粘合树脂Cyrez 963Z在全钢工程机械轮胎
基部胶中的应用
杨尚毅1，凌 峰2，楼 昊1，彭俊彪1
摘要：研究粘合树脂Cyrez 963Z在全钢工程机械轮胎基部胶中的应用。结果表明：在基部胶中以1.25份粘合树脂Cyrez 963Z替代1.56份粘合树脂HEXA-80，胶料的门尼粘度减小，硫化速度加快；硫化胶的综合物理性能提高，压缩生热降低，抗切割性能和自粘性提高；成品轮胎的耐久性能提高。
关键词：粘合树脂；全钢工程机械轮胎；基部胶；抗切割性能；自粘性
中图分类号：TQ330.38＋7 文章编号：2095-5448（2023）08-0390-04
文献标志码：A DOI：10.12137/j.issn.2095-5448.2023.08.0390
近年来国内全钢工程机械轮胎发展迅速，市场需求大大增加，同时也对其使用寿命提出了更高的要求[1]。
粘合树脂Cyrez 963Z（简称Cyrez 963Z）的主要成分六甲氧基甲基三聚氰胺（HMMM）的质量分数为99%，在轮胎胶料中通常是以亚甲基给予体的形式加入，与亚甲基受体在达到硫化温度（150 ℃）时生成酚醛树脂，可与白炭黑起到一定的协同作用[2-6]，提高橡胶与钢丝之间的粘合效果。从提高胶料粘合性能[7-8]、改进混炼工艺的角度出发，可以尝试在混炼的无硫阶段加入粘合树脂，使其在胶料中分散得更均匀。由于Cyrez 963Z呈液态，因此在混炼过程中其与填料一起加入时也起到了增塑剂的作用，有助于填料与橡胶界面间的浸润，增强Cyrez 963Z与白炭黑的协同作用，提高胶料的物理性能。
本工作研究Cyrez 963Z替代粘合树脂HEXA-80（简称HEXA-80）在全钢工程机械轮胎基部胶中的应用。1 实验
1.1 主要原材料
天然橡胶（NR），STR20，泰国产品；白炭黑，无锡恒诚硅业有限公司产品；炭黑N347，邯郸黑猫炭黑有限责任公司产品；Cyrez 963Z，杭州富阳春汇金纳米矿业有限公司产品；HEXA-80，莱茵化学（青岛）有限公司产品。
1.2 配方
生产配方（用量/份）：NR 100，白炭黑/炭黑N347 45，加工助剂 24，HEXA-80 1.56，硫黄/促进剂 3.05。
试验配方中以1.25份Cyrez 963Z替代1.56份HEXA-80，其余组分及用量均同生产配方。
1.3 主要设备和仪器
XK-160型开炼机，广东湛江机械厂产品；ML-3型密炼机，佰弘机械（上海）有限公司产品；F270和GK400型密炼机，益阳双龙橡塑机械有限公司产品；QLBD型平板硫化机，湖州东方橡胶机械厂产品；MV2000型橡胶门尼粘度仪，北京友深电子仪器有限公司产品；LX-A型硬度计，上海六菱仪器厂产品；H10KS型电子拉力试验机，美国Hounsfield公司产品；TY-4088型弹性试验机，江
作者简介：杨尚毅（1986—），男，安徽六安人，中策橡胶集团股份有限公司工程师，硕士，主要从事全钢工程机械轮胎的配方设计和技术管理工作。
E-mail：524906485@qq OSID开放科学标识码 (扫码与作者交流)
苏天源试验设备有限公司产品；GT-RH2000型压缩生热试验机，高铁检测仪器（东莞）有限公司产品；Diammd DNNA型动态力学分析（DMA）仪，美国PE公司产品；橡胶动态耐切割试验机和RZN-Ⅱ型橡胶自粘性测定仪，北京万汇一方科技发展有限公司产品。
1.4 混炼工艺
1.4.1 小配合试验
胶料采用两段混炼工艺。一段混炼在ML-3型密炼机中进行，转子转速为80 r·min-1，混炼工艺为：生胶→压压砣→提压砣→白炭黑、炭黑、加工助剂和Cyrez 963Z（试验配方）→压压砣→120 ℃提压砣→压压砣→150 ℃排胶；二段混炼在开炼机上进行，加入硫黄、促进剂和HEXA-80（生产配方），薄通6次，下片备用。
1.4.2 大配合试验
胶料采用3段混炼工艺。一段混炼在GK400型密炼机中进行，转子转速为50 r·min-1，混炼工艺为：生胶、小料（含Cyrez 963Z，试验配方）和炭黑→压压砣→120 ℃提压砣→压压砣→145 ℃提压砣→155 ℃排胶；二段混炼在GK400型密炼机中进行，转子转速为50 r·min-1，混炼工艺为：一段混炼胶→压压砣→125 ℃提压砣→150 ℃排胶；三段混炼在F270型密炼机中进行，转子转速为23 r·min-1，混炼工艺为：二段混炼胶、硫黄、促进剂和HEXA-80（生产配方）→压压砣50 s→提压砣→100 ℃排胶。
1.5 性能测试
（1）拉伸性能。采用电子拉力试验机按照GB/T 528—2009进行测试，拉伸速率为500 mm·min-1。
（2）压缩疲劳性能。采用压缩生热试验机进行测试，圆柱体试样的直径为18 mm、高度为25 mm，测试条件为：温度 55 ℃，负荷 25 kg，频率 30 Hz。
（3）抗切割性能。采用橡胶动态耐切割试验机进行测试，测试条件为：转速 725 r·min-1，打击速率 60次·min-1，试验时间 20 min。
（4）动态力学性能。采用DMA仪进行测试，试样尺寸为10 mm×4 mm×2 mm，测试条件为：频率 10 Hz，温度范围 0～80 ℃，升温速率 2 ℃·min-1，最大动态负荷 2 N，最大振幅 120 μm，双悬臂梁形变模式。
（5）自粘性。采用橡胶自粘性测定仪进行测试，采用标准试样接触压合测定自粘力，测试条件为：压合速度 20 cm·min-1，剥离速度 20 cm·min-1，压合时间 1 s。
（6）胶料其他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
小配合试验结果见表1，tanδ为损耗因子。
表1 小配合试验结果
项 目试验配方生产配方
门尼粘度[ML（1＋4）100 ℃]6264
门尼焦烧时间t5（127 ℃）/min21.1022.45
硫化仪数据（151 ℃）
F L/（dN·m） 1.96 2.08
F max/（dN·m）16.0815.97
t10/min 5.16 5.18
t90/min14.3515.04
硫化胶性能（151 ℃×30 min）
邵尔A型硬度/度6161
100%定伸应力/MPa 2.97 2.86
300%定伸应力/MPa15.0614.85
拉伸强度/MPa26.926.2
拉断伸长率/%487476
拉断永久变形/%2226
撕裂强度/（kN·m-1）139123
回弹值/%6564
压缩疲劳温升/℃9.811.7
切割减量/g 1.15 1.25
60 ℃时的tanδ0.1040.108
100 ℃×48 h老化后
邵尔A型硬度/度6766
拉伸强度/MPa23.322.1
轮胎帘布 拉断伸长率/%397418
切割减量/g 2.06 1.98从表1可以看出：与生产配方胶料相比，试验配方胶料的门尼粘度减小，门尼焦烧时间缩短，硫化速度加快；硫化胶的定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度增大，拉断永久变形减小，压缩疲劳温升降低，抗切割性能提高；老化后试验配方硫化胶的硬度和拉伸强度增大，抗切割性能相当。这主要是由于Cyrez 963Z中的HMMM含量比HEXA-80中的HMMM含量高，在橡胶硫化过程中
直接参与反应，提高了硫化反应效率和交联密度。
2.2 大配合试验
大配合试验结果见表2。
表2 大配合试验结果
项 目试验配方生产配方
门尼粘度[ML（1＋4）100 ℃]6567
门尼焦烧时间t5（127 ℃）/min22.8723.96
硫化仪数据（151 ℃）
F L/（dN·m） 1.91 1.97
F max/（dN·m）15.7015.43
t10/min 6.32 6.48
t90/min14.9715.21
硫化胶性能（151 ℃×30 min）
邵尔A型硬度/度6161
100%定伸应力/MPa 2.74 2.52
300%定伸应力/MPa14.9614.78
拉伸强度/MPa26.025.9
拉断伸长率/%532519
拉断永久变形/%2325
撕裂强度/（kN·m-1）119105
回弹值/%6363
压缩疲劳温升/℃11.312.4
切割减量/g 1.18 1.20
60 ℃时的tanδ0.1090.112
100 ℃×48 h老化后
邵尔A型硬度/度6766
拉伸强度/MPa21.320.6
拉断伸长率/%367378
切割减量/g 2.27 2.19从表2可以看出：与生产配方胶料相比，试验配方胶料的门尼粘度减小，门尼焦烧时间缩短，硫化速度加快；硫化胶的定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度增大，拉断永久变形减小，压缩疲劳温升降低，抗切割性能老化前提高，老化后相当。
2.3 工艺性能
Cyrez 963Z和HEXA-80的主要成分都是HMMM，在硫化胶性能相近的情况下，也需要考虑生产中的工艺性能。
小配合试验配方和生产配方胶料的自粘力分别为7.54和5.43 N，大配合试验配方和生产配方胶料的自粘力分别为7.68和6.15 N。可以看出，试验配方胶料的自粘性优于生产配方胶料，说明Cyrez 963Z有助于加强胶料接触界面的渗透和扩散；挤出的试验配方基部胶在车间停放2 d后在成型工序使用，斜裁接头粘性与生产配方胶料基本一致，达到了生产工艺要求。
2.4 成品轮胎性能
采用试验配方胶料生产16.00R25工程机械轮胎，并与生产轮胎在同一机床上进行耐久性能试验。试验条件为：标准充气压力 700 kPa，额定负荷 5 800 kg，试验速度 25 km·h-1，分别在65%，85%，100%，110%，120%，130%的负荷率下运行7，16，24，5，5和5 h，负荷率达到140%后运行至轮胎损坏为止。成品轮胎的耐久性能试验结果见表3。
表3 成品轮胎的耐久性能试验结果
项 目试验轮胎生产轮胎
累计行驶时间/h68.5265.28
累计行驶里程/km 1 709 1 622
试验结束时轮胎损坏形式冠部起鼓冠部起鼓从表3可以看出，试验轮胎的耐久性能优于生产轮胎。
3 结论
在全钢工程机械轮胎基部胶中以1.25份Cyrez 963Z替代1.56份HEXA-80，胶料的门尼粘度减小，硫化速度加快，硫化胶的综合物理性能提高，压缩生热降低，抗切割性能和自粘性提高，成品轮胎的耐久性能提高。
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广州：华南理工大学，2019.
收稿日期：2023-05-29
Application of Adhesive Resin Cyrez 963Z in Base Compound of
All-steel Off-The-Road Tire
YANG Shangyi1，LING Feng2，LOU Hao1，PENG Junbiao1
（1.Zhongce Rubber Group Co.，Ltd，Hangzhou 310018，China；2.Hangzhou Chaoyang Rubber Co.，Ltd，Hangzhou 310018，China）Abstract：The application of adhesive resin Cyrez 963Z in the base compound of all-steel off-the-road tire was studied.The results showed that by using 1.25 phr adhesive resin Cyrez 963Z to replace 1.56 phr adhesive resin HEXA-80 in the base compound，the Mooney viscosity of the compound decreased and vulcanization rate was accelerated，the comprehensive physical properties of the vulcanizate were improved，the compression heat build-up was reduced，the cutting resistance and tackiness were improved.In addition，the durability of the finished tire was improved.
Key words：adhesive resin；all-steel off-the-road tire；base compound；cutting resistance；tackiness
2023第20届亚太国际塑料橡胶工业展览会
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