杜仲胶在全钢子午线轮胎胎面胶中的应用.doc

杜仲胶在全钢子午线轮胎胎面胶中的应用
目前大中型载重轮胎,特别是全钢子午线轮胎胎面胶中,主要采用天然橡胶(NR)为主要原料,以满足力学强度、耐刺扎、低生热等性能要求,同时可采用少量丁苯橡胶(SBR)和顺丁橡胶(BR),以提高耐磨性,但并用后硫化胶生热有所增大,难以满足高性能节能环保轮胎的要求。
杜仲胶的主要成分是反式-1,4-聚异戊二烯,与普通天然橡胶(NR)和异戊橡胶(IR)具有相同的化学组成-(C5H8)n-,但分子链结构为反式-1,4-结构,因此易于结晶,熔点为60℃左右。因此,杜仲胶与天然胶必然有着很好的共混共硫化性能。我们在这方面开展工作,对于试验结果有着很好的预期。
本次试验我们采用人工合成的反式-1,4-聚异戊二烯橡胶(TPI)作为对比样品。宋景社、黄宝坤等研究表明当TPI的质量分数在20%~40%(生胶)时,不仅能保持或提高原胶的各项力学性能,而且动态性能,特别是滚动阻力、生热、耐疲劳性、耐磨性等有明显的改善,有望在高性能轮胎中得到应用。而杜仲胶和TPI有着相同的化学组成,唯一的区别在于非橡胶烃的组分和含量以及分子量分布。因此我们有理由认为,杜仲胶在全钢子午线轮胎中的应用前景是非常值得期待的。
试验配方
本阶段试验采取全钢胎的胎面胶配方,胎面胶是轮胎中直接接触路面的部件,用胶量大,对各项性能要求较高,特别是对于耐磨性、生热、滚动阻力等动态性能的要求更是苛刻,是轮胎中的关键部件。加上近些年对于绿色轮胎的呼声越来越高,环保、节能、减排的迫切性使得对于轮胎胎面胶的考核又上了一个台阶,而杜仲胶优异的动态性能正符合了我们对于胎面胶的需要,这也是我们选取胎面胶作为试验配方的原因。
表一配方
配方编号
DZ-0
DZ-1
DZ-2
DZ-3
DZ-4
DZ-5
DZ-6
杜仲胶
-
5
10
15
-
-
-
TPI
-
-
-
-
5
10
15
NR
100
95
90
85
95
90
85
StA
2
2
2
2
2
2
2
ZnO







S
2
2
2
2
2
2
2
促NS







N234
50
50
50
50
50
50
50
4020
1
1
1
1
1
1
1
油
5
5
5
5
5
5
5
防RD
1
1
1
1
1
1
1
石蜡
1
1
1
1
1
1
1
合计







本阶段工作的试验配方以杜仲胶的用量为变量,分别替代5、10、15份的天然胶,同样我们也用TPI替代了5、10、15份的天然胶,并与杜仲胶进行对比。我们发现,针对TPI的研究主要集中在比较高的替代份数上例如20份,诚然高填充比例的胶会使得其性能得到更好的表达,但实际生产中进行大比例替代的例子并不多见,这会对配方和工艺以及后续的生产带来很大的调整,因此我们将研究方向集中于低比例的替代上,对于轮胎制造商来说,更容易获得好的接受度。
混炼胶性能

本次试验采取两段式混炼,一段密炼二段开炼,由于杜仲胶很硬,我们在一段密炼前将其在开炼机上过辊塑炼,这样可以在后续工艺中混合的更均匀。具体混炼工艺如下:
混炼工艺
一段混炼工艺(密炼机)
持续时间min
累积时间min
1)将密炼机初始温度设定为80℃,转速80r/min,关闭卸料口,启动电机,升起上顶栓。
2)加入橡胶。放下上顶栓,塑炼橡胶。


3)升起上顶栓,装入小料、放下上顶栓。


4)混炼胶料。


5)升起上顶栓,装入炭黑、油,放下上顶栓。


6)混炼胶料。
2

7)升起上顶栓,清扫密炼机入口和上顶栓的顶部,放下上顶栓。


8)混炼胶料。


卸下胶料。
二段混炼工艺(开炼机)
持续时间min
累积时间min
1)将辊温设定为50℃,
2)将母炼胶包在慢辊上。


3)加入硫磺和促进剂,待硫磺和促进剂全部加入后再割刀


4)从每边做3/4割刀三次,每次割刀允许间隔 15s


5)下片,,将胶料打卷交替从每端加入,纵向拨通六次


6)将胶料压成约6mm的胶片,检查胶料质量,如果橡胶质量和理论上相差+