工程機械輪胎胎面膠的配方優化論文

摘要：對礦用工程機械輪胎胎面膠的配方進行優化。結果表明：在胎面膠配方中採用全天然橡膠體系，並適當加入白炭黑、偶聯劑Si69和分散劑FS-40，膠料的硫化特性基本相當，硫化膠的300%定伸應力和撕裂強度增大；成品輪胎的耐久性能提高。

關鍵詞：工程機械輪胎；胎面膠；抗撕裂性能

露天礦是工程機械輪胎使用最集中、要求條件最苛刻的地方。礦山路面多爲碎石路面，尤其是在雨季和尖石外露的`情況下，易刺傷輪胎。礦山用輪胎承受的負荷大、運輸距離短、轉彎多，且輪胎花紋塊變形大，易被外露的尖石劃傷掉塊。輪胎胎面的劃傷掉塊表現爲胎面膠抗撕裂性能較差，輪胎使用壽命縮短。本工作主要對礦用工程機械輪胎胎面膠的配方進行優化設計，以延長輪胎使用壽命。

1實驗

1.1主要原材料

天然橡膠（NR），SCR5，海南省農墾集團總公司產品；順丁橡膠（BR），牌號9000，中國石化北京燕山石油化工股份有限公司產品；炭黑N220，新疆塔里木炭黑有限責任公司產品；氧化鋅，蘭州黃河鋅品有限公司產品；促進劑NOBS，蘭州化學工業公司有機合成廠產品。

1.2配方

試驗配方和生產配方。

1.3主要設備和儀器

XK-160型開煉機，江都市新真威試驗機械有限公司產品；3L密煉機，英國法雷爾公司產品；GK270型密煉機，益陽橡膠塑料機械集團有限公司產品；XM-140型密煉機，大連橡膠塑料機械股份有限公司產品；50t電熱平板硫化機，湖州宏僑橡膠機械有限公司產品；WGJ-2500B型電子拉力機，廣西師範大學秀峯電器廠產品；C2000E型無轉子硫化儀，北京友深電子儀器有限公司產品；MH-74型阿克隆磨耗試驗機，長沙儀表機牀廠產品。

1.4試樣製備

1.4.1小配合試驗

膠料採用兩段混煉工藝。一段混煉在3L密煉機中進行，轉子轉速爲80r·min-1，混煉工藝爲：生膠、小料→壓砣（30s）→炭黑（90s）→芳烴油（90s）→排膠（155℃）；二段混煉在開煉機上進行，混煉工藝爲：一段混煉膠、硫黃、促進劑→薄通→混煉均勻後下片。

1.4.2大配合試驗

膠料採用密煉機分兩段工藝混煉。一段混煉在GK270型密煉機中進行，轉子轉速爲40r·min-1，混煉工藝爲：生膠、小料→壓砣（40s）→炭黑（140℃）→芳烴油（155℃）→提壓砣→排膠（165℃）；二段混煉在XM-140型密煉機中進行，轉子轉速爲20r·min-1，混煉工藝爲：一段混煉膠、硫黃、促進劑→壓砣（90s）→提壓砣→排膠（110℃）。

1.5性能測試各項性能均按照相應的國家標準進行測試。

2結果與討論

2.1小配合試驗

試驗配方膠料的硫化特性和硫化膠的物理性能均優於或與生產配方膠料相當；其中3#試驗配方膠料的綜合性能較好，抗撕裂性能最優，因此選擇3#試驗配方進行大配合試驗。

2.2大配合試驗

大配合試驗結果與小配合試驗結果基本一致，重現性較好。試驗配方膠料的硬度、300%定伸應力和撕裂強度均高於生產配方膠料，拉伸強度則基本相當。

2.3成品試驗

採用3#試驗配方膠料生產9.00－2016PR礦用輪胎，並按GB/T4501—2008進行機牀耐久性試驗。試驗條件爲：額定負荷2900kg，充氣壓力880kPa，試驗速度65km·h-1，當行駛時間超過47h後，每行駛10h增加單胎最大負荷的10%，直至輪胎損壞。試驗輪胎的耐久性能達到國家標準要求，且優於正常生產輪胎。

3結論

（1）在全NR胎面膠配方中加入白炭黑、偶聯劑Si69和分散劑FS-40，可提高硫化膠的300%定伸應力和抗撕裂性能，有利於延長輪胎在惡劣條件下的使用壽命。

（2）使用全NR胎面膠配方的礦用系列輪胎能夠滿足和更加適應工地、礦山等惡劣施工環境，可有效防止輪胎崩花掉塊現象。

（3）通過合理優化胎面膠配方，使礦用輪胎的性價比提高，對企業降本增效具有重要意義。