巨型工程機(jī)械子午線輪胎基部膠分析

1、巨型工程機(jī)械子午線輪胎基部膠分析 摘要：對國外3個(gè)品牌巨型工程機(jī)械子午線輪胎基部膠進(jìn)行化學(xué)組分和成品性能測試。結(jié)果說明：3個(gè)品牌輪胎基部膠均采用全天然橡膠和高耐磨炭黑，其中M品牌和G品牌輪胎基部膠還使用了白炭黑與硅烷配合；3個(gè)品牌輪胎基部膠均具有較高的拉伸強(qiáng)度和定伸應(yīng)力，其中B品牌和M品牌輪胎基部膠的拉伸強(qiáng)度可達(dá)30MPa；3個(gè)品牌輪胎基部膠均具有較小的動(dòng)態(tài)損耗因子，其中B品牌輪胎基部膠損耗因子最小，生熱最低。關(guān)鍵詞：巨型工程機(jī)械子午線輪胎；基部膠；組分；生熱巨型工程機(jī)械子午線輪胎因斷面尺寸和負(fù)荷較大且作業(yè)環(huán)境惡劣，對輪胎耐久性能、生熱性能及膠料強(qiáng)度均有較高的要求，其中對胎面基部膠的強(qiáng)度、生熱

2、及抗切割性能要求苛刻【1】。本工作對國外3個(gè)知名品牌巨型工程機(jī)械子午線輪胎基部膠進(jìn)行化學(xué)組分、物理性能及生熱性能分析，探討巨型工程機(jī)械子午線輪胎基部膠的開展趨勢。1實(shí)驗(yàn)國外B，M和G品牌的不同規(guī)格巨型工程機(jī)械子午線輪胎。RoellZ010型拉力機(jī)，德國Zwick公司產(chǎn)品；DMTSEPLEXOR500N型動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析DMA儀，德國GABO公司產(chǎn)品；Discovery熱重分析儀，美國TA公司產(chǎn)品；JNM-ECZ400S型核磁共振NMR儀，日本電子公司產(chǎn)品；240FS型火焰原子吸收光譜儀，美國安捷倫公司產(chǎn)品。膠料含膠率、炭黑含量和灰分含量使用熱重分析儀測定；氧化鋅含量使用火焰原子吸收光譜儀測定；

3、有機(jī)硅化合物含量使用NMR儀測定；炭黑類型分析通過將炭黑提取后進(jìn)行氮吸附測定。DMA動(dòng)態(tài)生熱測試采用拉伸模式，試驗(yàn)條件：溫度掃描范圍0110，振幅5%，頻率10Hz，升溫速率2-min-1。硬度和拉伸性能按照相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)測試。2結(jié)果與討論3個(gè)品牌不同規(guī)格巨型工程機(jī)械子午線輪胎基部膠的化學(xué)組分分析結(jié)果見表1。由表1可以得出如下結(jié)論。1同一品牌不同規(guī)格輪胎基部膠化學(xué)組分相似，可以根本確定同一品牌不同規(guī)格輪胎使用同一基部膠配方。23個(gè)品牌輪胎基部膠均選用全天然橡膠NR，利用NR力學(xué)性能、抗切割性及生熱性能等多方面優(yōu)勢，這符合全鋼載重子午線輪胎設(shè)計(jì)特點(diǎn)；B品牌和M品牌輪胎基部膠溶劑抽出物用量僅為47份

4、，按照經(jīng)驗(yàn)判斷配方中沒有添加操作油，同時(shí)未添加增粘樹脂或其用量較小，G品牌輪胎基部膠溶劑抽出物用量在11份左右，判斷配方中使用少量的操作油，預(yù)計(jì)其用量為35份，總體而言，3個(gè)品牌輪胎基部膠未使用填充油或其用量不大，有對膠料物理性能及生熱性能等方面的考慮；3個(gè)品牌輪胎基部膠氧化鋅用量并無特別之處，B品牌、M品牌和G品牌輪胎基部膠氧化鋅用量分別約為3，4.5和4份；3個(gè)品牌輪胎基部膠均選用同類防護(hù)體系，無特別之處。3B品牌和M品牌輪胎基部膠炭黑氮吸附比外表積均為75m2-g-1左右，G品牌輪胎基部膠約為95m2-g-1，說明3個(gè)品牌輪胎基部膠均使用高耐磨炭黑，從膠料生熱和強(qiáng)度方面考慮，推測B品牌和

5、M品牌輪胎基部膠使用炭黑N330或N326，G品牌輪胎基部膠使用炭黑N375；3個(gè)品牌輪胎基部膠均使用了白炭黑，其中B品牌僅使用3份左右，推斷為某種原材料的載體，假設(shè)配方中特意使用3份左右白炭黑，猜想其作用是為了適當(dāng)提高膠料的拉斷伸長率；M品牌和G品牌輪胎基部膠分別使用了10和20份左右的白炭黑；M品牌和G品牌輪胎基部膠中有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.040.06的硅烷，目的應(yīng)該是提高白炭黑的分散性并降低膠料生熱，由于質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.10，推斷目的是平衡膠料的生熱與拉斷伸長率；3個(gè)配方總體補(bǔ)強(qiáng)劑用量不大，尤其是B品牌和M品牌輪胎基部膠炭黑和白炭黑用量在45份左右，從膠料生熱方面進(jìn)行了重點(diǎn)考慮。3個(gè)品牌不同規(guī)

6、格巨型工程機(jī)械子午線輪胎基部膠物理性能測試結(jié)果見表2。由表2可以看出：M品牌和G品牌輪胎基部膠邵爾A型硬度相當(dāng)，約為63度，B品牌輪胎基部膠略低，這與B品牌輪胎基部膠中填料少有關(guān)；100%定伸應(yīng)力呈現(xiàn)出與硬度相同的趨勢，而300%定伸應(yīng)力趨勢有所不同，就40.00R57規(guī)格而言，M品牌輪胎基部膠300%定伸應(yīng)力最高，到達(dá)17.9MPa，B品牌與G品牌輪胎基部膠相當(dāng)，分別為16.5和16.1MPa；3個(gè)品牌輪胎基部膠均具有較高的拉伸強(qiáng)度，尤其是B品牌和M品牌輪胎基部膠拉伸強(qiáng)度可到達(dá)30MPa以上，這對于硫化時(shí)間較長的巨型工程機(jī)械子午線輪胎而言是非常難得的，說明3個(gè)品牌尤其是B品牌和M品牌巨型工程

7、機(jī)械輪胎在硫化工藝方面有非常高的技術(shù)水平，使用了超低溫硫化工藝，輪胎總體過硫化程度控制很好；3個(gè)品牌輪胎基部膠的拉斷伸長率維持在450%500%，屬于中等過硫化程度，總體趨勢是輪胎規(guī)格越大，基部膠拉斷伸長率相應(yīng)降低。B品牌27.00R49和33.00R51、M品牌37.00R57、G品牌27.00R49和40.00R57輪胎基部膠的動(dòng)態(tài)損耗因子分別為0.0345，0.0394，0.0476，0.0609和0.0688?？梢妼τ谕黄放贫裕喬ヒ?guī)格越大，基部膠的動(dòng)態(tài)生熱損耗因子越大，推斷是規(guī)格越大，輪胎硫化時(shí)間越長，膠料過硫化程度越高所致；3個(gè)品牌輪胎基部膠損耗因子均維持在較低水平，尤其是B品牌和M品牌輪胎基部膠，其中以B品牌輪胎基部膠損耗因子最小，結(jié)合B品牌和M品牌輪胎基部膠的物理性能數(shù)據(jù)，認(rèn)為這兩個(gè)品牌輪胎基部膠在物理性能和生熱兩個(gè)方面較G品牌有明顯優(yōu)勢。3結(jié)論對B，M和G三個(gè)品牌巨型工程機(jī)械子午線輪胎基部膠進(jìn)行了化學(xué)組分、物理性能及動(dòng)態(tài)生熱分析，得到如下結(jié)果。13個(gè)品牌輪胎基部膠均采用全NR和高耐磨炭黑，其中M品牌和G品牌還使用了白炭黑與硅烷配合。23個(gè)品牌輪胎基部膠均具有較高的拉伸強(qiáng)度和定伸應(yīng)力，其中