Page 34 - 《橡塑智造与节能环保》2020年7期

■ 技术与装备

料中去除钴盐产生的影响。最大扭矩（MH）反映硫 而试验证明，相较于无钴胶料（交联密度为平均
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化物的交联密度，无钴胶料胶低故无钴胶料定伸应力 0.304mmol/cm ），含钴胶料具有较高的交联密度（平
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也较低。这表明，胶料中加入钴盐后提高交联密度的 均0.3504mmol/cm ）；这大概是由于钴盐具有加速橡
效应未能完全补偿。在无钴胶料中增大硫和促进剂的 胶硫化速度的功能，且可提高胶料硫变仪MH（最大
浓度是增强最大扭矩（MH）、交联密度和定伸应力 扭矩）和模量。
的有效途径。提高定应力的另一个途径就是增加胶料 表2表示两种胶料在60℃下的动态机械性能，在
中炭黑的加入量。但这可能会明显增大滞后性。而在 轮胎工业中用60℃下的动态性能表征滚动阻力。无钴
无钴胶料中加入或增加间苯二酚-HMMM（六甲氧甲 胶料的贮存模量E′，损耗模量E″和tanδ明显下降，分
基三聚氰胺）树脂体系的用量，并用白炭黑和TESPT 别为贮存模量E′降低约33%，损耗模量E″降低约50%，
（双[3-（三乙氧基硅）丙基]四硫化物）可能会定伸 tanδ降低约30%。表3列出了由无钴贴胶料替代含钴胶
应力有积极影响，同时对滞后无不利影响。然后，这 料后轿车（PCR）和卡车子午线轮胎（TBR）的滚动
些改性会减缓硫化，而且不能提高胶料的安全性和环 阻力潜在的降低结果（由表2DMTA结果估计）TBR的
保特性。另一种改善无钴胶料的方式是加入可进行 胎体帘布层和带束层分别约占总RP的3.5%和10.5%。
二次交联反应的交联剂，如Dwralink HTS或Derkalink 胎体帘布层处于应变恒定负载条件下。将含钴的胶料
900。加入Perkalink900可进一步改善胶料的抗硫化这 变为不含钴的胶料后，RP降低约1.5%。带束层处于恒
原性和热稳定性，加入Duralink HTS可改善耐疲劳和 定能量负载条件下。将含钴胶料变为不含胶胶料后，
撕裂性。 胎体帘布层能够使RR降低约3.2%。带束层和胎体一起
两种胶料的动态裂纹扩展率（按照De Mattia屈挠 可使RR降低约4.7%。
龟裂原理）对比见图3。无钴胶料的裂纹扩展速率较 表2 本实验中两种胶料的动态机械性能（60℃，10Hz，
2%动态应变）
慢，龙其是两种胶料裂纹增长速度着并随周期的增加
参数 含钴胶料/份 无钴胶料/份
而增大。结果和先前的撕裂分析研究结果完全一致， E′/MPa 12.61 8.58
这也许是由于较长的网链长度或较低的交联密度造成 E″/MPa 1.98 0.94
tanδ(-) 0.157 0.109
的。
表3 将含钴胶料替换为无钴胶料后动态性能的变化
TBR DCR
RR关系 △DMTA/%
RR/% △RR/% RR/% △RR/%
带束层 tanδ -30.4 10.5 -3.2 10 -3
胎体 E″和tanδ -30.4-52.5 3.5 -1.5 - -
带束层+ E″和tanδ -30.4-52.5 13.5 -4.7 - -
胎体
滚动阻力是汽车运行必须克服的5种阻力之一。
通常是，轮胎占轿车油耗20%，卡车轮胎占燃油消耗
多达35%。众所周知，滚动阻力降低3%可节约燃油
1%，或增加0.05mpg（莫里每加仑）。所以，将会钴
图3 由De Mattia实验测试的两种胶料的动态裂纹扩展 胶料变为无钴贴胶胶料后，TBR和PCR的油耗预计可
速率：裂纹长度（mm）随屈挠次数的变化（Kc=千次周
期） 减少约1%~3%，可使CO2排放和其他尾气污染物成比
例减少。尽管如些，在实践中，确定RR对燃料消耗的
准确影响仍十分复杂。除了橡胶构件对RR的影响之
处，还应考虑其他因素，如轮胎结构、城市驾驶（频
繁的停停走走）、高速公路行驶（恒速），非公路行
驶、充气压力、胎面磨耗和气候（温度）等等。
2.2 黏合性能
图4 帘线动态剪切黏合试验机照片根据ASTM D2229从
橡胶块中拉出钢丝帘线 图5 表示为含钴胶料（参考体系）与镀黄铜钢丝

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