杜仲胶在全钢子午线轮胎胎面胶中的应用目前大中型载重轮胎，特别是全钢子午线轮胎胎面胶中，主要采用天然橡胶 （NR）为主要原料，以满足力学强度、耐刺扎、低生热等性能要求，同时可采 用少量丁苯橡胶（SBR）和顺丁橡胶（BR）,以提高耐磨性，但并用后硫化胶生 热有所增大，难以满足高性能节能环保轮胎的要求杜仲胶的主要成分是反式-1,4-聚异戊二烯，与普通天然橡胶（NR）和异戊橡 胶（IR）具有相同的化学组成-（C5H8）n-,但分子链结构为反式-1,4-结构，因此 易于结晶，熔点为60c左右因此，杜仲胶与天然胶必然有着很好的共混共硫 化性能我们在这方面开展工作，对于试验结果有着很好的预期本次试验我们采用人工合成的反式-1,4-聚异戊二烯橡胶（TPI）作为对比样 品宋景社、黄宝坤等研究表明当 TPI的质量分数在20%~40% （生胶）时，不 仅能保持或提高原胶的各项力学性能，而且动态性能，特别是滚动阻力、生热、 耐疲劳性、耐磨性等有明显的改善，有望在高性能轮胎中得到应用 而杜仲胶和 TPI有着相同的化学组成，唯一的区别在于非橡胶烂的组分和含量以及分子量分 布因此我们有理由认为，杜仲胶在全钢子午线轮胎中的应用前景是非常值得期 待的。
一.试验配方本阶段试验采取全钢胎的胎面胶配方，胎面胶是轮胎中直接接触路面的部 件，用胶量大，对各项性能要求较高，特别是对于耐磨性、生热、滚动阻力等动 态性能的要求更是苛刻，是轮胎中的关键部件加上近些年对于绿色轮胎的呼声 越来越高，环保、节能、减排的迫切性使得对于轮胎胎面胶的考核又上了一个台 阶，而杜仲胶优异的动态性能正符合了我们对于胎面胶的需要， 这也是我们选取胎面胶作为试验配方的原因表一配方配方编号DZ-0DZ-1DZ-2DZ-3DZ-4DZ-5DZ-6杜仲胶-51015---TPI----51015NR100959085959085StA2222222ZnO3.53.53.53.53.53.53.5S2222222促NS1.81.81.81.81.81.81.8N2345050505050505040201111111油5555555防RD1111111石蜡1111111合计167.3167.3167.3167.3167.3167.3167.3本阶段工作的试验配方以杜仲胶的用量为变量，分别替代 5、10、15份的大然胶，同样我们也用TPI替代了 5、10、15份的天然胶，并与杜仲胶进行对比。
我们发现，针对TPI的研究主要集中在比较高的替代份数上例如 20份，诚然高 填充比例的胶会使得其性能得到更好的表达， 但实际生产中进行大比例替代的例 子并不多见，这会对配方和工艺以及后续的生产带来很大的调整， 因此我们将研究方向集中于低比例的替代上，对于轮胎制造商来说，更容易获得好的接受度二.混炼胶性能2.1 混炼特性本次试验采取两段式混炼，一段密炼二段开炼，由于杜仲胶很硬，我们在一 段密炼前将其在开炼机上过辗塑炼， 这样可以在后续工艺中混合的更均匀 具体 混炼工艺如下：表2.1混炼工艺一段混炼工艺 （密炼机）持续时间 min累积时间 min1）将密炼机初始温度设定为80C,车$速80r/min,关闭卸 料口，启动电机，升起上顶栓2）加入橡胶放下上顶栓，塑炼橡胶0.50.53）升起上顶栓，装入小料、放下上顶栓0.51.04）混炼胶料1.52.55）升坦上顶栓，装入炭黑、油，放下上顶栓0.53.06）混炼胶料25.07）升坦上顶栓，清扫密炼机入口和上顶栓的顶部，放下 上顶栓0.55.58）混炼胶料1.57.0卸下胶料二段混炼工艺 （开炼机）持续时间 min累积时间 min1）将辗温设定为50 C,辗距1.5mm2）将母炼胶包在慢辗上。
1.01.03）加入硫磺和促进剂，待硫磺和促进剂全部加入后再割 刀1.52.54）从每边做3/4割刀三次，每次割刀允许间隔15s2.55.05）下片，辗距调节至0.8mm将胶料打卷交替从每端加 入，纵向拨逋六次2.07.06）将胶料压成约6mmi勺胶片，检查胶料质量，如果橡胶 质量和理论上相差+0.5%或-1.5%则弃去改胶料，取出 足够的胶料供硫化仪试验用，7）按GB/T528将胶料压制成约2.2mm的胶片用于制备硫 化试片8）胶料在硫化前调节 2h-24h,如果可能，按 GB/T2941 规定的实验室温度和湿度卜进行调节混炼过程中，我们对密炼机的工作电流进行了记录，工作电流可以表征密炼机的功率，表达了密炼机的瞬时负荷，在实际生产中是考察混炼的重要指标 从 记录的数据上看，差异并不明显，几乎可以忽略开炼阶段我们对于混炼胶的结 团性、压片后的胶片外观和包辗性进行了观察比对， 没有发现明显差异这表明 杜仲胶对于天然胶的替代在混炼阶段不需要特别的工艺调整具体数据如下：表2.2混炼过程数据记录项目密炼机电流A配方编号DZ-0DZ-1DZ-2DZ-3DZ-4DZ-5DZ-6杜仲胶TPINR5101551015生胶捏炼10101013111113小料991017101017炭黑15171718181718排胶温度 C145150148140148148140排胶结团性好好好好好好好压片后胶片外观好好好好好好好包辐性好好好好好好好2.2 硫化特性及焦烧表2.2硫化仪数据及门尼焦烧YX7 nDZ-1DZ-2DZ-3DZ-4DZ-5DZ-6DZ-0配方编号杜仲胶TPINR5101551015t5 min20:1618:2018:3217:2119:5220:4319:42门尼焦烧t35 min26:2523:0022:2420:0524:0925:0724:00120CAt30 min6:094:403:522:444:174:244:18M l dNm12.3718.3118.4011.2317.5613.3313.14M h dNm40.3741.0239.6338.0641.7037.5737.48无转子硫化仪 t10 m:s3:063:032:562:252:463:353:16150 c t90 m:s5:204:314:244:054:515:255:08Vc 1/min32.7847:2450.8446.1534.0936.1437.03Mh-Ml dNm2822.7121.2326.8324.1424.2424.34门尼焦烧试验是检验混炼胶硫化安全性能的试验，其中的 及3。
就是门尼焦烧时间，它表征了胶料加工安全性，通常我们希望它能尽量长一些，防止混炼胶在混炼过程中或者后续的加工过程中（尤其是挤出）发生焦烧的行为而数据表明， 和纯天然胶相比，无论是加入了杜仲胶还是TPI,都不同程度的缩短了焦烧时间， 而杜仲胶对焦烧时间的缩短程度比 TPI的要大，且与添加份数成正比针对这一 点，我们需要对较大比例添加杜仲胶的配方进行相应的配方调整， 以提高加工安全性对于无转子硫化仪的数据，我们发现对于正硫化时间（t90）,数据表现出了和 烧烧时间一致的趋势一一均缩短了 t90，但加入杜仲胶的缩短更明显，而且随着杜 仲胶加入份数的增多缩短程度也加大而且我们在硫化速度 Vc上，也发现了相同的趋势！因此我们有理由认为，杜仲胶中的非橡胶烂含量中，还有某种物质（极 有可能是碱性的），有促进硫化的作用这种物质可能是杜仲中自带的，也可能 是提取过程中混入的我们对于这种物质非常的感兴趣，会在进一步的试验中做 深入探讨通常，我们用最低转矩和最高转矩之差表征胶料的硫化交联程度而表格中 的（Mh-Ml）数据似乎推翻了我们上面得出的结论，但是，我不得不指出，虽然 杜仲胶和TPI在化学组成上是一致的，但是由于TPI是人工合成的，具分子量及 其分布、非橡胶烧含量上一定存在着较大差异。
尤其是结晶性上， TPI 一定比杜仲胶更好因此，随着TPI用量的增加，TPI中的微晶数量也会增多，这些微晶 分布在并用胶中起到了物理交联点的作用，从而增大了胶料的交联密度，所以， 这与我们上一段得出的结论并不冲突2.3 硫化返原硫化返原是指胶料在硫化过程中随着硫化时间的延长 ，硫化胶的力学性能达 到最大值后逐渐下降，的过程，表现在具体生产上是指正硫化阶段（硫化平坦区） 之后，即为过硫阶段，天然胶出现"返原"现象（定伸强度下降），而大部分合成 胶（除丁基胶外）不会出现返原的现象硫化返原是天然胶独有的性质，有些配 方中还要加入抗硫化返原的助剂来平衡该现象的发生， 特别是在后续的挤出工艺中，硫化返原过大，会影响挤出后的尺寸稳定性由于杜仲胶和TPI在化学组成 上与天然橡胶互为同分异构体，且本配方中也是以天然胶为主，因此这项指标值 得我们关注突验名称：MR-C3无转子硫化仪-硫化返质率曲线实验员：QIN实验温度：i5or招注：匚f1,T- mi nD5 12 J8 二4 3& 3i L2 4S 54 6图2.3.1 DZ-0~3硫化返原率1#(DZ-0)2#(DZ-1)3#(DZ-2)4#(DZ-3)硫化返原率9.5620.4118.5314.791#(DZ-0)2#(DZ-4)3#(DZ-5)4#(DZ-6)硫化返原率9.569.8012.1814.78我们将加入杜仲胶(DZ1~3)和加入TPI (DZ4~6)的配方分别出来方便大 家对比。
有趣的是，我们发现了截然相反的规律一一杜仲胶随着替代比例的增大 硫化返原呈下降趋势，而TPI则上升我们发现在同样替代15份的配方中，杜 仲胶和TPI的硫化返原可以说是一样的，通常在 TPI和NR共混中，为了让TPI 的优异特性得到更好的表达，添加份数在20~30份，按照数据给我们的趋势，我 们有理由推断，在。