抗撕裂树脂在耐寒橡胶履带中的应用

王 宇，王克成

（1.天津万达轮胎集团有限公司，天津 300402；2.浙江富铭工业机械有限公司，浙江 临海 317000）

近年来，橡胶履带机械在我国北方地区的应用越来越普及，如土地旋耕、田间播种、水稻收割等。有些地区由于地势低洼，遇到秋季阴雨连绵时，农作物需要等到进入冬季后土地结冻、大雪覆盖农田时才能抢收，气温甚至达到－20 ℃以下。在低温环境下使用的橡胶履带，易发生带体表面被尖利的农作物秸秆、根槎、坚硬的冻土划伤和刺破而形成一道道裂口，机械行驶中裂口扩展速度加快，使带体表面裂口数量增多、面积增大，雨水、雪水通过裂口渗入侵蚀带体钢丝使带体抗拉强度下降，导致带体断裂、履带失效。因此，提高橡胶履带的耐寒性能和抗裂口增长性能十分必要。

顺丁橡胶（BR）具有良好的耐寒性能[1-3]，采用天然橡胶（NR）和BR并用体系，橡胶履带的脆性温度可从－30 ℃降至－62 ℃。但是NR并用BR后带体的抗切割性能和抗裂口增长性能明显下降[4-5]。抗撕裂树脂化学组分中的烃类功能基团[6-7]可有效提高非极性橡胶的抗撕裂性能和耐屈挠龟裂性能，在混炼时可以降低胶料门尼粘度、提高胶料的粘性。

本工作研究抗撕裂树脂在耐寒橡胶履带中的应用，以期为延长橡胶履带制品的使用寿命提供参考。

1 实验

1.1 主要原材料

NR，SCR10，海南天然橡胶产业集团股份有限公司产品；BR，牌号9000LD，中国石油化工股份有限公司茂名分公司产品；炭黑N220和N234，山西永东化工股份有限公司产品；沉淀法白炭黑，寿光市邦泽化工有限公司产品；间接法氧化锌，优锦化工（上海）有限公司产品；硬脂酸，淄博市临淄双洋福利油脂有限公司产品；防老剂4010和RD，宁波艾克姆新材料股份有限公司产品；防老剂MB，蔚林新材料科技股份有限公司产品；微晶蜡，沧州市双峰蜡业科技有限公司产品；橡胶抗疲劳剂PL-600，阜阳宏利化工有限公司产品；抗撕裂树脂，无锡东材科技有限公司产品；分散剂，山东阳谷华泰化工股份有限公司产品；硫黄，山东双兴新材料有限公司产品；促进剂TBBS，科迈化工股份有限公司产品。

1.2 配方

生产配方：NR 55，BR 45，炭黑N220/N234 52，白炭黑 8.5，间接法氧化锌 4.5，硬脂酸1.8，防老剂4010/RD/MB 4.5，微晶蜡 1.5，芳烃油 6，分散剂 2，橡胶抗疲劳剂 3，硫黄1.6，促进剂TBBS 1.8，其他 3。

试验配方：用抗撕裂树脂等量替代橡胶抗疲劳剂，其余组分及用量与生产配方相同。

1.3 主要设备和仪器

1 L小型加压翻斗式密炼机和X（S）K-160型开炼机，威福兴机械（上海）有限公司产品；GK-160E型密炼机、XK660型开炼机和XJYSZ602×250型双螺杆挤出机，大连华韩橡塑机械有限公司产品；LK2117型无转子硫化仪和LK2118型门尼粘度仪，东莞力控仪器科技有限公司产品；XLB-450×450型平板硫化机、WML-76型阿克隆磨耗试验机、WPL-100型橡胶数显疲劳试验机和JDL5600D型电子万能试验机，扬州市天发试验机械有限公司产品；Y3000E型压缩生热试验机，北京友深电子仪器有限公司产品；401A型热老化试验箱，江苏明珠试验机械有限公司产品。

1.4 试样制备

小配合试验胶料分两段混炼。一段混炼在小型加压翻斗式密炼机中进行，转子转速为40 r·min-1，混炼工艺为：加生胶90 s→提压砣，加小料、炭黑和白炭黑→压压砣120 s→提压砣，加芳烃油→压压砣90 s→提压砣→排胶，停放4 h。二段混炼在X（S）K-160型开炼机上进行，混炼工艺为：加一段混炼胶，包辊→加硫黄、促进剂→割刀6次→薄通、打卷4次后下片。

大配合试验胶料分两段混炼，均在GK-160E型密炼机中进行。一段混炼转子转速为40 r·min-1，压力为14 MPa，密炼室初始温度为120℃，混炼工艺为：加生胶60 s→加白炭黑、炭黑及小料70 s→提压砣、清扫→压压砣40 s→加芳烃油40 s→提压砣→排胶至双螺杆挤出机，出片。胶片浸隔离液冷却、风冷吹干、落片，停放8 h。二段混炼转子转速为20 r·min-1，压力为10 MPa，密炼室初始温度为80 ℃，混炼工艺为：加一段混炼胶10 s→加硫黄、促进剂60 s→提压砣5 s→压压砣60 s→提压砣→排胶。胶料在XK660型开炼机上捣胶、下片。胶片浸隔离液冷却、风冷吹干、停放8 h。

1.5 胶料性能测试

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 理化性能分析

抗撕裂树脂的理化性能见表1。

表1 抗撕裂树脂的理化性能

从表1可以看出，抗撕裂树脂的理化性能测试达到企业标准要求。

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Fmax略降低，t10延长；与生产配方硫化胶相比，试验配方硫化胶的撕裂强度、耐屈挠龟裂性能明显提高，阿克隆磨耗量降低；邵尔A型硬度、拉伸强度、拉断伸长率和脆性温度相当；70 ℃×96 h热空气老化后，硫化胶的邵尔A型硬度变化、拉伸强度变化率和拉断伸长率变化率相差不大。

表2 小配合试验结果

2.3 大配合试验

大配合试验一段和二段混炼胶的快检结果见表3。

表3 大配合试验一段和二段混炼胶的快检结果

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粘度降低，门尼焦烧时间延长，加入抗撕裂树脂对工艺性能无不良影响。

大配合试验结果见表4。

表4 大配合试验结果

从表4可以看出，与生产配方硫化胶相比，试验配方硫化胶的物理性能更佳，且大配合试验胶料的硫化特性和物理性能变化趋势与小配合试验胶料基本一致。表明加入抗撕裂树脂后，胶料的硫化特性和物理性能更优异。

2.4 成品装车试验

采用试验配方胶料在150 ℃/20 MPa×90 min硫化条件下制备60条400×90×65规格成品橡胶履带，发往吉林地区进行装车试验，完成春季土地旋耕、田间播种、秋季农作物收割等工作。部分装车地区入冬开始抢收时，气温已达到－10 ℃以下，大雪覆盖农田，橡胶履带机械行驶时，带体表面易被尖利的农作物秸秆、根槎划伤或刺破。装车试验结果表明，采用试验配方的橡胶履带带体裂口扩展速度明显减缓，橡胶履带的抗裂口增长和抗崩花掉块性能明显提高，可有效地避免因雪水渗入裂口侵蚀带体钢丝而导致带体断裂现象的发生，从而延长橡胶履带的使用寿命。

采用试验配方的橡胶履带在三包期内没有发生因带体断裂而导致橡胶履带失效的情况，试验达到预期目标，受到客户的认可和好评。

3 结论

（1）与生产配方胶料相比，添加抗撕裂树脂的试验配方胶料的Fmax略降低，t10延长，撕裂强度、耐屈挠龟裂性能明显提高，阿克隆磨耗量降低，耐热空气老化性能相差不大。

（2）采用试验配方的耐寒橡胶履带成品的抗裂口增长和抗崩花掉块性能提高，可有效地避免因雪水渗入裂口侵蚀带体钢丝而导致带体断裂以及橡胶履带失效现象的发生，从而延长橡胶履带的使用寿命。