在載重子午胎的膠料中主要用芳烴油。
芳烴油的質(zhì)量指標(biāo)如比重、粘度、芳烴含量等項(xiàng)目,對(duì)膠料的物理性能有很大的影響。
油的苯胺點(diǎn)越高,表明油的芳烴含量越高。芳烴含量影響膠料的硬度。閃點(diǎn)是檢驗(yàn)材料安全性的項(xiàng)目。目前芳烴油存在的問題有水分大,粘度不均一,對(duì)生產(chǎn)中帶來很多不利因素。
另一類軟化劑為化學(xué)塑解劑。如塑解劑B,在含天然膠的膠料中加入約2%的用量,可以大幅度降低膠料的門尼粘度 而對(duì)膠料的物理機(jī)械性能沒有較大的影響。塑解劑B 有效組分為五氯硫酚,而該產(chǎn)品對(duì)人類健康危害較大,所以國外已停止生產(chǎn)和使用,但其它類的塑解劑價(jià)格昂貴。目前大多仍使用國產(chǎn)塑解劑B。
3.3.4 活性劑
活性劑配入橡膠后能增加促進(jìn)劑的活性,從而減少促進(jìn)劑的用量或縮短膠料的硫化時(shí)間。
3.3.4.1 ZnO
ZnO一種最通用的活性劑。對(duì)于全鋼子午胎來說,氧化鋅的質(zhì)量尤為重要,因?yàn)檠趸\在與鋼絲粘合的膠料中,對(duì)橡膠與膠料的粘合起著重要的作用,用量也較其他膠料大。氧化鋅中的微量的變價(jià)金屬,含量超標(biāo),對(duì)膠料的粘合、特別是輪胎使用中后期影響非常大。因此在全鋼子午胎中使用的氧化鋅的質(zhì)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于斜交胎。
3.3.4.2 ZnO-80
ZnO-80是由80%的ZnO和20%填加劑的混合物。其中填加劑(20%)是由15%的EVA(是一種低軟化點(diǎn)能與橡膠匹配的一種聚合物)+5%無機(jī)物組成。
在膠料配方中使用ZnO-80的目的是它比普通ZnO在膠料中容易分散,以保證膠料獲得好的物理機(jī)械性能和氣密性,因此把它用在密封層膠料中。
3.3.4.3 硬脂酸
硬脂酸主要對(duì)氧化鋅起活化作用。
3.3.5 硫化劑
硫化劑的主要作用是對(duì)生膠其交聯(lián)作用,提高膠料的物理性能。
3.3.5.1 硫化樹脂A
硫化樹脂A是外胎硫化膠囊用的硫化劑。對(duì)這種材料必須進(jìn)行膠料配合試驗(yàn)。
3.3.5.2 不溶性硫黃
所謂不溶性硫黃就是將普通的八角形硫黃加熱到高溫熔融,然后急速冷卻,使硫黃形成線形大分子硫黃,而這種硫黃不溶入二硫化碳(普通硫黃溶入二硫化碳)所以稱之為不溶性硫黃。不溶性硫黃在橡膠中可以以任意比例混容而不噴出,而普通硫黃若超過1.5PHR(PHR含義是每100份橡膠所含有的配合劑的份數(shù))則從橡膠中析出,俗稱“噴霜”。大家知道,膠料噴霜后半成品沒有任何粘性,這些半成品就成為了廢料,會(huì)造成很大的浪費(fèi)。在全鋼子午胎膠料中,為增加橡膠與鋼絲的粘合,通常要加入超過3.5PHR的硫黃,為防止噴霜,而在膠料中使用不溶性硫黃。但不溶性硫黃在105℃的條件下又會(huì)轉(zhuǎn)化成普通硫黃,所以在使用不溶性硫黃的膠料中,其加工過程嚴(yán)禁超過105℃。
3.3.5.3 普通硫黃
普通硫黃是橡膠中最常用的硫化劑,其硫含量、細(xì)度和酸值是重要的檢驗(yàn)指標(biāo)。
3.3.5.4 硅烷偶聯(lián)劑
加入硅烷偶聯(lián)劑,能夠改善白炭黑的加工性能,并且對(duì)膠料的抗硫化返原性有特殊的作用,同時(shí)在胎面膠使用,也可以提高胎面膠的耐磨性。
X-50S是一種混合物,其N330炭黑和Si69所占比例各50%。
檢驗(yàn)X-50S中的Si69含量是否正確和均勻分散在炭黑的表面上,是通過TESPT的硫含量加以鑒別。該配合劑一般用于含有白炭黑的膠料中,它可以明顯改善膠料的加工性能,同時(shí)對(duì)膠料的抗硫化返原起到重要的作用。
3.3.6 樹脂和粘合劑
在全鋼子午胎中使用的增粘樹脂有三種:碳?xì)錁渲⑹宥』尤渲托粱尤渲?O:P>
叔丁基酚醛樹脂只有荷蘭的BASF公司生產(chǎn)的質(zhì)量最好,其采用乙炔縮合的加工方法獨(dú)特,增粘效果比用甲醛縮合的增粘效果叔丁基酚醛樹脂持久性長,被稱之為“超級(jí)增粘樹脂”。叔丁基酚醛樹脂比辛基酚醛樹脂增粘效果好,但有的膠料在煉膠過程中混煉溫度較低,只能使用辛基酚醛樹脂。
碳?xì)錁渲且环N石油樹脂的混合物,由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)含有多種官能團(tuán),所以它可以和不同極性的橡膠相溶,對(duì)于多膠并用的膠料中,加入碳?xì)錁渲梢源偈古浜蟿┖拖鹉z更好的混合和分散。目前國際上用量最大的40MSF樹脂是這種材料的代表。
補(bǔ)強(qiáng)酚醛樹脂主要用來提高膠料的硬度。與促進(jìn)劑HMT按10:1并用,可提高膠料硬度5-20國際標(biāo)準(zhǔn)硬度。其質(zhì)量主要控制軟化點(diǎn)。
3.3.7 橡膠與金屬粘合的助劑
全鋼胎中用于與鋼絲粘合膠料中的粘合劑有鈷鹽、粘合劑RA、HMT、間苯二酚等,這幾種原材料用量較少,但對(duì)輪胎質(zhì)量影響至關(guān)重要。
3.3.7.1 間苯二酚
間苯二酚其升華溫度在145℃,且其在膠料中較難分散,所以一般在二段混煉時(shí)加入,而二段混煉溫度很難控制在145℃以下,造成間苯二酚晶體在母煉膠或終煉膠中噴出,影響到膠料的粘合性能和半成品的粘性,同時(shí)煉膠過程中散發(fā)出有毒煙霧,對(duì)操作工的身體帶來傷害。近幾年來,大部分輪胎生產(chǎn)廠家使用間苯二酚-80分別間苯二酚,在煉膠過程中將間苯二酚在二段加入改為終煉加入,同時(shí)又能改善間苯二酚的分散。在有的歐美國家,已經(jīng)禁止使用純間苯二酚,目前研制的簡苯二酚-甲醛樹脂(國外商品名稱B20-S)可以替代純間苯二酚,完全解決了在膠料加工過程中的煙霧問題,但其活性較純間苯二酚低,對(duì)橡膠/鋼絲的粘合有一定的影響。
3.3.7.2 HMMM
HMMM含65%的六次甲基四蜜胺和35%的SiO2,成粉末狀物便于分散。除控制外觀和水份外游離甲醛也要嚴(yán)格控制,對(duì)人體有害。HMMM在國內(nèi)又稱粘合劑RA ,由于該產(chǎn)品使用的載體是白炭黑,所以在夏季天氣濕度大時(shí)極易出現(xiàn)水分超標(biāo)現(xiàn)象。
3.3.7.3 鈷鹽
目前大多數(shù)全鋼胎生產(chǎn)廠使用的鈷鹽為癸酸鈷或硼酰化鈷。癸酸鈷的鈷含量為20.5,其主要控制金屬鈷與癸酸的比例(一般為1:2),做成顆粒狀。環(huán)球軟化點(diǎn)這項(xiàng)指標(biāo)較為重要,軟化點(diǎn)高時(shí)在膠料中難于分散,低時(shí)產(chǎn)品發(fā)粘,但這種材料的環(huán)球軟化點(diǎn)的測(cè)試較為困難,在癸酸鈷中控制乙酸/鈷的比例超過影響粘合,CH3COOH量不能超過1%。硼酰化鈷的鈷含量為22.5,其橡膠與鋼絲的初始粘合力較好,但對(duì)硫化溫度的波動(dòng)較為敏感。
3.3.7.4 HMT
HMT是由烏洛托品加以白炭黑改性而來,其本身也是橡膠的促進(jìn)劑,應(yīng)在煉膠時(shí)在終煉加入。HMT經(jīng)油處理過的可防止煉膠時(shí)結(jié)團(tuán),容易分散在膠料中,并可減少飛揚(yáng)。該產(chǎn)品在儲(chǔ)存過程中,極易吸潮結(jié)團(tuán),在煉膠過程中造成分散不均。為此在供貨時(shí),我們要求每次進(jìn)貨量要少,但由于用量較少,所以每次進(jìn)500kg,也要使用1個(gè)多月。建議使用HMT-80替代HMT,改善HMT在儲(chǔ)存過程中吸潮結(jié)塊,及膠料混煉時(shí)HMT不易分散的問題。
3.3.8 促進(jìn)劑和防焦劑
在全鋼子午胎中常用的促進(jìn)劑多為次磺酰胺類后效性促進(jìn)劑,如促進(jìn)劑CBS、NOBS、TBBS、DCBS。這些促進(jìn)劑起硫化促進(jìn)的速度從快到慢排序?yàn)镃BS、TBBS、NOBS、DCBS。這些促進(jìn)劑的生產(chǎn)原料大多是DM,所以其產(chǎn)品中游離DM含量容易超標(biāo)。因?yàn)镈M是快速促進(jìn)劑,其可明顯減少膠料的焦燒時(shí)間,因而這項(xiàng)指標(biāo)較為重要,特別是促進(jìn)劑DCBS,由于其用于與鋼絲簾線粘合的膠料,其膠料的焦燒時(shí)間和硫化速度對(duì)膠料與鋼絲的粘合有著較大影響。
據(jù)國際衛(wèi)生組織公布,促進(jìn)劑NOBS由于分子中含有嗎啉基團(tuán),對(duì)人類有致癌的可能,因而現(xiàn)在歐美地區(qū)已明確規(guī)定禁止使用,而用TBBS代替。目前TBBS的價(jià)格較NOBS高,因而在我國推廣應(yīng)用有一定難度,使用TBBS替代NOBS可以等量替代,但要加入一定量的防焦劑CTP配合使用,以保證膠料的加工安全性。
防焦劑CTP可以延長膠料的焦燒時(shí)間,且對(duì)膠料的硫化速度沒有多大影響。一般膠料中加0.2PHR防焦劑可以起到較好防焦作用,最多不能超過0.5PHR,否則將出現(xiàn)噴霜現(xiàn)象。
3.3.9 防老劑
導(dǎo)致橡膠老化的因素很多。研究表明,主要因素有氧、臭氧、微量變價(jià)金屬、陽光、紫外線以及霉菌腐蝕等。屈撓疲勞主要是增加橡膠分子與氧的接觸面積,從而加速其老化。
在使用防老劑時(shí),某一種防老劑在膠料中兼有幾個(gè)方面的防護(hù)效果,有時(shí)某兩種或三種防老劑并用,其防護(hù)效能超過各防老劑單用效果的疊加,這種現(xiàn)象稱之為防老劑的“協(xié)同效應(yīng)”。
抗氧劑的種類有很多,如胺類(防老劑A、防老劑等)醛胺類、酮胺類(防老劑RD等)、酚類衍生物防老劑等等。
抗臭氧劑有對(duì)苯二胺類(防老劑4010、4010NA、4020、DTPD等)。
全鋼子午胎用化學(xué)防老劑主要有:6PPD、TMQ、DTPD。這些防老劑對(duì)輪胎起化學(xué)防老化作用。DTPD在微量變價(jià)金屬對(duì)橡膠/鋼絲粘合方面的防老化性能有著較好的表現(xiàn)。
抗臭氧劑:物理防老劑為B型微晶蠟是很好的抗臭氧劑。微晶蠟是在輪胎使用過程中慢慢向輪胎表面遷移,并在輪胎表面形成一層薄膜,防止紫外線的照射,對(duì)輪胎起到保護(hù)作用。而普通石蠟會(huì)很快全部從輪胎內(nèi)部遷移到輪胎表面,只對(duì)輪胎的使用前期有保護(hù)作用,而后期則沒有作用了。
微晶蠟的選擇要根據(jù)輪胎的大小、輪胎的使用地區(qū)來定,一般來說,小輪胎和氣候比較寒冷地區(qū)使用的輪胎,要選用分子量大的微晶蠟;載重輪胎和氣候較熱地區(qū)使用的輪胎,要要選用分子量大的微晶蠟。
3.3.10 加工助劑
能夠顯著改善膠料的加工性能(如混煉、壓延、壓出、成型硫化等)而對(duì)膠料的物理機(jī)械性能和成品的最終使用性能沒有不利的影響的配合劑稱之為加工助劑。近幾年來,隨著子午胎技術(shù)從國外的引進(jìn),加工助劑在配方中的應(yīng)用日益廣泛。加工助劑從其用途上分主要有:
在膠料混煉過程中,利于炭黑等配合劑的分散的助劑,典型代表是膠易素T-78;
在半成品部件壓延、壓出過程中,能顯著提高膠料流動(dòng)性,提高壓延、壓出速度,降低壓出溫度,防止膠料粘附輥筒的助劑,增塑劑A、AKT-73、萊茵T等;
在膠料成型過程中,能夠保證各半成品部件的粘性,典型代表有KORESIN樹脂,各種酚醛樹脂等;
在膠料硫化過程中,能夠改善膠料的流動(dòng)性,提高成品離模性,典型代表有模得利等。
















