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橡塑技术与装备（橡胶） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (RUBBER)

看出，无钴胶料的 t c2 更大，这可能是因为加入了防焦 E′ 、E" 和 tanδ 分别低于含钴胶料相应值 33%、50%、
剂的缘故。而两种胶料的 PV1 值和 t c90 相当，这表明 30%。以表 2 的 DMTA 分析结果为基础，表 3 中列出
胶料中钴盐的去除并未造成影响。而无钴胶料的最大 了无钴胶料制成的轿车子午线轮胎、载重子午线轮胎
转矩（M H ）略低，即意味着硫化胶的交联密度稍低。 相对于含钴胶料的滚动阻力减小情况△ DMTA。在表
从而导致无钴胶料的模量较低。这说明去除钴所带来 3 中，RR% 表示带束层或胎体对滚动阻力减小量的贡
的交联密度下降没有被完全补偿。在无钴配方中，增 献比例 ；△ RR% 表示无钴胶料运行时相对含钴胶料的
加硫磺和促进剂的含量是提高胶料的 M H 、交联密度和 滚动阻力的减少量。预计载重子午线轮胎的胎体帘布
模量最有效的方法。而另一种提高模量的方法是在胶 层及轿车子午线轮胎的带束层分别为滚动阻力的 3.5%
料中增大炭黑用量，但这会导致明显的滞后效应。将 和 10.5%，胎体帘布层是在应变不变的情况下受载的；
白炭黑和双 -（三乙氧基丙基四硫化物（TESPT)- 硅 从含钴胶料更换为无钴胶料（本实验所用），胎体帘布
烷），例如， Si69，加入到钴胶料中，或提高间苯二酚 - 层的滚动阻力可减少约 3.2%，这可导致带束层和胎体
六甲氧基甲基密胺树脂体系的用量，这样可以在不影 的滚动阻力总计减少约 4.7%。
响滞后效应的同时有利于模量的变化。然而，这些改 表 2 两种胶料的动态力学性能（60℃、 10 Hz、 2% 应变）
性方法会减弱硫化动力学，而且混合过程也不能认为 参数 含钴胶料 无钴胶料
E/MPa 12.61 8.58
是安全、健康、环保的。改善无钴胶料的另一种方法 E"/MPa 1.98 0.94
是加入辅助交联反应的助剂，例如，DuralinK HTS 或 tanδ 0.157 0.109
PerkaLink900。加入 Perkalink900 将会提高胶料的抗
而滚动阻力是汽车必须克服的 5 种外力之一，通
返硫性和热稳定性，加入 HTS 会改善硫化胶的抗疲劳
常是，一条轮胎消耗了一台汽车 20% 的燃料，卡车轮
性和耐撕裂性。 胎消耗的燃料可达 35%。众所周知，滚动阻力每减小
通过 Demattia 屈挠龟裂原理，对两种胶料的动态 3
3%，可节省的燃料或可增加 21 m/cm ，所以，预计无
裂纹扩展速率进行了对比，如图 4 所示。无钴胶料具
钴胶料制成的带束层和胎体，轿车、卡车和公交子午线
有较低的裂纹扩展速率，而且随着转速的增加，速率 轮胎消耗的燃料可减小 1%~3%，使得二氧化碳的排放
的区别更加明显。这个结果和先前报道的撕裂分析结
量和尾气污染物按比例缩减，而实际上，精确得出滚动
果是一致的，这也许是因为网络链段更长和交联密度
阻力对燃料消耗量的影响是很复杂的。橡胶组分是滚动
更低的缘故。
阻力的影响因素之一，还应考虑其他因素，如轮胎结构、
城市工况（频繁地走走停停）、高速工况（均速）、非
公路工况、轮胎的膨胀和磨损以及气候（温度）等。
2.2 黏合性能
在含钴胶料中，黄铜镀层钢丝帘线（参比体系）、
无钴胶料中黄铜镀层钢丝和 Cu-Zn-Co 三元合金镀层
图 4 两种胶料的动态力学性能（60℃， 10 Hz， 2% 应变） 钢丝帘线在初始黏合（普通硫化）及蒸汽老化后经过 0、
160、320、420 千周循环加载后帘线的抽出力如图 5
实验表明，含钴胶料的交联密度 ( 平均值为 0.350 4
所示。由于抽出力和外观等级相给合才可获得准确的
3
mmol(cm )) 更高，这可能是因为钴盐提高了硫化速率，
黏合性能，所以，也应该制定一下同一试样的外观等
从而导致胶料具有较高的 M H 值和模量。
级。在实验中，在动态载荷或蒸汽老化的条件下，不
两种胶料 60 ℃的动态力学性能（用以表征轮胎
同镀层和胶料结合后的外观等级明显有差异。
胶料的滚动阻力）列于表 2。可以看出，无钴胶料的
表 3 DMTA 参数与滚动阻力的关系
载重子午线轮胎 轿车子午线轮胎
R R 关系 △ DTA/%
RR，% △ RR/% RR/% △ RR/%
带束层 tanδ -30.4 10.5 -3.2 10.0 -3.0
胎体 E" 与 tanδ -30.4 -52.5 3.5 -1.5
带束层 + 胎体 E" 与 tanδ -30.4 -52.5 13.5 -4.7

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·40· 第 44 卷 第 期