余團(tuán)清，張文標(biāo)，黃晶晶，施大全，黃振華，王劍峰

（海安橡膠集團(tuán)股份公司，福建 莆田 351254）

全鋼巨型工程機(jī)械子午線輪胎是一種用于低速、重載工程車輛的輪胎，一般都是在惡劣環(huán)境和苛刻條件下工作，路面不平坦，經(jīng)常是晝夜連續(xù)作業(yè)，行駛時(shí)間較長。在高負(fù)荷運(yùn)行情況下，輪胎與路面接觸受應(yīng)力沖擊摩擦較大，胎面膠溫升較高，輪胎整體溫度也會(huì)隨之升高，容易導(dǎo)致熱脫層而早期報(bào)廢，因此全鋼巨型工程機(jī)械子午線輪胎對(duì)胎面膠的生熱性能提出更高的要求。

低生熱界面活性劑B-206（簡(jiǎn)稱活性劑B-206）是表面活性物質(zhì)與脂肪酸衍生物的混合物，含有特定活性組分，極易被填料吸收，能有效阻止填料團(tuán)聚，促進(jìn)填料分散，提高膠料的均勻性并降低粘度，填料可更好地浸潤到橡膠分子鏈中，使硫化膠生熱降低，從而延長輪胎使用壽命和行駛里程[1-4]。

本工作主要研究活性劑B-206在全鋼巨型工程機(jī)械子午線輪胎胎面膠中的應(yīng)用，探討其對(duì)膠料性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），3#煙膠片，泰國產(chǎn)品；炭黑N220，山東貝斯特化工有限公司產(chǎn)品；白炭黑VN3GR，贏創(chuàng)嘉聯(lián)白炭黑（南平）有限公司產(chǎn)品；氧化鋅，泉州中泰鋅業(yè)有限公司產(chǎn)品；硅烷偶聯(lián)劑，贏創(chuàng)嵐星化學(xué)工業(yè)有限公司產(chǎn)品；活性劑B-206，青島永信橡塑材料有限公司產(chǎn)品；防老劑4020和RD，圣奧化學(xué)科技有限公司產(chǎn)品；B型防護(hù)蠟，青島萊茵化學(xué)有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

生產(chǎn)配方（1#配方）：NR 100，炭黑N220 45，白炭黑 10，B型防護(hù)蠟 1.5，硅烷偶聯(lián)劑 2，防老劑4020 1.5，防老劑RD 1.0，其他 12。

2#—4#試驗(yàn)配方在生產(chǎn)配方的基礎(chǔ)上分別加入2，3和5份活性劑B-206。

1.3 主要設(shè)備和儀器

X（S）M-1.5×（10～100）型智能實(shí)驗(yàn)密煉機(jī)和XK-160型開煉機(jī)，大連橡膠塑料機(jī)械股份有限公司產(chǎn)品；GK-270N型和GK-400N型密煉機(jī)，益陽橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司產(chǎn)品；UT-2080型拉力試驗(yàn)機(jī)、UD-3500型炭黑分散度儀和UM-2050型門尼粘度儀，中國臺(tái)灣優(yōu)肯科技股份有限公司產(chǎn)品；GT-M2000A型無轉(zhuǎn)子硫化儀，高鐵檢測(cè)儀器（東莞）有限公司產(chǎn)品；LX-A型硬度計(jì)和JC-1076型阿克隆磨耗機(jī)，江都市精誠測(cè)試儀器有限公司產(chǎn)品；GH-50T型平板硫化機(jī)，泉州金鷹機(jī)械有限公司產(chǎn)品；YS-Ⅲ型橡膠壓縮生熱試驗(yàn)機(jī)，北京澳瑪琦科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

1.4.1 小配合試驗(yàn)

小配合試驗(yàn)?zāi)z料采用3段混煉工藝。

一段和二段混煉在X（S）M-1.5×（10～100）型智能實(shí)驗(yàn)密煉機(jī)中進(jìn)行，初始溫度為80 ℃。一段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為60 r·min-1，壓砣壓力為0.6 MPa，混煉工藝為：加入生膠→壓壓砣60 s→加入氧化鋅、硬脂酸、2/3炭黑、活性劑和白炭黑→壓壓砣，混煉50 s→提壓砣，清掃5 s→壓壓砣，混煉40 s→排膠[（155±5）℃]；二段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為50 r·min-1，壓砣壓力為0.6 MPa，混煉工藝為：加入一段混煉膠→壓壓砣，混煉30 s→加入剩余炭黑、防老劑等→壓壓砣，混煉50 s→提壓砣，清掃5 s→壓壓砣，混煉30 s→排膠[（150±5）℃]；三段混煉在XK-160型開煉機(jī)上進(jìn)行，混煉工藝為：加入二段混煉膠→輥距調(diào)至3 mm→包輥→加入硫黃、促進(jìn)劑和防焦劑→混煉→左右割刀各3次→打三角包3次（最小輥距）→下片。各段混煉膠停放時(shí)間不短于8 h。

1.4.2 大配合試驗(yàn)

大配合試驗(yàn)?zāi)z料采用3段混煉工藝。

一段和二段混煉在GK-400N型密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，壓砣壓力為0.5 MPa。一段和二段混煉加料順序和混煉要求均與小配合試驗(yàn)一段和二段混煉相同，各段混煉膠停放時(shí)間不短于8 h。終煉在GK-270N型密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為30 r·min-1，壓砣壓力為0.3 MPa。終煉工藝為：加入二段混煉膠、硫黃、促進(jìn)劑和防焦劑→壓壓砣，混煉40 s→提壓砣，清掃5 s→壓壓砣，混煉30 s→排膠[（100±5）℃]，停放8 h。

1.5 性能測(cè)試

硫化特性采用無轉(zhuǎn)子硫化儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試溫度為143 ℃，時(shí)間為120 min。膠料的物理性能均按照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化分析

活性劑B-206的理化分析結(jié)果如表1所示。

表1 活性劑B-206的理化分析結(jié)果

從表1可以看出，活性劑B-206的各項(xiàng)理化性能均達(dá)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 小配合試驗(yàn)

2.2.1 硫化特性

小配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性如表2所示。

表2 小配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性（143 °C）

從表2可以看出，與未加入活性劑B-206的膠料相比，加入活性劑B-206的膠料硫化誘導(dǎo)期延長，硫化速度加快，F(xiàn)max降低。其原因是活性劑B-206是脂肪酸衍生物的混合物，起物理增塑效果，橡膠分子間的作用力減弱，使填料更好地浸潤到橡膠分子鏈中，同時(shí)其又是硫化促進(jìn)助劑，對(duì)硫化有一定的促進(jìn)作用。隨著活性劑B-206用量的增大，硫化誘導(dǎo)期沒有變化，硫化速度加快，F(xiàn)L和Fmax減小，t100縮短。其原因是活性劑B-206用量增大，增塑效果增強(qiáng)，橡膠的流動(dòng)加快，活性劑B-206游離在橡膠分子鏈外，參與促進(jìn)硫化。

2.2.2 物理性能

考察在正硫化和過硫化狀態(tài)下，小配合試驗(yàn)硫化膠的物理性能，結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出：與未加入活性劑B-206的硫化膠相比，在正硫化條件下加入活性劑B-206的硫化膠的邵爾A型硬度和定伸應(yīng)力有所下降，生熱降低，耐磨性能提高；隨著活性劑B-206用量的增大，硫化膠的邵爾A型硬度變化不大，定伸應(yīng)力降低，生熱逐漸提升，耐磨性能逐漸下降；在過硫化和老化后，加入活性劑B-206的硫化膠依舊保持較好的物理性能。當(dāng)活性劑B-206用量為2份時(shí)硫化膠生熱最低，同時(shí)物理性能較好，這是由于活性劑B-206的表面活性物質(zhì)和脂肪酸衍生物有極性基團(tuán)，并通過其極性作用，改變橡膠分子側(cè)鏈鏈端的極性，降低橡膠分子鏈的相互作用，提高炭黑分子的移動(dòng)能力，最終改善膠料的流動(dòng)性和炭黑分散性，從而影響硫化膠的性能。

表3 小配合試驗(yàn)硫化膠的物理性能

2.3 大配合試驗(yàn)

根據(jù)小配合試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步驗(yàn)證活性劑B-206在胎面膠中的應(yīng)用效果，對(duì)1#與2#配方進(jìn)行了大配合試驗(yàn)對(duì)比。

2.3.1 硫化特性

大配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性如表4所示。

從表4可以看出：大配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性與小配合試驗(yàn)?zāi)z料基本一致；加入活性劑B-206的膠料門尼粘度下降，有助于改善膠料的加工性能。

表4 大配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性

2.3.2 物理性能

大配合試驗(yàn)硫化膠的物理性能如表5所示。

表5 大配合試驗(yàn)硫化膠的物理性能

從表5可以看出，大配合試驗(yàn)結(jié)果與小配合試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

2.3.3 炭黑分散性

大配合試驗(yàn)硫化膠中炭黑的分散性如圖1和表6所示，炭黑的分散性按照ISO 11345：2006《橡膠 炭黑和炭黑/白炭黑分散性的評(píng)估 快速比較法》進(jìn)行測(cè)試。

從圖1和表6可以看出：與1#配方硫化膠相比，2#配方硫化膠的炭黑分散Y值較小，X值較大，說明炭黑的分散性較好，分散均勻程度較高，這是由于活性劑B-206有增塑效果，可以降低橡膠分子鏈的相互作用，改善膠料的流動(dòng)性，促進(jìn)填料分散均勻。

表6 大配合試驗(yàn)硫化膠中炭黑分散度

圖1 炭黑的分散性

2.4 工藝性能

2#配方膠料的工藝性能如下。

（1）混煉膠表面光滑，韌性好，均勻致密，混煉過程中配合劑易分散；

（2）擠出胎面表面光滑，尺寸穩(wěn)定，無破邊現(xiàn)象，斷面均勻致密；

（3）成型工藝正常，胎面膠粘合性能好。

2.5 成品輪胎性能

采用1#和2#配方膠料各生產(chǎn)27.00R49全鋼巨型工程機(jī)械子午線輪胎6條，在國內(nèi)某礦山安裝于相同車型工程車輛上，跟蹤兩種配方成品輪胎使用情況，結(jié)果如表7所示。

表7 成品輪胎礦山使用性能對(duì)比

從表7可以看出，實(shí)際裝車試驗(yàn)中2#配方輪胎比1#配方輪胎使用壽命延長。

3 結(jié)論

在全鋼巨型工程機(jī)械子午線輪胎胎面膠中加入2份活性劑B-206，即可改善膠料中炭黑的分散性，減少炭黑聚集，膠料的拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率提高，生熱和阿克隆磨耗量降低，加工性能優(yōu)異，輪胎的使用壽命延長。