吴忠成，李红卫，刘华侨，顾培霜，朱家顺
[特拓（青岛）轮胎技术有限公司，山东 青岛 266100] 摘要：研究过渡层胶与气密层胶的掺用比对胶料性能的影响。结果表明：随着过渡层胶在气密层胶中的掺用比增大，胶料气密性逐渐下降，掺用比大于11%时，气密性明显变差；门尼粘度变化不大，焦烧时间延长，硫化速度变慢；硫化胶密度降低，硬度略有增大，定伸应力先增大后减小，拉伸强度、撕裂强度和耐屈挠性能变化不大，拉断伸长率减小，成本降低。 关键词：气密层；过渡层；气体透过系数；掺用比
中图分类号：U463.341 文章编号：2095-5448（2021）03-0128-03
文献标志码：A DOI ：10.12137/j.issn.2095-5448.2021.03.0128
作者简介：吴忠成（1990—），男，山东德州人，特拓（青岛）轮胎技术有限公司工程师，学士，主要从事轮胎配方研发工作。
E -mail ：od0019@tta -solution
轮胎在车辆行驶过程中兼具安全、承载、减震和牵引的功能，轮胎主要靠以丁基橡胶（IIR ）为主体材料的气密层保持充气压力。早期的轮胎气密层和胎体采用分层设计并且分别硫化。随着技术的进步，轮胎气密层和胎体逐渐采用一体式设计，在成型工艺中气密层与胎体贴合在一起并进行整体硫化。相比于气密层分层设计，一体化设计减少了能量损耗，节省燃油，更少的部件也有利于轮胎生产工艺控制。此外，当轮胎被钉子刺扎后，分层设计的气密层会马上“塌陷”，轮胎整体严重变形，危害行驶安全；而一体化设计轮胎被钉子刺扎后，只要钉子不被拔出，轮胎仍能够保持形状，行驶安全性较好[
1-3]
。
一体化设计气密层在硫化前需要与胎体紧密地物理贴合，防止硫化时脱层、起泡，硫化后气密层要和胎体结合良好，不能在使用过程中脱 层[4]
。但IIR 粘合性能较差，轮胎企业使用天然橡胶（NR ）为主体材料的胶料作为过渡层，利用NR 粘性好的特点，提高气密层与胎体的粘合性能。成型时过渡层与气密层胶料通过压延机贴合在一起制成复合胶片，然后裁剪成宽度相同的胶片，裁剪
后会产生多余的复合胶片，由于IIR 具有污染性[5]
，多余的复合胶片只能掺用到气密层胶料中使用，如果掺入过渡层胶料中，会造成过渡层胶料硫化 不足。
本工作研究轮胎过渡层胶与气密层胶掺用比（以下简称掺用比）对胶料性能的影响，以便对轮胎企业的生产工艺调整提供参考。1 实验
1.1 主要原材料
溴化丁基橡胶（BIIR ），牌号2222，美国埃克森美孚化工有限公司产品；NR ，牌号STR20，泰国正大农业集团公司产品；环保油V500，宁波汉圣化工有限公司产品；炭黑N660，江西黑猫炭黑股份有限公司产品；氧化锌，山东博奥实业有限公司产品；硬脂酸，广州卓迪化工有限公司产品；硫黄，中雅化工有限公司产品；促进剂CBS 和DM ，宁波艾克姆新材料有限公司产品。1.2 配方
气密层：BIIR 80，NR 20，炭黑N660 70，氧化锌 2，硬脂酸 1，环保油V500 5，防老剂4020 1，硫黄 1，促进剂DM 1.5。
过渡层：NR 100，炭黑N660 60，氧化锌 4，硬脂酸 2，环保油V500 5，防老剂4020 2，防
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129老剂RD 1，硫黄 1.8，促进剂CBS 1。1.3 主要设备和仪器
Φ160 mm ×320 mm 型开炼机和X （S ）M -1.6L 型密炼机，青岛科技大学混炼工程研究室产品；MM4130C 型无转子硫化仪，高特威尔检测仪器（青岛）有限公司产品；UT -2060型拉力试验机，优肯科技股份有限公司产品；VAC -V2型压差法气体渗透仪，济南兰光机电技术有限公司产品；H17A 型邵尔A 电子硬度计，华莱士有限公司产品。1.4 试样制备
气密层和过渡层胶料均采用2段混炼工艺。气密层胶料混炼时，促进剂DM 于一段混炼加入，氧化锌和硫黄于二段混炼加入；过渡层胶料混炼时，氧化锌于一段混炼加入，硫黄和促进剂CBS 于二段混炼加入。
一段混炼在密炼机内进行，转子转速为55 r ·min -1，总混炼时间为5 min ，冷却水温度为40 ℃，排胶温度控制在160 ℃以下。混炼工艺为：生胶→压压砣30 s →小料和1/2炭黑→压压砣60 s →1/2炭黑和油→压压砣90 s →提压砣、清扫→压压砣120 s →排胶→开炼机上下片冷却。
二段混炼在开炼机上进行，辊温设为40 ℃，一段混炼胶包辊后加入终炼药品，薄通3次，打三角包8次，下片停放。按照表1的4个方案分别在开炼机上掺混两种胶料，各薄通5次，打三角包10次。
表1 不同比例气密层和过渡层的掺混方案
项 目
配方编号
1#2#3#4#气密层质量占比/%10092.59085过渡层质量占比/%07.51015掺用比/%
8
11
18
1.5 性能测试
（1）气密性按照GB /T 1038—2000《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法 压差法》进行测试，采用99%高纯氧气，抽真空12 h ，气体压力为0.5 MPa ，循环水温度为23 ℃，硫化试片厚度为 1 mm 。
（2）加工性能按照GB /T 1232.1—2016《未硫化橡胶 用圆盘剪切粘度进行测定 第1部分：门尼粘度的测定》进行测试。
（3）硫化特性按照GB /T 16584—1996进行
古代建筑模型测试。
（4）密度按照GB /T 533—2008进行测试；硬度按照GB /T 531.1—2008进行测试；拉伸性能按照GB /T 528—2009进行测试，使用Ⅰ型裁刀。2 结果与讨论2.1 气密性
不同掺用比胶料的气体透过系数见表2。
表2 不同掺用比胶料的气体透过系数×1014
[cm 3·cm ·（cm 2·s ·Pa ）-1]项 目配方编号
1
#
2
#
3#4#试样1 4.87.19.215.2试样2 5.1 6.17.214.1试样3 5.77.1 6.914.8平均值
5.2
6.8
7.8
14.7
从表2可以看出：掺用过渡层胶料后，胶料气体透过系数增大，气密性有所降低；当掺用比为8%和11%时，胶料气体透过系数仅增大31%和50%；当掺用比为18%时，胶料气体透过系数增大183%。这是因为NR 气密性不如IIR [6]
，在气密层胶中掺用以NR 为主的过渡层胶料后，影响了气密层胶料的气密性。根据轮胎实车里程测试经验，当气体透过系数不大于10×10-14
[cm 3·cm ·（cm 2·s ·Pa ）-1]时，轮胎气密性可以达到使用要求。因此过渡层胶在气密层胶料中的最大掺用比应不大于11%。2.2 门尼粘度和硫化特性
不同掺用比胶料的门尼粘度和硫化特性如表3所示。
从表3可以看出，随着掺用比的增大，胶料门尼粘度和t 10变化不大，t 5、t 90和t 100延长，硫化速度变
表3 不同掺用比胶料的加工性能和硫化特性
电解阳极板
项 目
配方编号
1
#
2#3#4#门尼粘度[ML （1＋4）100 ℃]52525253门尼焦烧时间t 5（130 ℃）/min 9.52
9.67
9.78
9.85
硫化特性（160 ℃） F L /（dN ·m ） 1.43 1.48 1.45 1.49 F max /（dN ·m ）8.188.458.568.90 t 10/min 1.69 1.63 1.63 1.68 t 90/min 10.8511.3812.0213.00 t 100/min
31.01
31.26
34.45
34.95
130慢，这可能是由于掺用过渡层胶后促进剂DM 在胶
料中的占比降低。2.3 物理性能
不同掺用比胶料的物理性能如表4所示，硫化条件为160 ℃×20 min 。tpe薄膜
表4 不同掺用比胶料的物理性能
项 目
配方编号
金玻璃1
#
2
#
3#4#密度/（Mg ·m -3） 1.211 1.208 1.197 1.189邵尔A 型硬度/度52525354100%定伸应力/MPa 1.50 1.59 1.71 1.66300%定伸应力/MPa 4.80 5.31 5.75 5.65拉伸强度/MPa 10.010.410.410.1拉断伸长率/%580552525508拉断永久变形/%16.616.415.815.3撕裂强度/（kN ·m -1）29292929屈挠龟裂30万次
未开裂
未开裂
未开裂
未开裂
从表4可以看出：不同掺用比胶料的的拉伸强度、撕裂强度和耐屈挠性能变化不大，密度稍有降低；随着掺用比增大，胶料硬度稍有增大，100%和300%定伸应力先增大后减小，拉断伸长率和拉伸永久变形减小。
3 结论
随着过渡层胶在气密层胶中的掺用比增大，胶料气密性逐渐下降，掺用比大于11%时，气密性明显变差；门尼粘度变化不大，焦烧时间延长，硫化速度变慢；硫化胶密度降低，硬度略有增大，定伸应力先增大后减小，拉伸强度、撕裂强度和耐屈挠性能变化不大，拉断伸长率减小，成本降低。
参考文献：
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[6] 张兆红，周苏慧，邢立华，等.轮胎气密层胶用原材料研究[J ].橡胶
科技，2019，17（7）：372-375.
收稿日期：2020-12-03
Study on Mixing Ratio of Transition Layer Compound and
Inner Liner Compound of Tire
WU Zhongcheng ，LI Hongwei ，LIU Huaqiao ，GU Peishuang ，ZHU Jiashun
[TTA （Qingdao ） Tire Technology Co.，Ltd ，Qingdao 266100，China ]
石材雕刻刀Abstract ：The influence of the mixing ratio of the tire transition layer compound and inner liner compound on the performance of the blend was studied.The results showed that ，with the increase of the mixing ratio of transition layer compound in the inner liner compound ，the air tightness gradually decreased and became significantly worse when the mixing ratio was more than 11%，the Mooney viscosity changed little ，the scorch time was prolonged ，the curing speed became slow ，the density of the vulcanizates decreased ，the hardness slightly increased ，the modulus first increased and then decreased ，the tensile strength ，tear strength and flexure resistance changed little ，the elongation at break decreased ，and the cost was reduced.
Key words ：inner liner ；transition layer ；gas transmission coefficient ；mixing ratio校园网管理系统
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