硅烷偶联剂KH-560在航空轮胎帘线挂胶中的应用

吴春齐，刘 蓉，俞华英，范 镭

（中国化工集团 曙光橡胶工业研究设计院有限公司，广西 桂林 541004）

锦纶帘线强力高、耐疲劳和抗冲击性能好、滞后损失小，是航空轮胎常用的骨架材料。航空轮胎的使用速度高、载荷大、帘布层间剪切力大、内部温度高，因此需要帘线挂胶与帘线具有较高的粘合强度，并在动态疲劳和长时间受热后仍有较高的粘合强度保持率。提高补强层或基本层帘线挂胶的粘合性能是提高轮胎高速、高载荷性能的重要措施。

硅烷偶联剂KH-560是一种能提高胶料与帘线粘合强度的助剂，本工作主要研究硅烷偶联剂KH-560在航空轮胎锦纶帘线挂胶中的应用。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），印度尼西亚产品；丁苯橡胶（SBR），中国石油吉林石化公司产品；硅烷偶联剂KH-560，江西晨光新材料有限公司产品。

1.2 试验配方

1.2.1 补强层挂胶

1#配方：NR/SBR 100，炭黑 40，白炭黑10，偶联剂Si69 1，活性剂 6.5，防老剂 4.5，软化剂 3，硫化剂 4，其他 10。

2#配方中加入2份硅烷偶联剂KH-560，其余均同1#配方。

1.2.2 基本层挂胶

3#配方：NR/SBR 100，炭黑 35，白炭黑5，偶联剂Si69 0.5，活性剂 6.5，防老剂 4.5，软化剂 3.5，硫化剂 3.8，其他 11。

4#配方中加入2份硅烷偶联剂KH-560，其余均同3#配方。

1.3 主要设备和仪器

Φ160 mm×320 mm开炼机，广东湛江机械厂产品；X（S）M 1.7 L密炼机，大连嘉美达橡塑有限公司产品；45 t平板硫化机，上海第一橡胶机械厂产品；T-10型电子拉力机，美国孟山都公司产品；EKT-2002GF型压缩试验机，晔中科技有限公司产品；MD-300-A型橡胶硫化仪，高铁科技股份有限公司产品。

1.4 试样制备

胶料在密炼机中混炼，加料顺序为：生胶→白炭黑、硅烷偶联剂KH-560、偶联剂Si69→小料→炭黑→硫化剂→排胶，在开炼机上薄通、下片。混炼胶在平板硫化机上硫化，硫化温度为138 ℃。

1.5 性能测试

各项性能均按相应的国家标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 理化分析

硅烷偶联剂KH-560的理化分析结果见表1。

从表1可以看出，硅烷偶联剂KH-560的理化性质达到指标要求。

表1 硅烷偶联剂KH-560的理化分析结果

2.2 对补强层挂胶性能的影响

2.2.1 硫化特性

硅烷偶联剂KH-560对补强层挂胶硫化特性的影响如表2所示。

表2 补强层挂胶的硫化特性

从表2可以看出，与1#配方胶料相比，2#配方胶料的焦烧时间缩短，硫化速度加快。

2.2.2 物理性能

硅烷偶联剂KH-560对补强层挂胶物理性能的影响如表3所示。

表3 补强层挂胶的物理性能

从表3可以看出，与1#配方胶料相比，2#配方胶料的硬度、300%定伸应力、撕裂强度和回弹值均稍高，其他物理性能变化不大。硅烷偶联剂KH-560在硫化过程中会产生交联反应，胶料的交联密度增大，因而胶料的硬度和定伸应力提高。

2.2.3 粘合性能

采用H抽出法测定胶料与锦纶帘线的粘合力。当硫化时间为45 min时，老化前1#和2#配方胶料的H抽出力分别为208和209 N，100 ℃×24 h老化后1#和2#配方胶料的H抽出力分别为187和207 N。可以看出：老化前1#和2#配方胶料的H抽出力相当；老化后1#配方胶料的H抽出力下降明显，2#配方胶料下降不大，且比1#配方胶料提高了10.7%。说明在补强层挂胶中加入硅烷偶联剂KH-560可以明显提高热老化后胶料的粘合力保持率。

2.2.4 压缩疲劳性能

压缩疲劳试验条件为：冲程 5.71 mm，负荷1.0 MPa，温度 55 ℃。当硫化时间为45 min时，1#和2#配方胶料的压缩疲劳温升分别为36和34℃。可以看出，在补强层挂胶中直接加入2份硅烷偶联剂KH-560，胶料的压缩疲劳温升下降，可以降低轮胎的生热，提高航空轮胎的高速性能和使用安全性能。

2.3 对基本层挂胶性能的影响

2.3.1 硫化特性

硅烷偶联剂KH-560对基本层挂胶硫化特性的影响如表4所示。

表4 基本层挂胶的硫化特性

从表4可以看出，与3#配方胶料相比，4#配方胶料的焦烧时间缩短，硫化速度加快。

2.3.2 物理性能

硅烷偶联剂KH-560对基本层挂胶物理性能的影响如表5所示。

从表5可以看出，与3#配方胶料相比，4#配方胶料的硬度和300%定伸应力稍高，其他物理性能相近，说明在基本层挂胶中直接加入2份硅烷偶联剂KH-560，硫化胶的物理性能基本相当。

表5 基本层挂胶的物理性能

2.3.3 粘合性能

采用H抽出法测定胶料与锦纶帘线的粘合力。当硫化时间为45 min时，老化前3#和4#配方胶料的H抽出力分别为172和175 N，100 ℃×24 h老化后3#和4#配方胶料的H抽出力分别为156和173 N。可以看出：老化前3#和4#配方胶料的H抽出力相当；老化后3#配方胶料的H抽出力下降明显，4#配方胶料变化不大，且比3#配方胶料提高了10.9%。说明在基本层挂胶中加入硅烷偶联剂KH-560可以明显提高热空气老化后胶料的粘合力保持率。

2.3.4 压缩疲劳性能

压缩疲劳试验条件同补强层挂胶。当硫化时间为45 min时，3#和4#配方胶料的压缩疲劳温升分别为23和21 ℃。可以看出，在基本层挂胶中直接加入2份硅烷偶联剂KH-560，胶料的压缩疲劳温升降低，从而可以提高轮胎的高速性能和使用安全性能。

3 结论

在航空轮胎帘线挂胶中直接加入硅烷偶联剂KH-560，硫化胶的物理性能变化不大，热空气老化后挂胶与帘线的粘合力保持率增大，压缩疲劳温升降低，可以防止航空轮胎在使用过程中出现脱层、鼓包、甩胎面等质量问题，从而提高航空轮胎的高速性能和使用安全性能。