实心轮胎白色胎面胶配方的开发

2021-07-20王振玲王俊英周宝珍陈雪梅仇培超

橡胶科技 2021年7期

王振玲，孙涛，王俊英，刘峰，周宝珍，邢涛，陈雪梅，仇培超

（山东玲珑轮胎股份有限公司，山东招远 265400）

实心轮胎的胎体是实心的，没有内胎和气密层，不用充气。实心轮胎具有弹性高、耐磨性能好以及维修费用低、使用寿命长等优势。

为提高耐磨性能，普通实心轮胎胎面胶都使用炭黑补强[1-6]，胎面胶呈黑色，轮胎在制动和转向时与地面摩擦会产生黑色的痕迹和橡胶粉末，污染环境，尤其对环境要求高的医药和食品加工行业是不适用的。为此，我公司开发了白色实心轮胎胎面胶配方，现将相关情况简介如下。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），SCR20和3#烟胶片，泰国进口产品。丁苯橡胶（SBR），牌号1502；顺丁橡胶（BR），牌号9000，中国石化齐鲁石油化工公司产品。炭黑N220，山东聚力能源设备有限公司产品。白炭黑，牌号1165MP，福建三明正元化工有限公司提供。钛白粉，济南裕兴化工有限责任公司产品。白炭黑分散剂，山东阳谷华泰化工股份有限公司产品。防老剂WL，中国台湾元庆国际贸易有限公司提供。防老剂4020，圣奥化学科技有限公司产品。

1.2 配方

参比配方（黑色）：NR（SCR20）45，SBR 40，BR 15，炭黑N220 60，白炭黑 10，RAE油10，防老剂 6，硫化剂 3，其他 8。

试验配方（白色）：NR（3#烟胶片）80，SBR 20，白炭黑 65，硅烷偶联剂Si75 5.2，白色填料14，防老剂 6，硫化剂 5，其他 11。

1.3 主要设备和仪器

F370型和F270型密炼机，大连橡胶塑料机械有限公司产品；P-200-2-PCT型平板硫化机，磐石油压工业（安徽）有限公司产品；MV2000型门尼粘度仪和MDR2000型硫化仪，美国阿尔法科技有限公司产品；Z005型拉力机和5109型回弹试验仪，德国ZwickRoell集团产品；DKD-K-16801型自动硬度计，德国Bareiss公司产品；401A型老化箱，上海精密科学仪器有限公司产品；EPLEXOR 500N型动态粘弹谱分析仪，德国GABO公司产品。

1.4 混炼工艺

（1）3#烟胶片塑炼工艺。3#烟胶片塑炼在F370型密炼机中进行，转子转速为40 r·min-1，压力为0.55 MPa，塑炼工艺为：加入生胶→提压砣、压压砣3次→混炼均匀，排胶（145 ℃）。

（2）参比配方混炼工艺。胶料采用三段混炼工艺。一段和二段混炼采用F370型密炼机，一段混炼转子转速为40 r·min-1，压力为0.55 MPa，混炼工艺为：加入生胶、小料、炭黑和白炭黑→压压砣→提压砣→油料→压压砣、提压砣2次→混炼均匀，排胶（165 ℃）。二段混炼转子转速为30 r·min-1，压力为0.55 MPa，混炼工艺为：加入一段混炼胶→提压砣、压压砣3次→混炼均匀，排胶（150 ℃）。三段混炼采用F270型密炼机，转子转速为30 r·min-1，压力为0.4 MPa，混炼工艺为：加入二段混炼胶、硫黄和促进剂→提压砣、压压砣3次→混炼均匀，排胶（105 ℃）。

（3）试验配方混炼工艺。胶料采用三段混炼工艺。一段和二段混炼采用F370型密炼机，一段混炼转子转速为40 r·min-1，压力为0.4 MPa，混炼工艺为：加入塑炼胶、小料、白炭黑、偶联剂和白色填料→压压砣→提压砣→油料→压压砣（145 ℃保持40 s）→提压砣→压压砣→排胶（160 ℃）。二段混炼转子转速为30 r·min-1，压力为0.4 MPa，混炼工艺为：加入一段混炼胶→提压砣、压压砣3次→混炼均匀，排胶（150 ℃）。三段混炼采用F270型密炼机，转子转速为30 r·min-1，压力为0.4 MPa，混炼工艺为：加入二段混炼胶、硫黄和促进剂→提压砣、压压砣3次→混炼均匀，排胶（105 ℃）。

1.5 性能测试

胶料各项性能均按照相应国家标准测试。

2 结果与讨论

2.1 硫化特性

胶料的硫化特性如表1所示。从表1可以看出，与参比配方胶料相比，试验配方胶料的门尼焦烧时间略有延长，门尼粘度增大，Fmax增大，t10，t25和t90略有延长，硫化速度略慢，这是因为试验配方使用了大量白炭黑，对促进剂有吸附作用。

表1 胶料的硫化特性

2.2 物理性能

硫化胶的物理性能见表2，tanδ为损耗因子。

文化是指人类在社会历史发展过程中制造的物质财富和精神财富的总和,是一个复合体，包括知识、信仰、道德、法律、艺术、风俗以及人作为社会成员而获得的能力和习惯。班级文化建设是指班级成员创设文化环境、文化制度、文化关系等来熏陶和培育集体成员的一系列活动，它是班级成员在多种文化相互吸纳相互促进的文化过程。它是班级全体师生共同创造的财富，是全体师生共同劳动的结晶，也是一个动态的、发展的系统工程，它的主体是学生。

表2 硫化胶的物理性能

从表2可以看出，与参比配方硫化胶相比，试验配方硫化胶老化前后的邵尔A型硬度、100%定伸应力、300%定伸应力、拉伸强度等较高，300%定伸应力与100%定伸应力比值相当，表明白炭黑偶联反应较完全。

从表2还可以看出，试验配方硫化胶60 ℃时的tanδ偏小，撕裂强度较高，DIN磨耗指数较小，说明胶料生热较低，耐磨性能较好（实验室磨耗数据仅供参考，具体还要看路试及实际使用情况）。

2.3 日光老化后颜色

2.3.1 户外停放

试验配方硫化胶片在户外停放3.5个月后的照片如图1所示。从图1可以看出，经过风吹、日晒、雨淋3.5个月后，硫化胶片呈灰白色，并且在弯曲变形的情况下没有出现裂口现象。

图1 试验配方硫化胶片户外停放3.5个月后照片

2.3.2 室内停放

试验配方硫化胶片在室内停放3.5个月后的照片如图2所示。

图2 试验配方硫化胶片室内停放3.5个月后照片

从图2可以看出，硫化胶片在室内重叠放置3.5个月后仅有轻微变色迹象，上方暴露的硫化胶片呈浅乳黄色，下方被覆盖的硫化胶片呈乳白色，二者颜色相差不大。

2.4 轮胎路试

试验轮胎停放2.5个月后，安装在我公司成型车间的叉车上使用。试验轮胎装车4天后的外观如图3—6所示。

从图3—6整车和单条轮胎的外观看，试验轮胎胎面颜色（除去车间地面的污染物）仍保持白色。

图3 叉车整体外观

图4 前轮（18×7-8轮胎）

图5 后轮（23×9-10轮胎）

图6 胎面

2.4.2 长时间使用

试验轮胎装配叉车实际使用5个月后外观如图7所示。从图7可以看出，车辆行驶5个月后，试验轮胎耐磨性能良好，整体颜色与黑色胎面轮胎有区别，尤其是胎侧部位仍能看出白色，胎面部分把表面灰尘稍微擦除一下，仍能看到白色。排除车间地面污染的因素，试验轮胎行驶5个月后其颜色仍保持白色。

图7 试验轮胎装配叉车实际使用5个月后的外观

2.4.3 制动痕迹

白色胎面轮胎和黑色胎面轮胎制动时地面痕迹如图8所示。

从图8可以看出，黑色胎面轮胎的制动痕迹很明显，白色胎面轮胎制动时则看不出明显痕迹。

图8 轮胎制动时地面痕迹

2.4.4 使用寿命

试验轮胎装车使用5个月期间定期统计行驶时间和对应的花纹深度，结果见表3，左右前轮装配23×9-10轮胎，左右后轮装配18×7-8轮胎。试验轮胎剩余花纹深度与行驶时间的相关性见图9。

从表3可以看出，试验轮胎行驶5个月后花纹深度减小了2.6～2.9 mm，平均磨耗1 mm行驶约1 000 h。

表3 累计行驶时间和对应的花纹深度统计结果

从图9可以看出，左右前轮和左右后轮轮胎剩余花纹深度与行驶时间均呈线性关系，线性回归方程分别为y＝-0.001x＋23.328，y＝-0.001x＋23.340，y＝-0.001x＋19.426，y＝-0.001x＋19.176。从回归方程可以计算得出，剩余花纹深度为2 mm时，左前轮、右前轮、左后轮和右后轮轮胎的预计行驶时间分别为21 328.0，21 340.0，17 426.0和17 176.0 h。