫化 2 i。 5t于 5 0r n a试样热空气老化条件：0 10℃×2 。 4h15性能测试 .

也是增塑剂，有利于炭黑的分散[, 5同时降低混炼]胶的硬度，于后续半成品的加工；入抗返原剂便加 WK9 1化学名称为 1 3一 (糠酰亚胺甲基 ) 0[,双柠

门尼粘度按 G/ 2 2 1 9 B T1 3 9 2测试；化特硫

苯]防止胶料在硫化后期产生返原现象，,以保证较好的物理机械性能和动态性能。优化配方的硫化

性用无转子硫化仪按 GB T1 5 4 1 9/ 6 8— 9 6测试，

振荡角度± 1;伸性能按 G/ 2- 1 9。拉 B T58 9 2测试；裂强度按 GB T 2 - 1 9撕/ 5 9 9 9测试，采用直角型试样沼 A型硬度按 G/ 3 - 1 9尔 B T5 1 9 9测试；磨耗性能按 GB T1 8 - 1 9测定；张疲劳测/ 61 9 1伸试按 GB T1 8 - 1 8/ 6 8 9 6测试，变为 1 0,应 0 频率

速率指数、一M 化不大，明对其硫化特性 M“变说影响不大，门尼粘度比基本配方有所增大。但2 2物理机械性能及动态性能对比 . 1 2、和 3配方的物理机械性能、态性能动实验结果如表 2所示。

为 3 0rmi,张次数为 2万次；缩温升试验 0/ n伸 5压

由表 2可知， INR并用胶体系下， T I TP/当 P

按 GB T18 - 19/ 6 7 93测试，冲程为 4 4 .5 mm,负荷为 1MP,度为 5 a温 5℃。

用量为 1时， 5份经优化配方后，0定伸应力、 30/ 9 6 扯断伸长率、张疲劳系数、挠性能、缩温升伸屈压和耐磨耗等性能均有较大提高。回弹性、伸强拉度和撕裂强度与基本配方相比变化不大。由于

湿摩擦指数在均匀洒水的水泥路面上测试，将

基本配方的湿摩擦指数定为 10将其它配方胶料 0,的湿摩擦系数实测值与第一个配

方胶料的湿摩擦系数实测值相比后乘以 10换算成湿摩擦指数表 0,示。湿摩擦指数越大，料的抗湿滑性越好。胶

T IN P/ R并用胶硫化后，存在少量残余结晶，因此硫化胶硬度较大，也同时保证了胶料具有优异但的耐磨性能。此外， INR并用胶在常温下的 TP/

橡胶

第 1期

齐立杰， . 1NR并用胶在全钢子午线轮胎胎面胶中的应用等 TP/

‘6 3

干摩擦指数基本不变，湿摩擦指数有所减小。表 2物理机械、动态性能对比

峰高，同时玻璃化转变峰变宽。表 4为、tn a的峰值以及 0℃和 6时 tn的数值。图 2和 O℃ a图 3为 T I NR并用胶温度与储能模量 ( ) P/ E和损耗模量 ( ) 曲线。

温度/℃图 1 T I R并用胶的温度一tn占曲线 P/ N a表 4 T IN PI R并用胶的 tn6 a

2 3老化性能对比 .

全钢子午线轮胎胎面因与空气直接接触，故

其必须具有优异的耐老化性能，本实验研究 T I P/ NR并用胶的老化性能，与 NR相对比。老化并后实验数据如表 3所示，由表 3可知，配方即 3

优化配方硫化胶的 3 0/伸应力、伸强度和 0定 9 5拉

扯断伸长率均优于基本配方，体见表 3具。表 3物理机械性能、态性能及老化性能对比动

温度/℃

1 )老化条件： 0 1 0℃× 2 4h。

24 D . MA测试

1 2、和 3硫化胶的 D MA曲线如图 1所刀。

由图 1知， 1可与配方相比，和 3 2配方即并用 1 5份 T I,O℃的 tn明显降低，明 P后 6 a表

胶料具有低生热性，动损失小；滚 0℃的 tn较 a

NR低，明其抗湿滑性能有所下降，与表 2中表均数据相一致。3配方即优化配方的峰值增大，峰宽变宽，可能是由于硫化胶中加入软化剂芳烃这

温度/℃

图 3 T IN P/ R并用胶的温度一E曲线

E是橡胶弹性的一项重要指标， 大说明 E越

油有利于白炭黑的分散，填料聚集体包容的橡被胶少，与玻璃化转变的橡胶多，参因而玻璃化转变

橡胶弹性越好；,示材料形变时转变成热的能 E表量损

耗。由图 2图 3可知，、 NR的 E和均较

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6 4

弹

性

体

第 2 O卷

大，优化配方后的 E和介于 NR和 T INR并 P/用胶之间。

( ) T INR并用胶硫化体系中，配方 3在 P/经优化后，胶料具有较好的耐老化性能。

3结

论

参

考

文献

( ) INR并用比为 1/ 5时加工性能较 1 TP/ 58好，炼胶外观质量光滑，放时由于 T I冷却混停 P结晶，使混炼胶挺性增加，有利于保持稳定的半成品尺寸。

[]贾毅.胶加工实用技术[]北京：学工业出版社， 1橡 M .化2 01 4 8 4 9 0, 6~ 6 . .

[]张殿荣， 2辛振祥.现代橡胶配方设计[ .京： M]北化学工业出版社 .0 1 4 l 7. 2 0 . 7~4 2

[]宋景社，宝琛，汝良， .反式一 14 3黄范等含，一聚异戊二烯的轮胎胶料的加工和使用性能 _]轮胎工业，9 9 1 ( )8 J. i9,9 1:~1 . 2

( )在 T INR并用胶硫化体系中，加入 2 P/ 0 5 D M,2份芳烃油， . .份 TD 1 5份抗返原剂 WK9 1 2硫磺时，料焦烧时间延长，利于 0,份胶有

[]王付胜， 4杜爱华，黄宝琛.反式 14一，聚异戊二烯的性能及其在轮胎中的应用 _]橡胶工业，0 5 (2:6￣74 J. 20,5 )7 2 6.[]杨清芝. 5橡胶工艺学[ . M]北京：中国石化出版社， 0 4 3 6 20 . 5~

提高半成品的加工安全性；化胶在保持物理机硫械性能的基础上，张疲劳、伸耐屈挠性能和滚动阻力等性能优异，同时，耐磨耗性能和摩擦指数保持较高水平，实现了轮胎行驶间的综合平衡。

3j8

Ap l aino P/ otetedo l sel a il y e pi t f I NR t h a fal te rda r c o T r— tQIL-e Z i。 HA( Z i h o HUANG B oc e j i ) h ca。— a—h n

( yL b r tr fRu brPlsi, ns yo d c t n Qig a nv ri fS ine n Ke a oaoyo b e- a t’ Mii r E u’ i, n d oU iest o c c d c t f a o y e aT

eh o o y, n d o 2 6 4, ia) c n l g Qig a 6 0 2 Ch n

Abt c: ercp f INR( 8 ) ln so t zd T ee p r n a d t h we h t s a t Th eieo/ r TP 1/ 5 be dwa pi e . h x ei tl aas o dta 5 mi meteTP/ h INR( 5 8 )be d h d mo eaeh rn s,o v ne tfrma uat r eh oo y o e— 1/ 5 ln a d rt ad es cn e i o n fcu etc n lg fsmi np o u twih 2 p r a o t i 0 5 p rc rn g n r d c t h r ma i o l . h u i g a e tDTDM, . h n i e o e y a e tW K9 1 On c, 1 5 p ra t r c v r g n — 0.

teb s f epn h scl c a i l r p ri, eTP/ h ai o e igp y i h nc o et s t INR( 5 8 )v l nzt h de c l n w s k a me ap e h 1/ 5 uc i e a x el t o a a e l cmpe s nh a ul— p a d g o b ain rssa c. h r s,h INR( 5 8 ) be d r— o rsi etb i u n o d a rs ei n e Otewi t eTP/ o d o t e 1/ 5 l e nman d c rn h r ce itc. efe i it n o l gr ssa c f p i z dr cp ie u ig c a a t r is Th lxb l ya d r l n e itn eo tmie e i ei r v d I wa s i i o mp o e . t sa d alma e ilf he t e d c m p nd ng ofa ls e lr dilt e n i e t ra ort r a o ou i l t e a a yr .—

Ke r s r n—, - o y s p e e a r so e it n e c e f i n f f t u; r a u b r c m— y wo d:t a s t 4 p l io r n; b a i n r ss a c; o fi e t o a i e t e d r b e; o c g p e so e t b i— p r s i n h a u l u d

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