工程机械轮胎胎面胶的配方优化

摘要：对矿用工程机械轮胎胎面胶的配方进行优化。结果表明：在胎面胶配方中采用全天然橡胶体系，并适当加入白炭黑、偶联剂Si69和分散剂FS-40，胶料的硫化特性基本相当，硫化胶的300%定伸应力和撕裂强度增大；成品轮胎的耐久性能提高。

关键词：工程机械轮胎；胎面胶；抗撕裂性能

中图分类号：U463.341＋5文献标志码：A文章编号：1006-8171（2016）03-0166-03

露天矿是工程机械轮胎使用最集中、要求条件最苛刻的地方。矿山路面多为碎石路面，尤其是在雨季和尖石外露的情况下，易刺伤轮胎。矿山用轮胎承受的负荷大、运输距离短、转弯多，且轮胎花纹块变形大，易被外露的尖石划伤掉块。轮胎胎面的划伤掉块表现为胎面胶抗撕裂性能较差，轮胎使用寿命缩短。本工作主要对矿用工程机械轮胎胎面胶的配方进行优化设计，以延长轮胎使用寿命。

1实验

1.1主要原材料

天然橡胶（NR），SCR5，海南省农垦集团总公司产品；顺丁橡胶（BR），牌号9000，中国石化北京燕山石油化工股份有限公司产品；炭黑N220，新疆塔里木炭黑有限责任公司产品；氧化锌，兰州黄河锌品有限公司产品；促进剂NOBS，兰州化学工业公司有机合成厂产品。

1.2配方

试验配方和生产配方。

1.3主要设备和仪器

XK-160型开炼机，江都市新真威试验机械有限公司产品；3L密炼机，英国法雷尔公司产品；GK270型密炼机，益阳橡胶塑料机械集团有限公司产品；XM-140型密炼机，大连橡胶塑料机械股份有限公司产品；50t电热平板硫化机，湖州宏侨橡胶机械有限公司产品；WGJ-2500B型电子拉力机，广西师范大学秀峰电器厂产品；C2000E型无转子硫化仪，北京友深电子仪器有限公司产品；MH-74型阿克隆磨耗试验机，长沙仪表机床厂产品。

1.4试样制备

1.4.1小配合试验

胶料采用两段混炼工艺。一段混炼在3L密炼机中进行，转子转速为80r·min-1，混炼工艺为：生胶、小料压砣（30s）炭黑（90s）芳烃油（90s）排胶（155℃）；二段混炼在开炼机上进行，混炼工艺为：一段混炼胶、硫黄、促进剂薄通混炼均匀后下片。

1.4.2大配合试验

胶料采用密炼机分两段工艺混炼。一段混炼在GK270型密炼机中进行，转子转速为40r·min-1，混炼工艺为：生胶、小料压砣（40s）炭黑（140℃）芳烃油（155℃）提压砣排胶（165℃）；二段混炼在XM-140型密炼机中进行，转子转速为20r·min-1，混炼工艺为：一段混炼胶、硫黄、促进剂压砣（90s）提压砣排胶（110℃）。

1.5性能测试各项性能均按照相应的国家标准进行测试。

2结果与讨论

2.1小配合试验

试验配方胶料的硫化特性和硫化胶的物理性能均优于或与生产配方胶料相当；其中3#试验配方胶料的综合性能较好，抗撕裂性能最优，因此选择3#试验配方进行大配合试验。

2.2大配合试验

大配合试验结果与小配合试验结果基本一致，重现性较好。试验配方胶料的硬度、300%定伸应力和撕裂强度均高于生产配方胶料，拉伸强度则基本相当。

2.3成品试验

采用3#试验配方胶料生产9.00－2016PR矿用轮胎，并按GB/T4501—2008进行机床耐久性试验。试验条件为：额定负荷2900kg，充气压力880kPa，试验速度65km·h-1，当行驶时间超过47h后，每行驶10h增加单胎最大负荷的10%，直至轮胎损坏。试验轮胎的耐久性能达到国家标准要求，且优于正常生产轮胎。

3结论

（1）在全NR胎面胶配方中加入白炭黑、偶联剂Si69和分散剂FS-40，可提高硫化胶的300%定伸应力和抗撕裂性能，有利于延长轮胎在恶劣条件下的使用寿命。

（2）使用全NR胎面胶配方的矿用系列轮胎能够满足和更加适应工地、矿山等恶劣施工环境，可有效防止轮胎崩花掉块现象。

（3）通过合理优化胎面胶配方，使矿用轮胎的性价比提高，对企业降本增效具有重要意义。

作者：张帆 王柱庆 单位：新疆昆仑工程轮胎有限责任公司