高耐磨、耐刺扎型矿用工程子午胎胎面胶

1、高耐磨、耐刺扎型矿用工程子午胎胎面胶孙宝兴，董秀玲，刘华，刘亮亮，花迎春（三角轮胎股份有限公司，山东 威海 264200）摘要：优化胎面胶配方提高矿用工程子午胎的耐磨性和耐刺扎性。结果表明：增加填充剂用量，采用抗撕裂树脂TYC0500与DCPD，对胶料配方的补强填充体系进行调整，与正常配方进行对比，试验胶料的综合物理性能优于正常胶料，并且胶料的耐磨性能和抗撕裂性能明显得以改善，单位磨耗可提高20%。关键词：胎面胶；矿用工程子午胎；耐磨性能；抗撕裂性能 轮胎的胎面是直接与地面接触摩擦,并通过胎面把路面的冲击力、摩擦生热传递到整个轮胎，因此胎面胶应具有耐磨、耐刺扎、耐撕裂、抗冲击等性能。工程机械轮

2、胎作业环境比较苛刻，要求轮胎胎面胶具有优异的耐磨和耐刺扎性能，国内多数轮胎公司多采用全天然橡胶或天然橡胶与丁苯橡胶并用体系，本论文在矿用工程子午胎胎面胶配方中采用全丁苯橡胶为主,加大填充体系用量来进行优化设计,以提高轮胎的耐磨和耐刺扎性能。由于工程子午轮胎属于厚制品，硫化时间长，因此胎面过硫严重，而丁苯橡胶硫化曲线平坦，具有良好的抗硫化返原性能；并且丁苯橡胶耐磨性能、耐起始龟裂性能、耐热老化性能均好于天然橡胶；而工程胎一般使用条件苛刻，使用时间较长，具有上述优点的丁苯胶可以满足工程胎的使用要求。但丁苯胶本身受分子结构的影响，具有生胶和硫化胶强度低，加工生热高，滞后损失大，工艺粘着性差、硫化活性

3、低、热出模性能差等缺点，这些缺点限制了丁苯胶在实际生产中的应用。本论文在矿用工程子午胎胎面胶的配方设计方面着重提高轮胎的耐磨及耐刺扎性能，在胶种的选择上，采用100%丁苯胶；填料选择高填充量的N220炭黑；硫化体系采用具有优异抗疲劳性能的半有效硫化体系。1 实验1.1 主要原材料丁苯橡胶（SBR1502），齐鲁石化产品；炭黑N220，卡博特公司产品；抗撕裂树脂TYC0500，彤悦化工产品；树脂DCPD，德国吕特格公司产品；其它均为公司常用原材料。1.2 试验配方生产配方：SBR1502 100，炭黑N220 55，环保油595B 12，硫磺 和促进剂DM、NS 3.2，其它 17.2。1#试验

4、配方：SBR1502 100，炭黑N220 62，环保油595B 12，抗撕裂树脂TYC0500、DCPD 7，硫磺 和促进剂DM、NS 3.7其它 12.2。2#试验配方：SBR1502 100，炭黑N220 67，环保油595B 14，抗撕裂树脂TYC0500、DCPD 7，硫磺 和促进剂DM、NS 3.4其它 12.2。1.3 主要设备和仪器XK-160型开炼机，上海橡胶机械厂产品；1.5L密炼机，德国Krupp corp公司产品；GK400、GK255型密炼机，益阳橡胶塑料机械集团有限公司产品；XLB-Q400×400×2型平板硫化机，上海第一橡胶机械厂产品； IN

5、STRON 3367Q8137型拉力试验机，USA产品；MDR2000型硫化仪，美国阿尔法科技有限公司产品；GT-7080-S2型门尼粘度计，高铁仪器有限公司产品；GT-AI-7000M型拉力机，高铁检测仪器有限公司产品；ZHX-13型DIN磨耗机，中国杭州西湖台钻有限公司。1.4 试样制备1.4.1 小配合试验胶料采用两段混炼工艺，一段混炼母胶在1.5L密炼机中进行，混炼工艺为：生胶 压栓30s，提栓 小料、炭黑 两次压栓，共4min 排胶；二段混炼在开炼机上进行，混炼工艺为：一段混炼母胶硫磺和促进剂捣胶下片。1.4.2 大配合试验胶料在密炼机中采用三段混炼工艺进行混炼，一段混炼母胶在GK4

6、00型密炼机中进行，转子转速为40r·min-1，混炼工艺为：生胶、小料、炭黑 压栓30s，提栓 压栓40s 提栓 压栓 提栓 排胶（155160）；二段混炼母胶在GK400型密炼机中进行，混炼工艺为：一段混炼母胶 压栓30s，提栓 压栓30s 提栓 压栓 提栓 排胶（145150）；终炼胶在GK255型密炼机中进行，转子转速为25r·min-1，混炼工艺为：二段混炼母胶、硫磺、促进剂 压栓40s，提栓 压栓30s 提栓 压栓 提栓 排胶（95100）。1.5 性能测试各项性能均按相应国家标准进行测试。2 结果与讨论2.1 小配合试验小配合试验的硫化特性和物理性能结果如表1

7、所示。表1 小配合试验结果项目1#试验配方2#试验配方生产配方硫化仪数据（150×60min）ML/（dN·m）M60/（dN·m）7.627.7547.23 7.38 33.98MH/（dN·m）33.2034.10 32.47t10/min5.956.10 5.86t10/min门尼粘度 ML(1+4)100门尼焦烧时间 t5(121)/min 硫化胶性能（150×60min）18.1350.742.1818.2050.942.8518.3650.0 41.72邵尔A型硬度/度646960300定伸应力/MPa8.27.87.2拉伸强度/M

8、Pa19.419019.6拉断伸长率/MPa576589592拉断永久变形/202020撕裂强度/（KN.m-1）DIN体积磨耗量/mm3磨耗指数/%490.14699 55 0.10513842 0.16886100×48 h老化后邵尔A型硬度/度7074 66300定伸应力/MPa12.713.5 11.8拉伸强度/MPa18.1 18.6 18.8拉断伸长率/MPa385 410 412拉断永久变形/18 18 18注：1.磨耗指数=参照胶的体积损失值/试验胶的体积损失值×100 2.参照胶的体积损失值按0.145mm3计算从表1可以看出，与生产配方相比：（1）试验配

9、方胶料的硬度、定伸应力增加，可提高胎面胶的刚性。（2）试验配方胶料的撕裂强度增加，可提高胶料的耐切割、耐刺扎性能。（3）试验配方胶料的DIN体积磨耗量降低，磨耗指数增加，胶料的耐磨性能增加。（4）2#试验配方的撕裂强度更高；DIN体积磨耗量更低，磨耗指数更高。可见，试验胶料的综合物理性能优于正常胶料。2.2 大配合试验根据小配合试验结果，选用2#试验配方进行大配合试验。大配合试验的硫化特性和物理性能结果如表2所示。表2 大配合试验结果项 目试验配方生产配方硫变仪数据（150）ML/（dN·m）7.687.39MH/（dN·m）34.15 33.17t10/min6.12 5

10、.90t90/min门尼粘度 ML(1+4)100门尼焦烧时间 t5(121)/min 18.195142.88 18.284941.80硫化时间（150），min406090406090邵尔A型硬度/度 68 6869 61 62 63300定伸应力/MPa 7.5 7.78.1 7.2 7.5 7.8拉伸强度/MPa 19.9 20.019.8 20.4 20.620.0拉断伸长率/MPa588590592591594593拉断永久变形/202020202020撕裂强度/（KN.m-1）DIN体积磨耗量/mm3磨耗指数/%-56 0.103141- 420.16886-100×4

11、8 h老化后邵尔A型硬度/度74-66-300定伸应力/MPa 13.3- 12.0-拉伸强度/MPa19.119.2-拉断伸长率/MPa410412-拉断永久变形/1818-注：1.磨耗指数=参照胶的体积损失值/试验胶的体积损失值×100 2.参照胶的体积损失值按0.145mm3计算从表2可以看出，2#试验配方胶料的硫化特性、拉伸强度、拉断伸长率等性能与生产配方胶料相近，撕裂强度、硬度、定伸应力、磨耗指数均优于生产配方胶料。通过对比大配合试验结果与小配合试验结果可知，两者基本保持一致，充分体现出试验胶料的综合物理性能优于正常胶料；耐撕裂能与耐磨性能有大幅度的提高。2.3 成品胎试验

12、2.3.1 成品胎耐磨性验证用试验配方和正常配方试制23.5R35-TB516规格轮胎，在采石厂中进行实际路试对比实验，实验轮胎单位磨耗平均126h/mm，正常轮胎单位磨耗平均105/mm ，提高了20%。因此，试验轮胎的耐磨性能优于正常轮胎。表3成品轮胎的耐磨性能项 目试验轮胎正常轮胎单位磨耗h/mm1261052.3.2 成品胎耐刺扎性能验证 试验轮胎与正常轮胎均使用1800h后，轮胎胎面磨耗情况如图1所示。图1轮胎胎面磨耗图试验轮胎 正常轮胎从图1可以看出：试验轮胎胎面磨面比正常轮胎光滑，正常轮胎胎面有刺扎掉块现象。可见，试验轮胎胎面胶料的抗刺扎性能优于正常轮胎的胎面胶料。3 结束语在工程子午胎耐磨耐刺扎胎面胶配方中采用全丁苯胶体系，并用高填充量的炭黑进行补强，同时在配方中增加抗撕裂树脂TYC0500与DCPD，大幅度提高了胶料的撕裂性能和耐磨