白 浩，承齊明，劉 輝

（中策橡膠集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 310018）

隨著汽車工業(yè)和輪胎工業(yè)的不斷發(fā)展及社會的進(jìn)步，“綠色輪胎”的概念越來越深入人心。各個國家和地區(qū)也出臺了相應(yīng)的環(huán)保法規(guī)，例如歐盟的REACH法規(guī)等[1-3]。環(huán)保法規(guī)對輪胎產(chǎn)品及其原材料提出了更加嚴(yán)苛的要求。輪胎生產(chǎn)使用的許多助劑對環(huán)境會造成不利影響，因此環(huán)保助劑在輪胎中的應(yīng)用研究成為近年的熱門課題[4-5]。

粘合樹脂SL3020是一種間苯二酚-甲醛縮合粘合樹脂，游離酚含量低，屬于綠色環(huán)保助劑，在膠料混煉和半成品加工過程中不產(chǎn)生煙氣和刺激性氣味，在硫化溫度下可快速與亞甲基給予體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，起到促進(jìn)粘合的作用。

本工作研究粘合樹脂SL3020替代純間苯二酚在半鋼子午線輪胎三角膠中的應(yīng)用。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），SVR10，越南產(chǎn)品；乳聚丁苯橡膠（ESBR），牌號1500，中石油吉林石化分公司產(chǎn)品；炭黑N375，龍星化工股份有限公司產(chǎn)品；環(huán)保油V700，寧波漢圣化工有限公司產(chǎn)品；硫黃OT-20，山東陽谷華泰化工股份有限公司產(chǎn)品；氧化鋅，石家莊志億鋅業(yè)有限公司產(chǎn)品；硬脂酸，杭州油脂化工有限公司產(chǎn)品；粘合樹脂SL3020，華奇化工有限公司產(chǎn)品；粘合劑BPRA-65，無錫華盛橡膠新材料科技股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 主要設(shè)備和儀器

PHM-2.2型1.8 L密煉機，璧宏機械工業(yè)股份有限公司產(chǎn)品；SK-160型開煉機，上海橡膠機械廠產(chǎn)品；M200E型門尼粘度儀，北京友深電子儀器有限公司產(chǎn)品；GT-2000 A型無轉(zhuǎn)子硫化儀，上海諾甲儀器儀表有限公司產(chǎn)品；TS-2000M型拉力試驗機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品；VR-7120型動態(tài)熱機械分析儀，日本UESHIMA公司產(chǎn)品；RPA2000橡膠加工分析儀，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗配方

生產(chǎn)配方如下：NR 85，ESBR 15，炭黑N375 70，間苯二酚 1，硫黃 5，粘合劑BPRA-65 3，其他 21.2。

試驗配方1—4分別以1，2，3，2份粘合樹脂SL3020替代間苯二酚，除試驗配方4硫黃用量為6份外其余組分及用量均同生產(chǎn)配方。

1.4 混煉工藝

1.4.1 小配合試驗

小配合試驗?zāi)z料混煉分2段進(jìn)行，一段混煉在密煉機中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為55 r·min-1，轉(zhuǎn)子的溫控水溫度為60 ℃，填充因數(shù)為0.65。當(dāng)密煉機室溫度達(dá)到60 ℃時開始混煉，混煉工藝如下：加入生膠，在30 s時加入總量2/3的填料和所有小料，在60 s時加入剩余填料，密煉機溫度上升到110 ℃時加入環(huán)保油，密煉機溫度上升到130 ℃，升降壓砣1次，清掃，密煉機溫度上升到150 ℃時排膠。

二段混煉在開煉機上進(jìn)行，混煉工藝為：加入一段混煉膠，混煉均勻后加入硫黃和促進(jìn)劑，左右切割各3次, 手動交替打卷和三角包各5次后出片，在室溫下放置24 h后檢測。

1.4.2 大配合試驗

大配合試驗?zāi)z料分2段混煉，一段混煉在密煉機中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為60 r·min-1，小料隨生膠加入，填料一次性加入，其余條件均同小配合試驗。

二段混煉在密煉機中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為30 r·min-1，轉(zhuǎn)子的溫控水溫度為60 ℃，填充因數(shù)為0.65，混煉工藝為：加入一段混煉膠、硫黃和促進(jìn)劑，30 s時升降壓砣1次，清掃，密煉機溫度上升到105 ℃時排膠。

1.5 性能測試

膠料各項性能均按照相應(yīng)的國家或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 小配合試驗

小配合試驗結(jié)果如表1所示。由表1可見：隨著粘合樹脂SL3020用量的增大，膠料的t90呈延長趨勢，F(xiàn)max略有增大，邵爾A型硬度和定伸應(yīng)力變化不大；試驗配方1膠料的各項性能與生產(chǎn)配方膠料相近；老化后膠料性能變化趨勢與老化前膠料一致。

表1 小配合試驗?zāi)z料的性能

小配合試驗?zāi)z料的動態(tài)性能測試結(jié)果如圖1所示，tanδ為損耗因子。由圖1可見，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗配方1—3膠料60 ℃時的tanδ基本相同，試驗配方4膠料稍小。由此可見，試驗配方膠料的滾動阻力和生熱特性具有優(yōu)勢。

圖1 小配合試驗?zāi)z料的動態(tài)性能

2.2 大配合試驗

根據(jù)小配合試驗結(jié)果，選擇試驗配方2進(jìn)行大配合試驗，結(jié)果如表2所示。由表2可見：試驗配方2膠料的拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度高于生產(chǎn)配方膠料，其他性能相當(dāng)；老化后膠料性能變化趨勢與老化前膠料一致。

表2 大配合試驗?zāi)z料的性能

大配合試驗?zāi)z料的動態(tài)性能測試結(jié)果見圖2。由圖2可見，試驗配方2膠料60 ℃時的tanδ與生產(chǎn)配方膠料基本相同，說明兩者滾動阻力相當(dāng)。

圖2 大配合試驗?zāi)z料的動態(tài)性能

2.3 工藝性能

粘合樹脂SL3020避免了間苯二酚在高溫下產(chǎn)生煙氣的問題，試驗配方膠料的排膠溫度高于生產(chǎn)配方膠料，可提高生產(chǎn)效率。試驗配方膠料的擠出尺寸穩(wěn)定性和粘性與生產(chǎn)配方膠料基本相同。

2.4 成品性能

為驗證粘合樹脂SL3020在半鋼子午線輪胎三角膠中的應(yīng)用效果，采用試驗配方2試制一批215/65R16半鋼子午線輪胎，成品輪胎性能測試結(jié)果見表3。

由表3可見，采用試驗配方2的成品輪胎各項性能與采用生產(chǎn)配方的成品輪胎相當(dāng)，均達(dá)到性能要求，滾動阻力略有降低。

表3 成品輪胎性能測試結(jié)果

3 結(jié)論

采用粘合樹脂SL3020替代間苯二酚應(yīng)用于半鋼子午線輪胎三角膠中，可以解決煉膠及半成品生產(chǎn)過程中的煙氣問題，具有綠色環(huán)保的優(yōu)勢。替代后膠料的物理性能變化不大，成品輪胎強度性能、高速性能和耐久性能相當(dāng)，滾動阻力略有降低，滿足使用要求。