液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP在全钢子午线轮胎配方中的应用

2021-07-20冉宇宁

轮胎工业 2021年6期

冉宇宁，陈鑫

（贵州轮胎股份有限公司，贵州贵阳 550008）

全钢子午线轮胎很多部位胶料要求硬度很高，为了在获得更高硬度的同时满足加工需求，通常采用10～20份有机树脂替代部分炭黑，胶料不仅可以获得更好的力学性能，还因树脂兼具软化剂和增塑剂功能[1]，可以降低加工温度，确保胶料混炼的安全性和质量均一性[2-6]。但采用传统补强树脂的胶料依然存在加工困难的情况。

酚醛树脂生产过程中，常加入不同的油改性剂以提高树脂在橡胶中的溶解性，从而增大树脂与橡胶之间的相容性，常用的油改性剂有妥尔油[7]和腰果油[8-10]。酚醛树脂SL-2101是妥尔油改性热反应型热塑性酚醛树脂；NC-360HP是以腰果油为原料聚合改性得到的一种聚合油，主要成分为腰果油酚醛树脂，两者均通过与亚甲基给予体交联反应生成三维结构，起到硫化胶增强和增硬效果。

本工作研究新型液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP在全钢子午线轮胎中的应用，并与全钢子午线轮胎常用酚醛树脂SL-2101进行对比。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），STR20，泰国普吉宏曼丽（橡胶）有限公司产品；炭黑N375，江西黑猫炭黑股份有限公司产品；酚醛树脂SL-2101，国内某公司产品；液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP，青岛克罗恩化学有限公司产品。

1.2 试验配方

1#配方：NR 100，炭黑N375 74，氧化锌/硬脂酸 6，环保芳烃油 3.4，防老剂 1.5，酚醛树脂SL-2101 10，硫黄、促进剂TBBS和防焦剂5.9，HMT-80 1.25，其他 3。

2#配方：采用液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP等量替代1#配方中的酚醛树脂SL-2101，其余同1#配方。

1.3 主要设备和仪器

C型3 L密炼机和F-270型密炼机，美国法雷尔公司产品；PX-420型密炼机，意大利Pomini公司产品；LJ-150型开炼机，青岛巨融机械技术有限公司产品；LP6000型平板硫化机，德国MonTech公司产品；MV2000型门尼粘度仪和MDR2000型无转子硫化仪，美国阿尔法科技有限公司产品；XHS型邵尔橡塑硬度计，上海六菱仪器厂产品；T2000E型电子拉力机，北京友深电子仪器有限公司产品；EPH-50型橡胶回弹仪，英国SATRA技术中心Hampden测试仪器公司产品。

1.4 混炼工艺

1.4.1 小配合试验

小配合试验胶料采用两段混炼工艺。一段混炼在3 L密炼机中进行，转子转速为80 r·min-1，混炼工艺为：生胶和小料→压压砣→提压砣→炭黑、油料→压压砣→提压砣（温度为120 ℃）→压压砣→排胶（温度为155 ℃）；终炼在LJ-150型开炼机上进行，混炼工艺为：一段混炼胶→硫黄、促进剂和HMT-80→薄通6次→打2个卷后下片。

1.4.2 大配合试验

“以市场为导向的价值评估方式是对以往专家评审方式的有益补充，科技成果进入市场，才能实现商业价值。”云南电网公司副总工程师吴毅认为，让有价值的科技产品及时循环起来，实现管制性业务与竞争性业务、各单位间的共享，实现价值循环的平衡，进而打造出价值开放的平台，创造合作共赢的良好氛围。

大配合试验胶料采用两段混炼工艺。

一段混炼在PX-420型密炼机中进行，转子转速为50 r·min-1，压砣压力为0.55 MPa。先将NR塑炼，出片冷却。1#配方胶料混炼工艺为：塑炼胶和小料→全部炭黑→压压砣→提压砣加油料（60 s）→压压砣→保持10 s→提压砣→保持15 s→压压砣→排胶（120 s，165 ℃）。2#配方胶料混炼工艺为：塑炼胶和部分小料→全部炭黑→压压砣→保持25 s→开门加NC-360HP→关门加油料→压压砣→保持20 s→提压砣→压压砣→排胶（130 s，165 ℃）。

终炼在F-270型密炼机中进行，加入硫黄、促进剂、防焦剂以及HMT-80，1#和2#配方终炼工艺相同。

1.5 性能测试

各项性能均按照相应国家标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 小配合试验

胶料的小配合试验结果如表1所示。

从表1可以看出，在加工性能方面，与采用酚醛树脂SL-2101的1#配方胶料相比，采用液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP的2#配方胶料的硫化速度更快，但焦烧安全性相当；初始门尼粘度和门尼粘度均有20%以上的降幅，同时门尼应力松弛率绝对值也提高11%，这都有利于降低胶料加工过程中的能耗和温升，并提高加工外观质量。采用液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP的2#配方胶料的抗硫化返原性提高，表明其耐老化性能优异。

表1 小配合试验结果

在物理性能方面，与采用酚醛树脂SL-2101的1#配方胶料相比，采用液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP的2#配方胶料的邵尔A型硬度、100%定伸应力、拉断伸长率和撕裂强度稍低，拉伸强度相当，但拉断永久变形下降率达33%；在生热性能方面，2#配方胶料的回弹值下降约6%。

2.2 大配合试验

2.2.1 加工性能

大配合试验胶料的混炼加工性能如表2所示。

表2 大配合试验胶料的混炼加工性能

从表2可以看出，与采用酚醛树脂SL-2101的1#配方相比，采用液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP的2#配方无论是一段混炼胶还是终炼胶的排胶温度和排胶能耗均稍低，同时快检门尼粘度也均有较大幅度的下降，更有利于加工。但由于本试验2#配方采用手动开门加液态腰果油改性酚醛补强树脂NC-360HP，导致了部分混炼时间的浪费，如若能在工厂批量生产中像芳烃油一样从密炼机内部称量、注入，就不会导致混炼效率的下降。

2.2.2 硫化特性和物理性能

大配合试验胶料的硫化特性和物理性能如表3所示。