国产高性能天然橡胶在航空轮胎胎面胶中的应用

2022-10-28周宝珍王俊英王书磊王振玲陈少梅陈雪梅

轮胎工业 2022年10期

周宝珍，孙涛，刘峰，邢涛，王俊英，王书磊，王振玲，陈少梅，陈雪梅

（山东玲珑轮胎股份有限公司，山东招远 265400）

航空轮胎作为飞机与地面直接接触的部件，向跑道传递制动力，为转向提供侧向力，缓冲飞机起飞、降落和滑行时产生的震动和冲击力，辅助飞机在地面上滑行，具有负荷大、速度高、下沉量大、变形大、充气压力高等特点，因此航空轮胎必须具有优异的抗冲击、抗刺扎、抗撕裂、耐磨和耐高温等性能，这就要求胶料具有较高的定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率和较低的生热等，以使其能够承受飞机高速起飞产生的强大离心力和着陆瞬间巨大冲击力的要求[1-2]。

由于航空轮胎苛刻的使用条件，对航空轮胎使用的原材料各项指标有严格的要求。天然橡胶（NR）因具有综合加工性能优异、拉伸强度高、半成品粘性好以及与合成橡胶相容性好的特点而得到广泛应用[3-4]，是制造航空轮胎的主要原材料。由于受地理环境以及加工技术等因素的影响，国产NR的性能与进口NR存在较大差异，我国航空轮胎用高端NR长期依赖进口[5-7]。本工作研究国产高性能NR替代泰国进口NR烟胶片在航空轮胎胎面胶中的应用。

1 实验

1.1 主要原材料

NR，1#烟胶片，泰国进口产品；高性能NR（烟胶片），中国热带农业科学研究院橡胶研究所产品；炭黑N234，上海卡博特化工有限公司产品。

1.2 配方

正常生产配方：NR（泰国） 100，炭黑N234 46，氧化锌 3，硬脂酸 3，硫黄和促进剂 2.4，其他 7.5。

试验配方：以国产高性能NR等量替代泰国进口NR，其余组分及用量均同正常生产配方。

1.3 主要设备和仪器

GKl.5N型密炼机，德国克虏伯公司产品；Ф160 mm×320 mm开炼机，烟台橡胶机械厂产品；MDR2000型无转子硫化仪和MV2000型门尼粘度仪，美国阿尔法科技有限公司产品；P-200-2PCD型平板硫化机，中国台湾磐石油压工业股份有限公司产品；DKD-K-1680l型自动硬度计，德国Bareiss公司产品；CMT-4503型电子拉力试验机，深圳新三思材料检测有限公司产品；EPLEXOR500N型动态粘弹谱分析仪，德国GABO公司产品；5109型弹性试验仪，德国Zwick/Roell公司产品；401A型热老化试验箱，江苏新真威试验机械有限公司产品；GT-7012-D型磨耗试验机，中国台湾高铁检测仪器有限公司产品。

1.4 试样制备

胶料采用两段混炼工艺混炼。一段混炼在GKl.5N型密炼机中进行，转子转速为60 r·min-1，混炼工艺为：生胶→炭黑→小料→排胶（160 ℃）；二段混炼在开炼机上进行，混炼工艺为：一段混炼胶→硫黄和促进剂→下片。

胶料停放至少8 h后在平板硫化机上进行硫化，条件为151 ℃×30 min。

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 NR理化性能分析

国产高性能NR和泰国进口NR的理化性能对比如表1所示。

表1 国产高性能NR和泰国进口NR的理化性能对比

从表1可以看出：国产高性能NR的各项理化性能满足GB/T 8089—2007要求；与泰国进口NR相比，国产高性能NR的杂质含量、塑性初值、门尼粘度和含胶率相当，塑性保持率降低了6%，氮质量分数减小了36%，挥发分质量分数减小了65%，灰分质量分数减小了24%，拉伸强度和拉断伸长率略有提高。

2.2 门尼粘度和硫化特性

表2示出了正常生产配方和试验配方胶料的门尼粘度和硫化特性。从表2可以看出：与正常生产配方胶料相比，试验配方胶料的门尼焦烧时间缩短了5%，t10，t30，t60，t90－t10和ts2缩短了6%～11%，说明胶料的硫化速度加快；门尼粘度降低了7%，说明胶料的粘度降低；Fmax和Fmax－FL略有降低，说明胶料的交联密度和模量下降，但差异均在5%范围内。

表2 正常生产配方和试验配方胶料的门尼粘度和硫化特性

2.3 物理性能

表3示出了正常生产配方和试验配方胶料的物理性能。从表3可以看出，与正常生产配方胶料相比，试验配方胶料的100%定伸应力和300%定伸应力分别降低了5.4%和8.1%，拉伸强度和拉断伸长率分别提高了6.7%和7.1%，撕裂强度提高了12%，高温回弹值基本不变，DIN磨耗指数下降了14%，阿克隆磨耗量增大了17%。试验配方胶料的强伸性能略有提高，抗撕裂性能提高，但定伸应力降低，耐磨性能下降（实际耐磨性能需要后续试制成品轮胎进行路试验证）。