硫化剂WK-7在工程机械轮胎胎体胶中的应用

刘 娟，黄艳军，邹 玲

（1.三角轮胎股份有限公司，山东 威海 264200；2.威海工业技术学校，山东 威海 264200）

有效或半有效硫化体系是采用硫黄给予体全部或部分替代硫黄，形成以单硫键和双硫键为主的交联键，虽然硫化胶的耐疲劳性能较以多硫键为主的硫化胶有所下降，但耐热老化性能、抗硫化返原性等综合性能明显提高。

硫化剂DTDM的化学名称为4，4′-二硫代二吗啡啉，主要在有效和半有效硫化体系中用作硫黄给予体，可使硫化胶保持较高的拉伸强度、较好的耐热氧老化性能和抗硫化返原性等，但与具有仲胺结构的次磺酰胺类促进剂（如NOBS）相似，受热后会分解出有毒的氮氧化物和产生硫氧化物烟雾，污染环境、危害人体健康，因此需要找到一种环保型的替代品。

硫化剂WK-7是替代硫化剂DTDM的环保产品，其化学名称为烷基酚二硫化物。烷基酚二硫化物作为一种新型的硫黄给予体，在应用过程中不会产生亚硝胺致癌物，且硫化胶的综合性能良好。本工作主要研究硫化剂WK-7替代硫化剂DTDM在工程机械轮胎胎体胶中的应用。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），SMR20，马来西亚产品；顺丁橡胶（BR），牌号9000，中国石化北京燕山分公司产品；丁苯橡胶（SBR），牌号1502，中国石油天然气股份有限公司产品；炭黑N330，山西志信化工有限公司产品；硫化剂DTDM-80，莱茵化学（青岛）有限公司产品；硫化剂WK-7，淄博万科化工有限公司产品。

1.2 配方

生产配方：NR 80，BR 10，SBR 10，炭黑N330 45，环保油 5，硫黄 1.15，不溶性硫黄HDOT20 1.4，硫化剂DTDM-80 0.63，促进剂NS 0.9，其他 21。

试验配方：以0.4份硫化剂WK-7替代0.63份硫化剂DTDM-80，减少0.1份促进剂NS，增加0.1份硫黄，其余均同生产配方。

1.3 主要设备和仪器

GK1.5N型（切向转子系统）密炼机、GK255N型和GK400N型密炼机，益阳橡胶塑料机械集团有限公司产品；XLB-Q 400×400×2型平板硫化机，上海第一橡胶机械厂产品；MDR2000型硫化仪和T2000型拉力试验机，美国阿尔法科技有限公司产品。

1.4 试样制备

1.4.1 小配合试验

胶料采用两段混炼工艺，在GK1.5N型密炼机中进行混炼，转子转速为45 r·min-1，一段混炼工艺为：生胶、小料→压压砣炭黑→压压砣芳烃油→压压砣排胶（115 ℃）；二段混炼工艺为：一段混炼胶、促进剂、硫黄压压砣压压砣→排胶。

1.4.2 大配合试验

胶料采用两段混炼工艺进行混炼。一段混炼在GK400N型密炼机中进行，转子转速为50 r·min-1，混炼工艺为：生胶、小料→压压砣→提压砣→炭黑→压压砣提压砣→环保油→压压砣提压砣→压压砣→排胶（160 ℃）；二段混炼在GK255N型密炼机中进行，转子转速为25 r·min-1，混炼工艺为：一段混炼胶、硫黄、促进剂→压压砣提压砣→压压砣提压砣→压压砣→排胶（105 ℃）。

1.5 性能测试

各项性能均按相应的国家标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 理化分析

硫化剂WK-7的理化分析结果如表1所示。

表1 硫化剂WK-7的理化分析结果

从表1可以看出，硫化剂WK-7的各项理化性能均达到企业标准要求。

2.2 小配合试验

小配合试验结果如表2所示。

从表2可以看出，与生产配方胶料相比，试验配方胶料的MH减小，门尼焦烧时间、t10和t90均缩短，硫化速度加快，当硫化时间为40 min时，硫化胶的300%定伸应力和拉伸强度略低，拉断伸长率和帘线抽出力稍高，总体来看硫化胶的物理性能基本相当。

表2 小配合试验结果

2.3 大配合试验

为进一步验证硫化剂WK-7的实际使用效果，进行了大配合试验，试验结果如表3所示。

从表3可以看出：与生产配方胶料相比，试验配方胶料的门尼焦烧时间、t10和t90均缩短，硫化速度稍快，转矩稍低，抗硫化返原性较好；硫化胶的300%定伸应力和拉伸强度稍高，拉断伸长率相当，撕裂强度和帘线抽出力稍高，总体来看硫化胶的物理性能较好。

表3 大配合试验结果

2.4 成品试验

采用试验配方和生产配方胶料试制两条14.00－25 28工程机械轮胎进行机床耐久性试验，结果表明，正常生产轮胎和试验轮胎的累计行驶时间分别为159.6和161.3 h，可以看出试验轮胎的耐久性能优于正常生产轮胎。

2.5 成本分析

采用硫化剂DTDM-80的胎体胶价格为7.324 4元·kg-1，采用硫化剂WK-7减量替代硫化剂DTDM-80的胎体胶价格为7.248 0元·kg-1，胶料成本降低0.076 4元·kg-1，年节约成本10.66万元。采用硫化剂WK-7替代硫化剂DTDM-80，不但节约了成本，而且减少了对环境的污染。

3 结论

（1）在工程机械轮胎胎体胶中以硫化剂WK-7减量替代硫化剂DTDM-80，胶料的门尼焦烧时间、t10和t90缩短，硫化速度加快，转矩稍低，工艺性能良好，抗硫化返原性改善，硫化胶的物理性能较好，成品轮胎的耐久性能提高。

（2）硫化剂WK-7在硫化过程中不会产生致癌的亚硝胺，以其减量替代硫化剂DTDM-80，不但节约了成本，而且达到了绿色、环保轮胎的生产要求。