吳洪全，臧云紅，王超群，常愛修

（青島雙星輪胎工業(yè)有限公司，山東 青島 266400）

隨著社會經(jīng)濟水平發(fā)展和人們物質(zhì)生活水平提高，我國航空產(chǎn)業(yè)得以迅速發(fā)展，人們的出行越來越便利。航空輪胎作為飛機的必要組件，是飛機與地面接觸的唯一部件，承擔著飛機安全起飛、滑行、降落的重要任務，其安全性一直備受關(guān)注。跟隨技術(shù)進步，如今航空輪胎逐步從斜交結(jié)構(gòu)向更安全、高速的子午線結(jié)構(gòu)發(fā)展[1-3]。芳綸簾線以其高模量、高強度、耐疲勞性能好、質(zhì)量小等優(yōu)點得到越來越多的關(guān)注和應用，正逐漸替代錦綸簾線成為航空輪胎帶束層常用的骨架材料[4-10]，而其與帶束層膠料的粘合性能研究也從未止步[11]。

由于芳綸纖維的表面缺少活性官能團和常用的間位、對位芳酰胺，芳綸纖維沿軸向高度取向結(jié)晶及苯環(huán)空間結(jié)構(gòu)位阻，使得芳綸纖維與橡膠表面的粘合變得極為困難[12]。目前芳綸簾線與膠料粘合性能的改善主要有以下3個方面：一是通過對芳綸纖維表面基團活化、接枝改性等手段提高其表面基團活性；二是對芳綸簾線進行浸漬處理，引入連接芳綸纖維與橡膠的“橋梁”，常用的是間苯二酚-甲醛膠乳溶液浸膠處理；三是對膠料配方組分進行調(diào)整，類似提高鋼絲簾線與膠料的粘合機理，在配方中使用間苯二酚、甲基（亞甲基）給予體、白炭黑等材料，組成間-甲或間-甲-白粘合體系，提高芳綸簾線與膠料的粘合力[13]。

本工作從配方設計角度探討航空子午線輪胎帶束層膠料與錦綸/芳綸復合簾線和芳綸簾線的粘合性能。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），RSS3，泰國產(chǎn)品；1890dtex/1錦綸/1670dtex/2芳綸復合簾線（簡稱復合簾線），山東海龍博萊特化纖有限責任公司產(chǎn)品；3000dtex/3芳綸簾線（簡稱芳綸簾線），常州高遠化工有限公司產(chǎn)品；炭黑N326，山西永東化工股份有限公司產(chǎn)品；炭黑N375，江西黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰井a(chǎn)品；白炭黑975，山東聯(lián)科新材料股份有限公司產(chǎn)品；間苯二酚-甲醛樹脂，牌號SL3020，彤程新材料集團股份有限公司產(chǎn)品；不溶性硫黃HDOT20，伊士曼化工有限公司產(chǎn)品；粘合劑RA-65，常州曙光化工廠產(chǎn)品。

1.2 試驗配方

為保證膠料強伸性能、耐疲勞性能以及綜合性能，配方設計采用全煙片膠體系。

配方A：NR 100，炭黑N326＋炭黑N375 48，白炭黑 8，氧化鋅 5，硬脂酸 2，分散及增粘助劑 7，間苯二酚-甲醛樹脂及粘合劑 6，防老劑 3，不溶性硫黃及促進劑 4.4。

配方B：NR 100，炭黑N375 46，氧化鋅4.5，硬脂酸 2，間苯二酚-甲醛樹脂及粘合劑6，防老劑 3，不溶性硫黃及促進劑 4。

1.3 主要設備和儀器

BB-L1600IM型密煉機和BB430型密煉機，日本神戶制鋼公司產(chǎn)品；XM270型密煉機，大連橡膠塑料機械有限公司產(chǎn)品；XKR-150型開煉機，廣東湛江機械廠產(chǎn)品；MDR2000E型硫化儀和MV2000型門尼儀，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；Instron-5966型電子拉力機，美國英斯特朗公司產(chǎn)品；電熱平板硫化機，湖州東方機械有限公司產(chǎn)品；401B型老化試驗箱，江都試驗機械廠產(chǎn)品；回彈性測試儀，意大利GIBITRE公司產(chǎn)品。

1.4 混煉工藝

1.4.1 小配合試驗

小配合試驗膠料分2段在BB-L1600IM型密煉機中混煉。一段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為90 r·min-1，混煉工藝為：生膠、炭黑→氧化鋅、硬脂酸、防老劑及間苯二酚-甲醛樹脂等小料→排膠（145～155 ℃）；一段混煉膠停放8 h后進行二段混煉，二段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為55 r·min-1，混煉工藝為：一段混煉膠→不溶性硫黃、粘合劑和促進劑→排膠（95～105 ℃）。膠料在XKR-150型開煉機上下片。

1.4.2 大配合試驗

大配合試驗膠料分3段混煉。一段混煉在BB430型密煉機中進行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為47 r·min-1，加料順序為生膠→部分炭黑和氧化鋅、硬脂酸等→排膠（150～160 ℃）；二段混煉在BB430型密煉機中進行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，加料順序為一段混煉膠→剩余炭黑、間苯二酚-甲醛樹脂→排膠（140～150 ℃）；三段混煉在XM270型密煉機中進行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20 r·min-1，加料順序為二段混煉膠→不溶性硫黃、粘合劑和促進劑→排膠（95～105 ℃）。

1.5 性能測試

膠料各項性能均按照相應的國家標準或企業(yè)標準進行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 小配合試驗

小配合試驗膠料的硫化特性如表1所示。

表1 小配合試驗膠料的硫化特性（151 °C）

由表1可以看出，與配方B膠料相比，配方A膠料的t10和t90較短，硫化速度較快。

小配合試驗硫化膠的物理性能如表2所示。

由表2可以看出，與配方B硫化膠相比，配方A硫化膠中炭黑和白炭黑用量較大，其密度和硬度略大，而定伸應力和拉伸強度略小。

表2 小配合試驗硫化膠的物理性能

小配合試驗膠料的粘合性能（H抽出力）如表3所示。

表3 小配合試驗膠料的粘合性能（H抽出力） N

由表3可以看出，與配方B膠料相比，配方A膠料由于采用了間-甲-白粘合體系，與芳綸簾線有較高的粘合強度。這是由于在間-甲-白粘合體系中，亞甲基給予體與亞甲基接受體在硫化溫度下反應生成了可在纖維與橡膠之間起到“橋接”作用的酚醛樹脂粘合劑，分別與纖維表面的羥基和羧酸基等反應并與橡膠產(chǎn)生交聯(lián)；同時具有硅羥基的白炭黑則在反應中起到了活化作用，又調(diào)節(jié)了粘合反應速度和硫化速度，使芳綸簾線與橡膠的粘合水平加強。配方B膠料采用無白炭黑的間-甲粘合體系，更適合應用于錦綸/芳綸復合簾線。在實際生產(chǎn)時可根據(jù)簾線類型選用不同的配方。

2.2 大配合試驗

大配合試驗膠料的硫化特性如表4所示。

由表4可以看出：大配合試驗與小配合試驗膠料的硫化特性變化基本一致；與小配合試驗膠料相比，大配合試驗膠料的門尼焦燒時間略長，t10稍短。

表4 大配合試驗膠料的硫化特性（151 °C）

大配合試驗硫化膠的物理性能如表5所示。

表5 大配合試驗硫化膠的物理性能

由表5可以看出：大配合試驗與小配合試驗硫化膠的物理性能變化基本一致；與小配合試驗膠料相比，配方A硫化膠的硬度和拉伸強度稍小，拉斷伸長率較大；老化后的定伸應力較小，拉伸強度降幅較小，拉斷伸長率較大，配方B硫化膠的密度和定伸應力略小，老化后的硬度偏小，其他性能相當。

大配合試驗膠料的粘合性能（H抽出力）如表6所示。

由表6可以看出：大配合試驗與小配合試驗膠料的粘合性能變化基本一致；配方A膠料老化前后與芳綸簾線的粘合力均明顯大于與復合簾線的粘合力；配方B膠料老化前后與復合簾線的粘合力均明顯大于與芳綸簾線的粘合力。

表6 大配合試驗膠料的粘合性能（H抽出力） N

2.3 配方工藝性能及成品測試

大配合試驗膠料擠出表面外觀較好，終煉膠門尼粘度為62～68。

半成品采用配方A膠料搭配芳綸簾線制備帶束保護層，采用配方B膠料搭配錦綸/芳綸復合簾線制備0°帶束層，其制備過程順利，簾布覆膠較好，表面粘性適中，滿足工藝要求。

采用半成品試制某型號輪胎，成型及硫化過程正常，輪胎水壓爆破超過設計值4倍，通過GB/T 9747—2008《航空輪胎試驗方法》中的有關(guān)試驗，達到產(chǎn)品設計要求。

3 結(jié)論

間-甲-白粘合體系可使膠料在保持較大定伸應力和拉伸強度的同時提高芳綸簾線與膠料的粘合性能，此外間-甲粘合體系也可使錦綸/芳綸復合簾線與膠料有較好的粘合性能。粘合體系的發(fā)展使芳綸簾線在高性能要求的航空輪胎中應用成為可能，在航空輪胎從斜交結(jié)構(gòu)向子午線結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過程中發(fā)揮出推動作用。

致謝：魏愛龍先生對本文提出了寶貴的意見，在此深表感謝。