作者简介：宁卫明（1980-），男，工程师、学士，主要从事轮胎结构设计、配方设计及管理工作。 收稿日期：2020-03-12
轮胎在欧美的安全等级很高，是汽车不可或缺的的安全部件之一，汽车在行驶过程中，如果出现轮胎扎破漏气甚至爆胎的情况，就很容易导致交通事故，尤其是在汽车高速行驶的过程中。这是因为，在轮胎完全漏气时轮胎会变形缩小，汽车失去平衡偏向一侧，驾驶者会失去操控能力，即便是以较低的速度行驶，也有可能发生事故。轮胎被扎漏气不是罕见的事情，如果不知道或者没有备胎或者自己不会换胎就会很被动。出于大众对于安全出行的需求，缺气保用轮胎应运而生，缺气保用轮胎顾名思义是在轮胎内部零气压的情况下，仍然能以正常时速(例如80 km .h )安全行驶80 km 左右的里程。山东丰源轮胎制造股份有限公司开发的自体支撑式缺气保用轮胎，轮胎的胎侧部位使用支撑胶，保证轮胎在缺气情况下整体轮廓的稳定性，在轮胎被扎或者其它原因漏气，仍然可以依靠自身的能力使得汽车行驶一段较长的距离，开到可修理的地方或居住地，提高安全出行的系数，其市场前景广阔，为公司提供了新的利润增长点。
本文主要研究抗疲劳助剂PAPI 应用在公司缺气保用轮胎支撑胶配方中，对其性能稳定性的提升，抗疲劳胶料添加剂PAPI 是含有多官能团马来酰亚胺化合物的橡胶组合物、胶料添加剂，有助于炭黑分散，可直接参与橡胶的硫化交联，重构交联网络，抑制硫化返原，提高热氧老化后的力学性能，改善橡胶疲劳性能。 支撑胶配方应用抗疲劳胶料添加剂
PAPI
宁卫明，蒋延华，路丹丹，李海艳
(山东丰源轮胎制造股份有限公司，山东 枣庄 277300)
摘要：本文主要探讨半钢子午线轮胎在支撑胶的配方中应用功能材料PAPI （抗疲劳胶料添加剂），通过对比分析材料的化学组分和物理性能，并验证其应用于配方后，胶料的各项物理性，实验结果表明：应用抗疲劳胶料添加剂的胶料焦烧时间延长、断裂伸长率和拉伸强度均有提升、屈挠龟裂性能提升、压缩疲劳温升降低；生产的成品轮胎的高速及耐久性能均有提升，零气压耐久性优越，成品轮胎的安全性能提升。
关键词：半钢；轮胎；配方；抗疲劳胶料添加剂；缺气保用；物理性能中图分类号：TQ330.61
文章编号：1009-797X(2020)17-0007-05
文献标识码：B DOI:10.13520/jki.rpte.2020.17.002
1 试验
1.1 主要原材料
钕系顺丁橡胶（CB24），朗盛化学（中国）有限公司；天然橡胶（TSR20），20#马来西亚标准胶；炭黑N550，江西黑猫炭黑股份有限公司；工艺油V700，上海麒祥化工科技有限公司；不溶性硫磺IS -7020，朝阳明宇化工有限公司；硬脂酸SAD ，青岛旭谦进出口公司；超级增黏树脂SL -T421，华奇（中国）化工有限公司；氧化锌ZnO ，安丘恒山锌业；抗疲劳胶料添加剂PAPI ，大冢材料科技(上海)有限公司。 1.2 原始配方
基本配方（单位：份）:TSR20，69；CB24，31；N550，80；工艺油V700，2.5；抗硫化返原剂PK900，0.5；超级增黏树脂SL -T421，2；氧化锌，8.0；硬脂酸SAD 2.0；
防老剂4020、防老剂RD 、促进剂NS ，5.8；不溶性硫磺IS -7020、防焦剂CTP ，3.2。
1.3 主要设备及仪器
X （S ）M -1.5X 型小密炼机、XK -160型开炼机和XLB -400-400型四立柱平板硫化机，青岛科高橡塑机械技术装备公司产品；XM370型密炼机和XM305型开炼机，软控股份有限公司产品；门尼黏度仪，MV3000，德国Montech 公司；流变仪，
RPA2000，阿尔法科技美国有限公司；炭黑分散度，青岛高校软控；拉伸强度，英斯特朗3365拉力机；抗撕裂强度，英斯特朗3365拉力机；曲挠次数，青岛高校软控；邵氏A 硬度，Z3130硬度计，德国Zwick 公司。
1.4 试样制备
1.4.1 小配合试验料
第一步密炼机混炼母胶，根据密炼机容积，填充系数为70%计算各配方材料用量，加料顺序为：TSR20+CB24混炼预热30 s→加树脂、硬脂酸等小料混炼15 s→加炭黑混炼到105 ℃→加油等助剂混炼到125 ℃→清扫后混炼到135 ℃排胶→开炼机下片停放6 h；第二步开炼机加硫，步骤为：根据胶量调整辊距，通过打卷打三角包方式捣胶至胶料均匀包辊，加硫磺促进剂、氧化锌、PAPI等，左右3/4各割胶3次，下片后调整辊距薄通十次，下片待用。
1.4.2 大料试验
根据小配合优选方案，进行车间试验。车间大料试验生产工艺为SSM低温一步法炼胶工艺，生胶、炭黑与固体软化剂、硫磺、促进剂、氧化锌等小料在密炼机中初步混炼后，排放到双驱全自动开炼机上，
压制成片后分流给4组全自动混炼开炼机，胶料在每组混炼开炼机上实现自动混炼，全过程为补充混炼、冷却、收取[1~8]。
1.5 性能测试
性能测试包括：混炼胶加工性能测试、混炼胶硫变性能、硫化胶物理性能、半成品工艺性能、成品轮胎各种性能测试。上述各种性能均按照相关国家标准、企业标准进行测试。
2 结果与讨论
2.1 抗疲劳助剂PAPI改进机理分析
（1）抗疲劳助剂PAPI简介
抗疲劳助剂PAPI是含有多官能团马来酰亚胺化合物的橡胶组合物，是一款橡胶高耐久改性剂，其结构式及化学组成详见图1。PAPI分子结构上的多个苯环调整了炭黑与橡胶的作用方式，有助于炭黑分散。同时它通过Alder-Ene反应，可直接参与橡胶的硫化交联，重构交联网络，可抑制硫化返原，提高热氧老化后的力学性能，还能抑制裂纹生长，改善橡胶疲劳性能。
图1 结构式及化学组成
抗疲劳助剂PAPI具备多反应官能团、辅助交联，可提高其耐久性能，可以和炭黑偶联、提高炭黑的分散性，降低胶料的生热性能。PAPI本身具有低软化点的特性，其软化点≤70 ℃，同时不挥发易分散。
（2）抗疲劳助剂PAPI与PK900的差异
抗疲劳助剂PAPI与PK900相比，抗疲劳助剂PAPI的活性官能团更多，活性更强，同时它通过Alder-Ene反应，可直接参与橡胶的硫化交联，重构交联网络。PK900为橡胶用抗硫化返原助剂，适用于硫磺硫化的橡胶，如天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶等，能明显改善过硫情况下的抗硫化还原性能。PK900以热稳定性的C—C交联键补偿返原而损失的硫磺硫化交联键，保持交联密度，从而使硫化橡胶的物理性能保持不变，提高耐热老化性能、降低动态生热。PK900为侧甲基供电子；双键活性弱、不参与硫化；仅进行Diels-Alder反应；不能进行Ene反应；硫化返原为其创造反应条件。相比于PK900，PAPI 模量更高、生热更低，疲劳耐久性好；支撑胶中硬度模量提高，同时拉伸疲劳性能不下降；支撑胶中适当延长焦烧时间，使其具有良好的加工性能。具体属性详见表1。
2.2 配方中添加多马来酰亚胺组合物（PAPI）
支撑胶原始配方中添加0.5份的抗硫化返原剂900，分别于X-2、X-3、X-4配方中使用多马来酰亚胺组合物PAPI替代抗硫化返原剂PK900，份数分别为0.5、1、2，其他组分保持不变，具体组分详见
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表2所示。
表2 支撑胶小试配方明细表份原材料名称X-1X-2X-3X-4X-5
TSR206969696969
CB243131313131
N5508080808080 V700工艺油 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5抗硫化返原剂PK9000.50.5多马来酰亚胺组合物PAPI0.5121超级增黏树脂SL-T42122222 ZnO88888
SAD22222防老剂、促进剂 5.8 5.8 5.8 5.8 5.8 IS-7020、防焦剂CTP 3.2 3.2 3.2 3.2 3.22.3 性能对比
（1）小配合胶料性能对比
从表3可以看出，与原始配方X-1相比，试验X-4、X-5胶料测试结果显示其屈挠龟裂和耐老化性能均优于X-3，但是X-4焦烧时间较原始配方缩短4个值左右，且门尼值较高，加工性能降低；同时 X-3、X-4
、X-5胶料的M L缩短，X-3、X-4、X-5胶料的T90延长，综合考虑决定对X-3和X-5进行车间大试试验。
（2）车间大试加工性能分析
表1 抗疲劳助剂PAPI与PK900的属性对比详表
材料名称多马来酰亚胺组合物（PAPI）PK900
外观形态淡黄粉末灰白粉末
分子式—C18H16O4N2
初熔点检测67.7 ℃（初熔点≤70 ℃）检测82.5 ℃（初熔点 ≥75 ℃）加热减量/%0.480.17分子量≥390324
纯度≥95%—
灰分0.4290.037
结构示意图
表3 支撑胶配方中添加多马来酰亚胺组合物（PAPI）前后性能对比（小配合）检测项目X-1X-2X-3X-4X-5
门尼黏度[M L(1+4)100℃]9594.4102.4110100
门尼焦烧时间t5(130℃)/min1111.811.47.810.4
流变仪数据（150 ℃×60 min）
M L/dN.m 3.9 3.7 3.84 3.5
M H/dN.m42.843.239.836.837.1
T S2/min 2.8 2.9 3.4 2.7 3.3
T10/min 3.1 3.34 2.9 3.6
T50/min4 4.2 5.7 4.2 4.6
T90/min 6.8 6.911910
检测项目X-1X-2X-3X-4X-5
硫化条件 硫化胶性能150 ℃×30 min
老化条件100 ℃×72 h老化前老化后老化前老化后老化前老化后老化前老化后老化前老化后硬度/邵尔A80858085818680857681 M10/MPa 1.21 1.7 1.29 1.83 1.31 1.9 1.22 1.87 1.15 1.47 M50/MPa 3.99 6.1 4.01 6.18 4.738.05 4.537.64 3.53 4.97 M100/MPa9.6/9.3/10.85/10.3/8.2410.56拉伸强度/MPa18.1213.0718.1111.0119.2513.6618.4815.318.9513.72断裂伸长率/%13992137811837917796210120永久变形/%002040424/撕裂强度(kN.m-1)40/35/42/38/43/回弹性/%66/65/61/63/69/炭黑分散等级（X）7.4/8.1/7.7/7.2/8.1/密度/(g.cm-3) 1.171/ 1.165/ 1.164/ 1.164/ 1.163/屈挠龟裂224/31/ 5 543/ 6 062/ 5 949/压缩疲劳温升/℃28.5/32/31.2/31.7/24.9/压缩永久变形/% 1.49/ 2.23/ 4.38/ 5.81/ 2.59/耐老化性57%46%41%45%45%
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表6 缺气保用成品轮胎性能分析
实验项目
采用标准实验情况
X -1
结果X -3
结果X -5
结果自体支撑型缺气保用轮胎低气压耐久性能
QB/NP0361 min
未通过 1 h14 min 未通过
2 h46 min 通过耐久性能（44h ）QB/NP0151 h
通过69 h
通过81 h 通过高速性能(70min)
QB/GP04
1 h29 min 通过
1 h38 min
通过 1 h54 min
通过
如表4所示，优选方案较原方案门尼黏度有所降低，同时焦烧时间有所提高，提升了胶料的加工安全性能，有利于胶料正常生产，与小配合性能基本一致；方案5的T 10、T 50、T 90数据与原方案比较接近，交联密度有所提高，加工性能满足生产工艺要求。
表4 车间大试加工性能分析
检测项目X -1X -3
X -5
门尼黏度[M L (1+4)100℃]958085.5门尼焦烧时间t 5(130℃)/min 8.616.6
11.4硫化特性150 ℃×30 min
M L /dN .m 3.2 2.4
2.9M H /dN .m 39.731.53
3.1T S2/min 2.95 3.3T 10/min 3.2 5.6 3.6T 50/min
4.27.6 4.6T 90/min 8.213.1
7.9
（3）车间大试物理性能分析
从表5车间大试硫化胶性能可以看出，优选方案硬度降低2~4个值，拉伸强度、断裂伸长率均有提升，压缩疲劳温升降低，屈挠龟裂性能提升；其中方案3的屈挠龟裂性能提升较多，但其耐老化性能降低。
（4）成品性能分析
对上述大试方案进行轮胎试制，缺气保用成品轮胎的高速及耐久性能均可通过高于国家标准要求的研发标准，缺气保用轮胎的低气压耐久性能在方案5中得到了较好的展现（选取225/45ZRF18 FRD866缺气保用轮胎进行对比分析）。
表5 车间大试物理性能分析
检测项目
X -1
X -3
X -5
硫化条件
150 ℃×30 min 老化条件100 ℃×72 h
老化前老化后老化前老化后老化前老化后邵尔A 硬度/度
798477827579M 10/MPa 1.3 1.94 1.01 1.94 1.14 1.37M 50/MPa 3.68 6.03 3.45 6.86 3.53
4.97M 100/MPa 8.21/7.89/8.2411.55M 200/MPa //17.45/17.88/拉伸强度/MPa 13.419.6218.5812.1518.9914.72断裂伸长率/%1467521886215123永久变形/%40804/撕裂强度/(kN .m -1)
36/35/43/回弹性/%60/61/70/压缩疲劳温升/℃34.7/29.3/23.9/压缩永久变形/%
3.02/ 6.55/ 2.69/炭黑分散8/8/8/密度/(g .cm -3) 1.177/ 1.18/
1.162
/屈挠龟裂398次断裂/ 2.588 4万次六级裂口/
1.334 9万次断裂
/
耐老化性
36.90%
25.80%防老剂rd
41.50%
3 结论
本文通过实验逐步验证，得出在缺气保用轮胎的支撑胶配方中应用抗疲劳胶料添加剂PAPI ，可大幅提升支撑胶的耐老化性能和屈挠龟裂性能，完美的保证其缺气保用性能，保证了缺气保用轮胎的安全驾驶性能，同时降低了支撑胶胶料的硬度，还可提升其驾乘的舒适性。参考文献：
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李民军，郑涛.SSM 法和传统炼胶工艺生产的粘合胶料性能对比[B].世界橡胶工业，2016,43(5):9-11.
Support rubber formulation application anti-fatigue rubber additive PAPI
Ning Weiming, Jiang Yanhua, Lu Dandan, Li Haiyan
(Shandong Fengyuan Tire Manufacturing Co.LTD., Zaozhuang 277300, Shandong, China) Abstract: This article mainly discusses the application of functional material PAPI (anti-fatigue compound additive) in the formulation of support rubber for semi-steel radial tires. By comparing and analyzing the chemical composition and physical properties of the materials, and verifying the various physical properties of the rubber compound after it was applied to the formulation. The experimental results show that the application of anti-fatigue rubber additives has the following characteristics: scorch time was prolonged, elongation at break and tensile strength were improved, flexural cracking performance was improved, and compression fatigue temperature rise is reduced. The high speed and durability of the finished tires produced were improved, the zero-pressure durability was superior, and the safety performance of the finished tires was improved.
Key words: semi-steel; tire; formulation; anti-fatigue compound additives; run-flat; physical properties
(R-11)
向世界品牌迈进！这家企业入选中国最具价值品牌
Towards to world brand! This company was selected as the most valuable brand in China 由世界品牌实验室(World Brand Lab)主办的(第十七届)“世界品牌大会”于8月5日在北京举行，会上发布了2020年《中国500最具价值品牌》分析报告。在这份年度报告中，浦林成山旗下的成山品牌以292.69亿元的品牌价值入选“中国500最具价值品牌”，排名第230位。
“中国500最具价值品牌”被誉为“中国品牌奥斯卡”，由世界品牌实验室根据企业财务数据、品牌强度和消费者行为分析获得，成为企业无形资产评估的重要依据。该实验室由诺贝尔经济学家得主、“欧元之父”罗伯特蒙代尔担任主席，专家和顾问均来自哈佛、耶鲁、麻省理工、牛津、剑桥等世界顶级学府，目前被公认为全球三大品牌价值评估机构之一。
经历四十多年的耕耘与创新，浦林成山以技术革新和品牌影响力为中国制造证言，通过布局泰国、发力智能制造，为全球化的轮胎品质、服务和竞争力赋能，实现中国品牌全球化。2019年，以工业4.0标准设计的泰国智能化工厂开工建设；2020年，浦林成山中国工厂“高性能商用车轮胎制造数字化车间”被评为威海市2020年度数字化车间。
此次成山入选“中国500最具价值品牌”不仅是对浦林成山持续推进品牌建设的肯定，也诠释了中国轮胎行业的品牌形象。在品牌国际化的趋势下，浦林成山将积极打造高品质产品，塑造中国品牌价值，向世界级品牌迈进。
摘编自“中国轮胎商务网”
(R-03)
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