楊文強(qiáng)

[雙錢(qián)集團(tuán)（新疆）昆侖輪胎有限公司，新疆 烏魯木齊 831400]

隨著輪胎行業(yè)無(wú)內(nèi)胎化的發(fā)展趨勢(shì)，無(wú)內(nèi)胎輪胎需求量增大。溴化丁基橡膠（BIIR）作為無(wú)內(nèi)胎輪胎氣密層配方的主要生膠，長(zhǎng)期大量依靠進(jìn)口來(lái)滿足企業(yè)需求，因此，價(jià)格相對(duì)較高。丁基再生橡膠是以廢舊丁基內(nèi)胎和丁基膠囊為原料制成，具有優(yōu)良的物理性能。與丁基橡膠（IIR）相比，丁基再生橡膠的耐熱和耐老化性能更好，氣密性相當(dāng)，并能與多種橡膠共混[1-4]。在無(wú)內(nèi)胎輪胎氣密層中加入丁基再生橡膠，可降低膠料成本，改善擠出半部件工藝通過(guò)性能，提高膠料的氣密性。

氯磺化聚乙烯橡膠為飽和橡膠，改性氯磺化聚乙烯橡膠（MCSM）是低密度聚乙烯或高密度聚乙烯經(jīng)過(guò)氯化或氯磺化反應(yīng)制成的一種特種橡膠[5-7]，具有優(yōu)異的氣密性和耐老化性能[均優(yōu)于天然橡膠（NR）]及加工性能，用于輪胎氣密層中可部分替代BIIR，降低膠料成本。

本工作主要研究丁基再生橡膠和MCSM在全鋼載重子午線輪胎氣密層中的應(yīng)用，以期提高膠料的氣密性，降低膠料成本，同時(shí)利用再生資源，為輪胎行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

NR，STR20，泰國(guó)產(chǎn)品；BIIR，牌號(hào)2828，山東京博石油化工有限公司產(chǎn)品；MCSM，臺(tái)州黃巖東?；び邢薰井a(chǎn)品；丁基再生橡膠，青島利飛達(dá)化工有限公司產(chǎn)品；炭黑N660，江西黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰井a(chǎn)品；環(huán)烷油，新疆金雪馳化工股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

生產(chǎn)配方：NR 20，BIIR 80，炭黑N660 56，氧化鋅 2.96，硬脂酸 1，氧化鎂 1.2，環(huán)烷油 7，均勻劑RH-100 7，硫黃 0.5，促進(jìn)劑MBTS 1.5，其他 8。

試驗(yàn)配方：NR 15，MCSM 5，BIIR 80，丁基再生橡膠 11.7，炭黑N660 58，氧化鋅 3，硬脂酸 1，氧化鎂 1.2，環(huán)烷油 7.6，均勻劑RH-100 8，硫黃 0.5，促進(jìn)劑MBTS 1.5，其他 8。

1.3 主要設(shè)備和儀器

F270型和F370型密煉機(jī)，大連橡膠塑料機(jī)械有限公司產(chǎn)品；YT-KL002A型開(kāi)煉機(jī)，東莞市儀通檢測(cè)設(shè)備有限公司產(chǎn)品；XLB-D型平板硫化機(jī)，湖州順力橡膠機(jī)械有限公司產(chǎn)品；GT-GS-MB型橡膠硬度計(jì)和GT-505-CBD型炭黑分散度儀，中國(guó)臺(tái)灣高鐵檢測(cè)儀器有限公司產(chǎn)品；MDR2000型無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀，美國(guó)阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；401-A型老化試驗(yàn)箱，江都市新真威試驗(yàn)機(jī)械有限責(zé)任公司產(chǎn)品；Instron3366型拉力機(jī)，英斯特朗（上海）試驗(yàn)設(shè)備貿(mào)易有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

1.4.1 小配合試驗(yàn)

膠料在開(kāi)煉機(jī)上混煉，加料順序?yàn)椋篘R、BIIR、丁基再生橡膠、MCSM→小料→炭黑N660→環(huán)烷油→硫黃、促進(jìn)劑、氧化鋅→薄通下片。

1.4.2 大配合試驗(yàn)

膠料采用兩段混煉工藝。一段混煉在F370型密煉機(jī)中進(jìn)行，初始轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為55 r·min-1，混煉工藝為：加入NR塑煉膠、BIIR、MCSM、丁基再生橡膠、硬脂酸、均勻劑、增粘樹(shù)脂、氧化鎂、促進(jìn)劑MBTS→壓壓砣保持35 s→加入炭黑→壓壓砣至121 ℃→提壓砣→轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速減小至35 r·min-1，加入環(huán)烷油→壓壓砣→134 ℃提壓砣，排膠。二段混煉在F270型密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為30 r·min-1，混煉工藝為：加入一段混煉膠、氧化鋅、硫黃→壓壓砣保持35 s→提壓砣保持10 s→壓壓砣至105 ℃，排膠。

1.5 性能測(cè)試

各項(xiàng)性能均按照相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化分析

丁基再生橡膠和MCSM的理化分析結(jié)果分別如表1和2所示。

從表1和2可以看出，丁基再生橡膠和MCSM的各項(xiàng)理化性能均滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 丁基再生橡膠的理化分析結(jié)果

表2 MCSM的理化分析結(jié)果

2.2 小配合試驗(yàn)

小配合試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 小配合試驗(yàn)結(jié)果

從表3可以看出：與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的門(mén)尼粘度、門(mén)尼焦燒時(shí)間和硫化速度接近，F(xiàn)max略有減??；老化前試驗(yàn)配方硫化膠的物理性能相當(dāng)，老化后試驗(yàn)配方硫化膠的定伸應(yīng)力略有增大，拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度略有減小。

2.3 大配合試驗(yàn)

大配合試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 大配合試驗(yàn)結(jié)果

從表4可以看出：與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的門(mén)尼粘度略有增大，門(mén)尼焦燒時(shí)間相當(dāng)，F(xiàn)max略有減小，硫化速度略快，這可能是由于丁基再生橡膠對(duì)膠料硫化速度的影響；炭黑分散等級(jí)相當(dāng)；老化前后試驗(yàn)配方硫化膠的物理性能接近，氣密性提高。

2.4 工藝性能

在對(duì)頂式內(nèi)襯層生產(chǎn)線上生產(chǎn)12R22.5全鋼載重子午線輪胎氣密層。采用Φ200型冷喂料擠出機(jī)，螺桿轉(zhuǎn)速為20.4 r·min-1，氣密層生產(chǎn)線速度為10.3 m·min-1，具體溫控參數(shù)設(shè)定見(jiàn)表5。

表5 對(duì)頂式內(nèi)襯層擠出線氣密層溫控參數(shù) ℃

從表5 可以看出，膠料擠出溫度為100.8～102.7 ℃，半成品收取溫度為29.5～31.0℃。采用試驗(yàn)配方膠料生產(chǎn)的氣密層表面黑亮、光滑、無(wú)麻面、氣泡和熟膠現(xiàn)象（見(jiàn)圖1）。

圖1 擠出試驗(yàn)氣密層

成型工區(qū)試驗(yàn)內(nèi)襯層的接頭粘合性能良好，無(wú)接頭開(kāi)裂、耐磨膠翹起等異?，F(xiàn)象，胎坯在停放過(guò)程中無(wú)接頭開(kāi)裂現(xiàn)象（見(jiàn)圖2）。

圖2 試驗(yàn)胎坯胎里

2.5 成品性能

采用試驗(yàn)配方膠料試制一批12R22.5 18PR全鋼載重子午線輪胎，并與正常生產(chǎn)輪胎按照GB/T 4501—2008《載重汽車(chē)輪胎性能室內(nèi)試驗(yàn)方法》進(jìn)行室內(nèi)耐久性試驗(yàn)。試驗(yàn)條件為：充氣壓力 930 kPa，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷 3 550 kg，起始速度 70 km·h-1。試驗(yàn)輪胎和生產(chǎn)輪胎的累計(jì)行駛時(shí)間分別為81.78和77.37 h，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)輪胎損壞形式均為胎冠鼓包。可以看出，試驗(yàn)輪胎的耐久性能比生產(chǎn)輪胎有所提高。

2.6 經(jīng)濟(jì)效益分析

在全鋼載重子午線輪胎氣密層配方中加入丁基再生橡膠和MCSM，膠料成本下降0.3元·kg-1。使用丁基再生橡膠改善了膠料的擠出工藝性能，同時(shí)有利于廢舊資源的再生利用，減少了資源消耗。

3 結(jié)論

在全鋼載重子午線輪胎氣密層配方中加入丁基再生橡膠和MCSM，同時(shí)微調(diào)配方體系，膠料的硫化特性和物理性能相當(dāng)，氣密性提高，擠出工藝性能改善，擠出半成品外觀氣泡減少，成品輪胎的耐久性能提高；同時(shí)膠料成本降低，有利于廢舊資源的再生利用，有助于實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。