几种增粘树脂在半钢子午线轮胎胶料中的应用

徐正润，朱家顺

[1.青岛福凯橡塑新材料有限公司，山东 青岛 266200；2.特拓（青岛）轮胎技术有限公司，山东 青岛 266061]

在子午线轮胎成型加工过程中，半成品部件的表面粘性至关重要。不良的表面粘性会导致轮胎的胎冠脱层、胎体脱层、胎肩气泡、外缘尺寸不佳等质量问题[1]。天然橡胶（NR）具有良好的自粘性，因而工艺性能较好；合成橡胶虽然具有某些特殊优点，但因缺乏足够的自粘性，给成型工艺带来困难。增粘树脂是相对分子质量较低的化合物，作为橡胶配合剂，能够提高橡胶材料的表面粘性[2]。增粘树脂包括天然树脂和合成树脂两大类。在各类增粘树脂中，非热反应型烷基酚醛树脂以其长效、耐湿热、高初始粘合性能而成为橡胶行业的首选增粘剂[3]，其中超级增粘树脂在苛刻的半成品存放条件下更显优势[4]。增粘树脂的增粘能力是相对的，与树脂本身的结构、胶料的生胶组成有重要关系[5]。

本工作对比研究几种国内外辛基酚醛增粘树脂和超级增粘树脂分别在半钢子午线轮胎胎侧胶和胎圈护胶中的应用，以期为国产增粘树脂替代进口产品提供试验依据。

1 实验

1.1 主要原材料

NR，SMR20，马来西亚产品。顺丁橡胶（BR），牌号9000，中国石化齐鲁股份有限公司产品。炭黑N330，江西黑猫炭黑股份有限公司产品。辛基酚醛增粘树脂：牌号JT-1801，潍坊军涛化工有限公司产品；牌号SP-1068，美国圣莱科特公司产品；牌号SL-1801，华奇（中国）化工有限公司产品。超级增粘树脂：牌号JT-6421，潍坊军涛化工有限公司产品；牌号Koresin，德国巴斯夫公司产品；牌号SL-T421，华奇（中国）化工有限公司产品。

1.2 试验配方

1.2.1 胎侧胶

NR 30，BR 70，炭黑N330 60，氧化锌3，硬脂酸 1.5，防老剂4020 2，防老剂RD 2，防护蜡 1.5，辛基酚醛增粘树脂（变牌号） 4，硫黄和促进剂NS 2.5，其他 5。

1.2.2 胎圈护胶

NR 40，BR 60，炭黑N330 75，氧化锌5，硬脂酸 3，防老剂4020 2，防老剂RD 1.5，防护蜡 1.5，超级增粘树脂（变牌号） 4，不溶性硫黄和促进剂NS 4，其他 8.3。

1.3 主要设备和仪器

3.5 L密炼机，广东利拿实业有限公司产品；XK-150型开炼机，广东湛江机械厂产品；500 kN平板硫化机，湖州顺力橡胶机械有限公司产品；MDR2000型硫化仪和MV2000型门尼粘度仪，美国阿尔法科技有限公司产品；3365型电子拉力机，美国英斯特朗公司产品；Nicolet iS5傅里叶转换红外光谱仪，美国Thermo Fisher公司产品；胶料表面粘性分析仪，特拓（青岛）轮胎技术有限公司产品。

1.4 试样制备

胶料分两段混炼，一段混炼在3.5 L密炼机中进行，加料顺序为：生胶→小料→炭黑、芳烃油（分两次加入）→排胶；二段混炼在开炼机上进行，加料顺序为：一段混炼胶→硫黄、促进剂→下片。取适量二段混炼胶，用开炼机压出厚度为1.5 mm的平整胶片并裁切，在室内自然环境中暴气停放或用保鲜膜覆膜停放后用于表面粘性的测试。

硫化胶试样在平板硫化机上制备。

1.5 性能测试

各项性能均按相应的国家或企业标准测试。

2 结果与讨论

2.1 辛基酚醛树脂在胎侧胶中的应用

2.1.1 红外光谱分析

3种辛基酚醛增粘树脂的红外光谱对比如图1所示。从图1可以看出，3种树脂的红外光谱相似度很高，说明3种树脂的组成结构基本相同。

图1 3种辛基酚醛增粘树脂的红外光谱对比

2.1.2 硫化特性

辛基酚醛增粘树脂对胶料硫化特性的影响如表1所示。

表1 辛基酚醛增粘树脂对胶料硫化特性的影响

由表1可以看出，增粘树脂的加入均使胶料的门尼粘度略有减小，门尼焦烧时间缩短，硫化速度加快，表明3种增粘树脂对混炼胶加工性能和硫化特性的影响趋势大体一致。相对来讲，增粘树脂JT-1801在降低门尼粘度、保持焦烧时间方面表现较好。

2.1.3 物理性能

辛基酚醛增粘树脂对硫化胶物理性能的影响如表2所示。

表2 辛基酚醛增粘树脂对硫化胶物理性能的影响

从表2可以看出：3种增粘树脂对硫化胶物理性能的影响相差无几；与空白试样相比，没有造成明显的不利影响。

2.1.4 表面粘性

辛基酚醛增粘树脂对混炼胶片在室内暴气停放和覆膜停放后表面粘性的影响如图2和3所示。

从图2可以看出：与空白试样相比，增粘树脂的加入使胶料表面粘性提高了3～5倍，3种增粘树脂的增粘效果和粘性保持性能处于同一水平；SP-1068树脂虽然在停放3天之前的表面粘性略低，但随着停放时间的延长，其表面粘性略有提高，接近直至超过其他两种增粘树脂。

图2 辛基酚醛增粘树脂对混炼胶片在暴气停放后表面粘性的影响

从图3可以看出：与暴气停放一样，增粘树脂的加入使胶料表面粘性显著提高，3种增粘树脂的增粘效果和粘性保持性能处于同一水平；JT-1801树脂虽然在停放3天之前的表面粘性略低，但随着停放时间的延长，其表面粘性却较高，说明JT-1801树脂具有更好的粘性保持性能。

图3 辛基酚醛增粘树脂对混炼胶片在覆膜停放下表面粘性的影响

2.2 超级增粘树脂在胎圈护胶中的应用

2.2.1 红外光谱分析

3种超级增粘树脂的红外光谱对比如图4所示。从图4可以看出，3种树脂都是以叔丁基酚为结构主体的增粘树脂，三者的红外光谱相似度很高，说明3种树脂的组成结构基本相同。

图4 3种超级增粘树脂的红外光谱对比

2.2.2 硫化特性

超级增粘树脂对胶料硫化特性的影响如表3所示。

由表3可以看出：增粘树脂的加入使胶料的门尼粘度略有减小，门尼焦烧时间缩短，硫化速度加快，表明3种超级增粘树脂对混炼胶加工性能和硫化特性的影响趋势大体一致；相对来讲，SL-T421树脂可使胶料的硫化速度更快，焦烧时间更短，这在实际选用时应适当注意。

表3 超级增粘树脂对胶料硫化特性的影响

2.2.3 物理性能

超级增粘树脂对硫化胶物理性能的影响如表4所示。

从表4可以看出：3种超级增粘树脂对硫化胶物理性能的影响相差无几；与空白试样相比，没有造成明显的不利影响。

2.2.4 表面粘性

超级增粘树脂对混炼胶片在室内暴气停放后表面粘性的影响如图5所示。

图5 超级增粘树脂对混炼胶片在暴气停放后表面粘性的影响

从图5可以看出，随着暴气停放时间的延长，各混炼胶的表面粘性均呈下降趋势，但加入增粘树脂的胶料表面粘性始终显著高于空白试样，且增粘效果均处于同一水平。

3 结论

（1）增粘树脂的加入均能降低混炼胶料的门尼粘度，提高胶料的加工性能。

（2）两类增粘树脂对混炼胶的硫化特性及硫化胶的物理性能无明显的不利影响。

（3）红外光谱分析表明，超级增粘树脂JT-6421，SL-T421和Koresin在组成结构上基本相同，同样辛基酚醛树脂JT-1801，SP-1068和SL-1801也是如此。

（4）胶料表面粘性测试表明，加入增粘树脂能显著提高胶料的表面粘性，在各类增粘树脂中，国内外不同牌号增粘树脂的增粘效果均处于同一水平。