汪 燕，徐 旗，于海洋，徐文龍，孫世悅，崔雪靜

[浦林成山（山東）輪胎有限公司，山東 榮成 264300]

酚醛補(bǔ)強(qiáng)樹(shù)脂是一種綜合性能較好的補(bǔ)強(qiáng)增硬劑，與固化劑（亞甲基給予體）發(fā)生固化反應(yīng)生成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可有效提高膠料的硬度、拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、模量、耐磨和耐化學(xué)腐蝕等性能，廣泛應(yīng)用于輪胎胎面和胎圈[1-5]。為改善酚醛樹(shù)脂在橡膠中的溶解性，常使用妥爾油或腰果殼油對(duì)酚醛樹(shù)脂進(jìn)行改性[6-7]。與妥爾油改性酚醛樹(shù)脂相比，腰果殼油改性酚醛樹(shù)脂具有更高的反應(yīng)活性，可使膠料具有更高的硬度。

本工作研究不同牌號(hào)腰果殼油改性酚醛樹(shù)脂在轎車(chē)子午線(xiàn)輪胎高硬度三角膠中的應(yīng)用性能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

腰果殼油改性酚醛樹(shù)脂，A（游離酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.05，片狀）和B（游離酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.01，薄片狀或粒狀），國(guó)外某公司產(chǎn)品；牌號(hào)2201（游離酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.009，粒狀）和2201H（游離酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.01，粒狀），國(guó)內(nèi)某公司產(chǎn)品。

1.2 配方

基本配方：天然橡膠 100，炭黑 70，氧化鋅5，硬脂酸 2.5，防老劑 1，增粘樹(shù)脂 5，操作油 6，不溶性硫黃 2，促進(jìn)劑 2.4，酚醛樹(shù)脂A 10，六亞甲基四胺 1。

1#—3#試驗(yàn)配方分別使用酚醛樹(shù)脂B，2201，2201H等量替代酚醛樹(shù)脂A，其余組分與用量同基本配方。

1.3 主要設(shè)備和儀器

XK-160型開(kāi)煉機(jī)，煙臺(tái)橡膠機(jī)械股份有限公司產(chǎn)品；GK400型和GK270型密煉機(jī)，益陽(yáng)橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司產(chǎn)品；V502H-18X型平板硫化機(jī)，美國(guó)WABASH MPI公司產(chǎn)品；MV2000型門(mén)尼粘度儀和MDR2000型硫化儀，美國(guó)阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；GT-AI7000M型拉力試驗(yàn)機(jī)，中國(guó)臺(tái)灣高鐵檢測(cè)儀器有限公司產(chǎn)品；VR-7130型動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析（DMA）儀，日本株式會(huì)社上島制作所產(chǎn)品；ACQUITY APC型高溫凝膠色譜（GPC）儀，美國(guó)Waters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)上分兩段進(jìn)行混煉，一段混煉加料順序?yàn)椋荷z→氧化鋅、硬脂酸、防老劑、增粘樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、炭黑→操作油→下片，停放；二段混煉加料順序?yàn)椋阂欢位鞜捘z→不溶性硫黃、促進(jìn)劑、六亞甲基四胺→下片，停放。

1.4.2 大配合試驗(yàn)

膠料在GK400型密煉機(jī)中分3段混煉，在GK270型密煉機(jī)中進(jìn)行終煉。

一段混煉工藝如下：生膠、氧化鋅、硬脂酸、防老劑、增粘樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、炭黑（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1）→壓壓砣20 s→提壓砣→加操作油（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降至30 r·min-1）→壓壓砣20 s→提壓砣→壓壓砣→165 ℃排膠。

二段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為30 r·min-1，混煉工藝如下：一段混煉膠→壓壓砣20 s→提壓砣→壓壓砣20 s→提壓砣→壓壓砣→165 ℃排膠。

三段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為35 r·min-1，混煉工藝如下：二段混煉膠→壓壓砣15 s→提壓砣→壓壓砣15 s→提壓砣→壓壓砣→165 ℃排膠。

終煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20 r·min-1，混煉工藝如下：三段混煉膠、硫黃、促進(jìn)劑和六亞甲基四胺→壓壓砣20 s→提壓砣保持5 s→壓壓砣20 s→提壓砣保持5 s→壓壓砣→100 ℃排膠。

混煉膠在平板硫化機(jī)上硫化，硫化條件為171℃×15 min。

1.5 性能測(cè)試

膠料各項(xiàng)性能均按照相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化分析

不同牌號(hào)酚醛樹(shù)脂的理化分析結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可見(jiàn)：酚醛樹(shù)脂A與2201的相對(duì)分子質(zhì)量和軟化點(diǎn)相近；酚醛樹(shù)脂B和2201H的軟化點(diǎn)較高，這與酚醛樹(shù)脂B和2201H的相對(duì)分子質(zhì)量較大有關(guān)。

表1 不同牌號(hào)酚醛樹(shù)脂的理化分析結(jié)果

2.2 小配合試驗(yàn)

2.2.1 硫化特性

小配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性見(jiàn)表2。

表2 小配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性

從表2可以看出，4種酚醛樹(shù)脂膠料的門(mén)尼粘度、門(mén)尼焦燒時(shí)間和硫化速度相當(dāng)。

2.2.2 物理性能

小配合試驗(yàn)?zāi)z料的物理性能見(jiàn)表3。

表3 小配合試驗(yàn)?zāi)z料的物理性能

從表3可以看出，4種酚醛樹(shù)脂膠料老化前后的各項(xiàng)物理性能差異不大，性能相當(dāng)。

2.2.3 動(dòng)態(tài)性能

小配合試驗(yàn)?zāi)z料的動(dòng)態(tài)性能見(jiàn)表4，其中tanδ為損耗因子，E′為剪切模量。膠料的溫度掃描曲線(xiàn)如圖1所示。

從表4和圖1可以看出：4種酚醛樹(shù)脂膠料的生熱均較低，分析與膠料硬度較大、變形較小有關(guān)；1#和2#試驗(yàn)配方膠料的生熱與基本配方膠料相當(dāng)，3#試驗(yàn)配方膠料的生熱略高，但也滿(mǎn)足使用要求。

圖1 小配合試驗(yàn)?zāi)z料的溫度掃描曲線(xiàn)

表4 小配合試驗(yàn)?zāi)z料的動(dòng)態(tài)性能

2.3 大配合試驗(yàn)

2.3.1 硫化特性

選定1#和3#試驗(yàn)配方進(jìn)行大配合試驗(yàn)，膠料的硫化特性見(jiàn)表5。

表5 大配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性

由表5可見(jiàn)，與1#試驗(yàn)配方膠料相比，3#試驗(yàn)配方膠料的門(mén)尼粘度較低，門(mén)尼焦燒時(shí)間延長(zhǎng)1.5 min，說(shuō)明酚醛樹(shù)脂2201H的加工安全性更好。

2.3.2 物理性能

大配合試驗(yàn)?zāi)z料的物理性能見(jiàn)表6。

從表6可以看出，1#和3#試驗(yàn)配方膠料的各項(xiàng)物理性能相當(dāng)，與小配合試驗(yàn)結(jié)果一致。

表6 大配合試驗(yàn)?zāi)z料的物理性能

2.3.3 動(dòng)態(tài)性能

大配合試驗(yàn)?zāi)z料的動(dòng)態(tài)性能見(jiàn)表7，溫度掃描曲線(xiàn)如圖2所示。

表7 大配合試驗(yàn)?zāi)z料的動(dòng)態(tài)性能

圖2 大配合試驗(yàn)?zāi)z料的溫度掃描曲線(xiàn)

從表7和圖2可以看出，1#和3#試驗(yàn)配方膠料的溫度掃描曲線(xiàn)基本重合，生熱性能相當(dāng)。

3 結(jié)論

研究不同牌號(hào)腰果殼油改性酚醛樹(shù)脂在轎車(chē)子午線(xiàn)輪胎高硬度三角膠中的應(yīng)用，試驗(yàn)得到以下結(jié)論。

（1）國(guó)外A與國(guó)內(nèi)2201牌號(hào)酚醛樹(shù)脂的相對(duì)分子質(zhì)量和軟化點(diǎn)相近，國(guó)外B與國(guó)內(nèi)2201H牌號(hào)酚醛樹(shù)脂的相對(duì)分子質(zhì)量和軟化點(diǎn)相近；后兩者的軟化點(diǎn)較高，這與它們的相對(duì)分子質(zhì)量較大有關(guān)。

（2）各牌號(hào)酚醛樹(shù)脂膠料老化前后的物理性能及生熱性能相當(dāng)。

（3）酚醛樹(shù)脂2201H膠料的加工安全性較好。