异戊橡胶IR70在全钢载重子午线轮胎内衬层过渡层胶中的应用

袁德彬，胡录伟，夏科伟，杨维建，黄照力

（四川凯力威科技股份有限公司，四川 简阳 641400）

随着轮胎及橡胶工业的迅猛发展，我国橡胶消耗量自2003年以来一直居于世界首位，而我国天然橡胶（NR）产量严重不足，大部分NR需要进口，因此提高合成橡胶使用比例，已成为解决我国NR资源短缺的有效途径之一。

异戊橡胶即顺式1，4-聚异戊二烯橡胶（IR）因分子结构与NR相同，所以又称为合成天然橡胶。与NR相比，IR具有纯度高、凝胶含量小、质量均一、粘性好及粘性保持率高、流动性好、易加工以及综合物理性能好等特点，同时价格较低。

本工作主要研究国产IR70在全钢载重子午线轮胎内衬层过渡层胶中的应用。

1 实验

1.1 主要原材料

NR，牌号SMR20，马来西亚产品；IR70，青岛伊科思新材料有限公司产品。

1.2 配方

生产配方：NR，100；炭黑，58；氧化锌，8；增粘树脂，2.5；间苯二酚-甲醛树脂，1.2；粘合剂HMMM，3.4；防老剂，2；促进剂，1.2；不溶性硫黄，4.5。

试验配方：除生胶为并用比30/70的IR70/NR并用胶、增粘树脂用量调整为1.5份外，其它同生产配方。

1.3 主要设备和仪器

XK-160型开炼机、25 t平板硫化机和Y401A型热老化试验箱，江苏天源试验设备有限公司产品；XM370型密炼机，大连橡胶塑料机械股份有限公司产品；GK255型密炼机，益阳橡胶塑料机械集团有限公司产品； UL2010型无转子硫化仪、UL2050型门尼粘度仪、UT2060型电子拉力机和UD3500型炭黑分散度仪，台湾优肯科技股份有限公司产品；UA-2087型四工位耐久试验机，青岛高校测控技术有限公司产品。

1.4 试样制备

小配合试验胶料在XK-160型开炼机上分2段混炼。一段混炼工艺为：NR和IR70→氧化锌、增粘树脂、防老剂、间苯二酚-甲醛树脂→炭黑→下片，胶料停放4 h。二段混炼工艺为：一段混炼胶→促进剂、不溶性硫黄、粘合剂→下片。

大配合试验胶料分3段混炼，各段混炼均执行自动混炼工艺。一段和二段混炼在XM370型密炼机中进行，一段混炼工艺为：NR和R70→氧化锌、增粘树脂、防老剂、间苯二酚-甲醛树脂和2/3炭黑→提压砣→排胶[（155±5） ℃]；二段混炼工艺为：一段混炼胶→剩余炭黑→提压砣→排胶[（150±5） ℃]。 终炼在GK255型密炼机中进行，终炼工艺为：二段混炼胶、促进剂、不溶性硫黄和粘合剂→提压砣→排胶[（100±5） ℃]。

1.5 性能测试

各项性能均按相应国家标准进行测定。

2 结果与讨论

2.1 理化分析

IR70的理化分析结果见表1。从表1可以看出，IR70的理化性能满足企业标准要求。

表1 IR70理化分析结果

2.2 小配合试验

2.2.1 胶料物理性能

小配合试验胶料物理性能见表2。从表2可以看出，与生产配方胶料相比，试验配方胶料焦烧时间、硫化速度、炭黑分散等级、硬度、定伸应力、H抽出力和耐热老化性能基本一致，拉伸强度略降低，拉断伸长率略升高。总的说来，在全钢载重子午线轮胎内衬层过渡层胶中用30份IR70等量替代NR，胶料的物理性能变化不大。

表2 小配合试验胶料物理性能

2.2.2 胶料表面粘性

小配合试验胶料下片后停放，胶料的表面粘性见表3。从表3可以看出：生产配方胶料在停放5 d后表面粘性较差，停放8 d后表面几乎无粘性；试验配方胶料停放5 d后表面粘性很好，停放8 d后仍然较好。这表明在全钢载重子午线轮胎过渡胶中用30份IR70等量替代NR，并减小增粘树脂用量，胶料的表面粘性仍然优于生产配方胶料。

表3 小配合试验胶料表面粘性

2.3 大配合试验

2.3.1 胶料物理性能

大配合试验胶料物理性能见表4。从表4可以看出，除试验配方胶料的门尼粘度较低外，大配合试验结果与小配合试验结果基本一致。

表4 大配合试验胶料物理性能

2.3.2 半成品表面粘性

在相同工艺条件下分别用试验配方胶料和生产配方胶料制备12R22.5全钢载重子午线轮胎内衬层（由过渡层和气密层复合而成），内衬层过渡层胶的表面粘性见表5。从表5可以看出，试验配方内衬层过渡层胶表面粘性优于生产配方，大配合试验胶料表面粘性与小配合试验基本一致。

表5 大配合试验内衬层过渡层胶表面粘性

2.4 工艺性能

用试验配方胶料生产的内衬层在成型过程中粘性好，过渡层与气密层间无气泡，且接头平整，胎坯在停放过程中无接头开裂缺陷和过渡层脱空缺陷，胎坯外观合格率提高3.9%。

2.5 成品轮胎性能

用试验配方胶料试制了一批12R22.5 18PR全钢载重子午线轮胎，其与生产配方胶料轮胎进行了室内耐久性能试验对比，结果见表6。从表6可以看出，试验轮胎的耐久性能略优于生产轮胎，这表明在全钢载重子午线轮胎内衬层过渡层胶中用30份IR70等量替代NR，对成品轮胎耐久性能无不良影响。

表6 成品轮胎耐久性能试验结果

2.6 成本分析

当NR价格高位运行时，在全钢载重子午线轮胎内衬层过渡层胶中用30份IR70等量替NR，胶料具有明显的成本优势。

3 结论

在全钢载重子午线轮胎内衬层过渡层胶中用并用比30/70的IR70/NR并用胶替代全NR，并减小增粘树脂用量，胶料的门尼焦烧时间、硫化速度、炭黑分散等级、硬度、定伸应力、H抽出力和耐热老化性能基本不变，拉伸强度略降低，拉断伸长率略升高，半成品表面粘性明显提高，胎坯合格率上升3.9%，成品轮胎的耐久性能略有改善，具有较好的经济效益。