增黏树脂在轮胎胎面胶料中的应用

摘要：新型增黏树脂S-7000具有优异的耐热、耐湿性能，在保证显著增黏效果的同时，其黏性保持时间更长，综合应用性能优异，为橡胶制品和轮胎制造业的发展提供强有力的支持。试验选用天然橡胶与顺丁橡胶作为制作半钢胎胎面的主要材料，以S-7000用量为变量，设计6组配方进行对比，分析不同用量增黏树脂对轮胎胎面胶料综合物性的影响，对比老化前后轮胎胎面胶料的各项物理机械性能。物理机械性能对比分析结果表明，随着轮胎胎面胶料中S-7000份数的增加，门尼黏度逐渐降低，焦烧时间和正硫化时间逐渐增加；S-7000的加入对轮胎胎面胶料的拉伸强度、撕裂强度等物理机械性能有一定影响，S-7000用量为

2～4份时，轮胎胎面胶料的综合性能最好；随着S-7000份数的增加，轮胎胎面胶料的加工工艺性能比空白胶料（未添加S-7000）好，但是用量过多容易导致胶料粘辊现象。

关键词：轮胎；增黏树脂；胎面胶料；物理机械性能

中图分类号：TQ336.1 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）09-00-05

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Application of Tackifying Resin in Tire Tread Compound

ZHANG Chuanhui1， ZHANG Xin2， SUN Yuanyuan2

（1. Shandong Yongsheng Rubber Group Co.， Ltd.， Dongying 257300， China;

2. Xuzhou College of Industrial Technology， Xuzhou 221140， China）

Abstract： The new tackifying resin S-7000 has excellent heat and moisture resistance， ensuring significant tackifying effect while maintaining longer viscosity retention time， and its comprehensive application performance is excellent， providing strong support for the development of rubber products and tire manufacturing industry. In the experiment， natural rubber and butadiene rubber are selected as the main materials for making semi steel tire treads， and six sets of formulas are designed with S-7000 dosage as the variable for comparison， and the effects of different dosages of tackifying resin on the comprehensive physical properties of tire tread rubber are analyzed， and the physical and mechanical properties of tire tread rubber before and after aging are compared. Comparative analysis of physical and mechanical properties shows that as the amount of S-7000 in the tire tread rubber increases， the Mooney viscosity gradually decreases， and the burning time and vulcanization time gradually increase; the addition of S-7000 has a certain impact on the physical and mechanical properties such as tensile strength and tear strength of tire tread rubber， when the dosage of S-7000 is 2～4 parts， the comprehensive performance of tire tread rubber is the best; with the increase of S-7000 dosage， the processing performance of tire tread rubber is better than that of blank rubber （without S-7000 added）， but excessive dosage can easily cause the rubber to stick to the rollers.

Keywords： tire; tackifying resin; tread rubber material; physical and mechanical properties

轮胎制造业是汽车工业的重要组成部分，随着我国经济的蓬勃发展和汽车工业的迅猛进步，其自动化水平不断提升。这一趋势对轮胎胎面胶料的黏性提出更为严格的要求。作为轮胎胎面胶料加工过程的关键添加剂，增黏树脂能够显著提升胶料的自黏性和互黏性，增强橡胶制品和轮胎生产过程中至关重要的表面黏性，有效改善轮胎的成型加工性能和整体性能[1-3]。工业化早期，合成橡胶的表面黏性已能满足基本需求。然而，随着橡胶工业制品的持续发展和市场需求的日益增长，对制品黏性的要求变得更加严格，传统的橡胶材料已难以达到这些高标准。为了应对这一挑战，人们开始研发各种增黏树脂。

目前，增黏树脂种类繁多，主要分为天然树脂和合成树脂两大类[4-6]。其中，烷基酚醛增黏树脂属于合成树脂，凭借卓越的混炼胶增黏效果，已成为市场上的主流选择[7-8]。这种树脂是通过烷基酚单体与醛类物质的缩聚反应合成的聚合物，其增黏性能基本满足当前市场需求[9-10]。然而，它也存在一定的局限性，尤其是黏性保持时间不足。为了解决这一问题，青岛山化科技有限公司的研发团队进行深入的研究和实践，成功开发出一种新型增黏树脂S-7000。这种树脂具有优异的耐热、耐湿性能，在保证显著增黏效果的同时，其黏性保持时间更长，综合应用性能优异，为橡胶制品和轮胎制造业的发展提供强有力的支持。试验以天然橡胶与顺丁橡胶为制作半钢胎胎面的主要材料，通过改变S-7000用量设计6组配方进行对比，分析不同用量增黏树脂对轮胎胎面胶料综合物性的影响，对比轮胎胎面老化前后胶料的各项物理机械性能。

1 试验部分

1.1 试验材料与仪器

试验材料主要有3种。一是天然橡胶，型号为SMR CT5 20，购自上海嘉辰化工有限公司；二是顺丁橡胶，型号为BR 9000，购自上海高桥石油化工有限公司；三是新型增黏树脂，型号为S-7000，购自枣庄山化橡胶材料有限公司。其他材料均为市售，包括ZnO、硬脂酸、防老剂4010A、防老剂RD、炭黑N330、芳烃油、硫黄、促进剂NS和促进剂M。从理化性能来看，增黏树脂S-7000软化点为105～120 ℃，外观呈粒状，颜色为黄色至浅黄色，酸值为30～54 mg KOH/g，灰分（灼烧温度为600 ℃）含量不大于0.5%。试验仪器主要有橡胶开炼机、门尼黏度计、无转子硫化仪、橡胶弹性机、电子拉力机和阿克隆磨耗机，基本参数如表1所示。

1.2 试验配方

试验选用天然橡胶与顺丁橡胶为主要材料制备半钢胎胎面，以S-7000用量为变量，设计6组配方进行对比，如表2所示。需要注意的是，试验组分别添加不同用量的S-7000，而作为对照组，空白胶料不添加S-7000。

1.3 试验方法

在配料过程中，必须按照配方称量，确保配料精确无误。在称量轮胎胎面胶料的过程中，若不便准确称量，可以先将胶料薄通过后再进行称量。将天然橡胶等生胶在辊距0.5～1.0 mm下通过开炼机辊缝，不包辊落盘的情况下，重复至规定次数；调大辊距4～8 mm，按规定的加料顺序加入各类配合剂；待所有配合剂添加完成，打三角包和打卷各4次后下片，停放6 h后测试性能。测量轮胎胎面胶料时，将无转子硫化仪预热至150 ℃，将称量好的胶料放入后合模，出现平坦期后取出。硫化轮胎胎面胶料时，将平板硫化机和模具预热至150 ℃，然后针对需要测试的试样，剪下相应质量的胶料放在模具中，再设定对应的时间。试样老化温度为70 ℃，老化时间为72 h，执行标准为《硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验》（GB/T 3512—2014），力学性能测试执行《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定》（GB/T 528—2009）。

2 结果与讨论

首先分析不同用量增黏树脂S-7000对轮胎胎面胶料综合物性的影响，然后对比轮胎胎面老化前后胶料的各项物理机械性能。

2.1 不同用量增黏树脂S-7000对轮胎胎面胶料综合物性的影响

2.1.1 轮胎胎面胶料的门尼黏度

经检测，不同轮胎胎面胶料的门尼黏度如表3所示。随着S-7000份数的增加，轮胎胎面胶料的门尼黏度呈降低趋势。门尼黏度越小，说明胶料的加工性能越好。

2.1.2 轮胎胎面胶料的硫化特性

经检测，轮胎胎面胶料硫化特性如表4所示。数据显示，随着S-7000份数的增加，轮胎胎面胶料的焦烧时间延长，正硫化时间也延长，说明其操作安全性增大，但生产效率降低。

2.1.3 轮胎胎面胶料的物理机械性能

经检测，轮胎胎面胶料的物理机械性能如表5、表6和表7所示。数据显示，从老化前和老化后来看，1号胶和2号胶的各项性能均最好。随着S-7000份数的增加，轮胎胎面胶料压缩生热的各方面指标都逐渐上升，但数值越大说明性能越差。总体来看，1号胶和2号胶的压缩生热性能较好。

2.2 老化前后轮胎胎面胶料各项物理机械性能对比

2.2.1 老化前后轮胎胎面胶料拉伸性能对比

经检测，老化前后轮胎胎面胶料拉伸强度对比如表8所示。数据显示，老化前，随着S-7000份数的增加，轮胎胎面胶料的拉伸强度降低，总体来看，1号胶和2号胶的拉伸强度较好；老化后，随着S-7000份数的增加，轮胎胎面胶料的拉伸强度降低，但与老化前比较，拉伸强度有所升高，总体来看，1号胶和2号胶的拉伸强度较好。

2.2.2 定伸应力对比

经检测，老化前后轮胎胎面胶料定伸应力对比如表9所示。数据显示，老化前，随着S-7000份数的增加，轮胎胎面胶料的定伸应力先增大后减小，总体来看，1号胶和2号胶的定伸应力较好；老化后，随着S-7000份数的增加，轮胎胎面胶料的定伸应力先增大后减小，总体来看，1号胶和2号胶的定伸应力较好。

2.2.3 拉断伸长率对比

经检测，老化前后轮胎胎面胶料拉断伸长率对比如表10所示。数据显示，老化前，随着S-7000份数的增加，轮胎胎面胶料的拉断伸长率呈降低趋势；老化后，随着S-7000份数的增加，轮胎胎面胶料的拉断伸长率先增大后降低，最后又增大。总体来看，与老化前相比，老化后轮胎胎面胶料的拉断伸长率有所降低。

2.2.4 3 min永久变形对比

经检测，轮胎胎面胶料老化前、后3 min永久变形对比如表11所示。数据显示，老化前，随着S-7000份数的增加，轮胎胎面胶料的永久变形增大，总体来看，1号胶和2号胶的永久变形较好；老化后，随着S-7000份数的增加，轮胎胎面胶料的永久变形增大，总体来看，1号胶和2号胶的永久变形较好。

2.2.5 轮胎胎面胶料撕裂强度对比

经检测，老化前后轮胎胎面胶料撕裂强度对比如表12所示。数据显示，老化前，随着S-7000份数的增加，轮胎胎面胶料的撕裂强度降低，总体来看，1号胶和2号胶的撕裂强度最好。老化后，随着S-7000份数的增加，轮胎胎面胶料的撕裂强度先增大后降低。与老化前相比，老化后轮胎胎面胶料的撕裂强度总体升高。

2.2.6 轮胎胎面胶料磨耗体积对比

经对比，作为轮胎胎面胶料，空白、1号胶、2号胶、3号胶、4号胶和5号胶的磨耗体积依次为0.025 cm3、0.022 cm3、0.040 cm3、0.058 cm3、0.076 cm3和0.094 cm3。

数据显示，随着S-7000份数的增加，轮胎胎面胶料的磨耗体积增大。磨耗体积越大说明轮胎胎面胶料的耐磨性能越差，总体来看，1号胶和2号胶性能较好。

3 结论

作为一种新型增黏树脂，S-7000可与天然橡胶、顺丁橡胶配合使用，进而制备性能良好的轮胎胎面胶料。试验结果表明，随着S-7000用量的增加，轮胎胎面胶料的门尼黏度逐渐降低，焦烧时间和正硫化时间逐渐延长，工艺安全操作性有所提升，但会影响生产效率。此外，S-7000的加入对轮胎胎面胶料的物理机械性能有一定影响。经试验验证，加入2～4份S-7000时，轮胎胎面胶料的综合性能最好。

参考文献

1 聂恒凯，侯亚合.橡胶材料与配方[M].北京：化学工业出版社，2015：48-49.

2 翁国文，刘琼琼.橡胶物理机械性能测试[M].北京：化学工业出版社，2018：22.

3 侯亚合，聂恒凯.现代橡胶加工工艺[M].北京：化学工业出版社，2019：65-66.

4 徐云慧，杨 慧.橡胶制品工艺[M].北京：化学工业出版社，2017：27-28.

5 翁国文.实用橡胶配方技术[M].北京：化学工业出版社，2014：50.

6 刘希春，刘巨源.橡胶加工设备与模具[M].北京：化学工业出版社，2014：39-40.

7 张殿荣，马占兴，杨清芝.现代橡胶配方设计[M].北京：化学工业出版社，1996：71-72.

8 翁国文.轮胎加工技术[M].北京：化学工业出版社，2005：80-81.

9 傅 政.工程橡胶制品设计[M].北京：化学工业出版社，2018：47-48.

10 彭 兵，肖风亮，李翔宇.橡胶密封制品[M].北京：化学工业出版社，2009：92.