化学增塑剂在轮胎工业中应用广泛，特别是在以天然橡胶(NR)为主的胶料中，可以有效降低胶料混炼能耗，改善加工工艺性能。目前国内常用的化学增塑剂多为五氯硫酚复配物，如增塑剂SJ103为五氯硫酚/惰性填料复配物(五氯硫酚含量为40%~50%)，五氯硫酚基本无毒，但其生产过程的中间体，如六氯苯等属中等或剧毒物质，同时硫酚类物质也被欧盟明确列为禁止生产的危害健康的化学品之一。增塑剂DBD(2，2′-二苯甲酰氨基二苯基二硫化物)生产环节污染小，是欧洲多年前就开始用的环保型增塑剂之一，在美国的商品名为Pepton22(劈通22)，是五氯硫酚复配物类增塑剂的替代品之一。增塑剂HP是增塑剂DBD与惰性填料的复配物。
本工作探讨了增塑剂HP替代增塑剂SJ103在轿车子午线轮胎带束层胶中的应用。
1 实验
1·1 原材料
NR，SMR20，马来西亚产品；间接法氧化锌，衢州联华锌品股份有限公司产品；增塑剂SJ103(45%五氯硫酚和55%惰性填料复配物)，黄灰色粉末，武汉径河化工有限公司产品；增塑剂HP(45%增塑剂DBD和55%惰性填料复配物)，灰色粉末，黄岩东海化工厂产品；其它原材料均为轮胎工业常用原材料。
1·2 配方
1·2·1 小配合试验配方
小配合试验配方为通用试验配方。配方1：SMR20 80，SBR1500 20，炭黑 55，氧化锌 3，硬脂酸 1，防老剂 2，硫黄 2·8，促进剂TBBS 1·1。
配方2：除增塑剂SJ103用量为0·25份外，其余同配方1。
配方3：除增塑剂HP用量为0·25份外，其余同配方1。
1·2·2 大配合实验配方
大配合试验配方为轿车子午线轮胎钢丝带束层胶配方。
配方B：SMR20 100，氧化锌 8，防老剂4020 2，炭黑N326 60，间-甲粘合体系 4·5，硫黄 3·5，促进剂DZ 1，增塑剂SJ103 0·25。配方C：除增塑剂改用增塑剂HP外，其余同配方A。
1·3 胶料混炼
1·3·1 小配合试验胶料
为考察高温塑炼的效果，SMR20先在混炼时间可控的K140型密炼机中塑炼，并加入氧化锌和增塑剂，135℃排胶，然后在开炼机上混炼。
1·3·2 大配合试验胶料
大配合试验胶料的一段、二段和三段混炼在F370型密炼机中进行，用挤出机出片。
一段混炼工艺(转子转速55r·min-1)：生胶、小料和增塑剂→压压砣25s→提压砣→3/炭黑→加压升温至125℃，提压砣加油→排胶(155℃)。
二段混炼工艺(转子转速35r·min-1)：一段混炼胶和1/4炭黑→压压砣30s→提压砣，清扫→加压升温至145℃，排胶。
三段混炼工艺(转子转速35r·min-1)：二段混炼胶→压压砣30s→提压砣，清扫→加压升温至135℃，排胶。
终炼在F270型密炼机中进行，在开炼机上出片。
1·4 性能测试
门尼粘度采用北京友深电子仪器有限公司的M200型橡胶门尼粘度仪测试；硫化特性、动态力学性能和生热性能采用RPA2000橡胶加工分析仪测试；成品轮胎高速性能按ECER30标准测试；其他物理性能按相应国家标准测试。
2 结果与讨论
2·1 小配合试验
2·1·1 门尼粘度
将小配合试验塑炼胶停放一定时间后测试门尼粘度，结果如图1所示。
从图1可以看出，与不用增塑剂的塑炼胶相比，采用增塑剂HP和SJ103的塑炼胶门尼粘度均下降15，表明两种增塑剂的增塑效果相似；停放8d后不用增塑剂的塑炼胶门尼粘度上升2·4采用增塑剂HP和SJ103的塑炼胶门尼粘度上升不到2，这与增塑剂端基封闭的作用有关。可以得出，增塑剂HP和SJ103对NR有显着的增塑效果。
2·1·2 硫化特性和物理性能
小配合试验胶料的硫化特性和物理性能见表1。
从表1可以看出，与不加增塑剂的胶料相比，采用增塑剂的胶料定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度均有所下降，即两种增塑剂均对胶料强伸性能产生负面影响；采用增塑剂HP与SJ103的胶料硫化特性和物理性能相近。
2·2 大配合试验
2·2·1 门尼粘度
为了准确比较两种增塑剂对胶料门尼粘度的影响，在相同混炼条件下，每种增塑剂的每段胶料各混炼8车，每车取2个试样测门尼粘度，即每段混炼胶的门尼粘度为16个试样门尼粘度测试值的平均值，结果如图2所示。
从图2可以看出，两种增塑剂的各段混炼胶门尼粘度基本相同，说明在大配合试验中，两种增塑剂对胶料混炼加工性能影响相同。
2·2·2 硫化特性和物理性能
大配合试验胶料的硫化特性和物理性能见表2。
从表2可以看出，添加两种增塑剂的胶料硫化特性相当；采用增塑剂HP的胶料屈挠裂口等级略低，H抽出力特别是老化后的H抽出力高约10%，其余物理性能相当。
2·2·3 动态力学性能和生热
大配合试验胶料的动态力学性能和生热性能采用RPA2000橡胶加工分析仪测试。
1·胶料动态力学性能测试。在RPA2000橡胶加工分析仪内，先硫化试样(硫化条件160℃×15min)，然后将试样温度降到70℃，测试4%8%和12%动态应变(轮胎通常的变形量)下的复合剪切模量(G*)和损耗因子(tanδ)，然后升温至180℃，在应变7%、频率1·7Hz下热老化降解10min，再降温到70℃测4%，8%和12%动态应变下的复合剪切模量(G*′)和损耗因子，计算老化前后的胶料复合剪切模量变化率=(G*′-G*)/G*×100%，该变化率反映胶料在动态条件下的耐热老化性能。
2·生热性能。在RPA2000橡胶加工分析仪
内硫化试样(硫化条件160℃×15min)，然后将试样温度降到30℃，对试样加载40%剪切应变5min，记录温升数据(初始温度30℃)。
RPA2000橡胶加工分析仪测试的大配合试验胶料动态力学性能和生热性能结果见表3。
从表3可以看出，添加两种增塑剂胶料的动态力学性能及生热性能基本相当。
2·3 成品轮胎测试
采用配方B和C试制了185/65R15H600和175/70R13SP06轿车子午线轮胎，测试了成品轮胎的粘合性能和高速性能。
2·3·1 粘合性能
成品轮胎带束层层间及带束层与纤维帘布胎体间粘合强度见表4。
从表4可以看出，带束层胶采用增塑剂HP的成品轮胎，无论是带束层层间还是带束层与胎体间的粘合强度均比采用增塑剂SJ103的成品轮胎略高，这与大配合试验结果吻合。
2·3·2 高速性能
成品轮胎的高速性能见表5。
从表5可以看出，带束层胶采用增塑剂HP的两个规格轮胎的高速性能与采用增塑剂SJ103的两个规格轮胎各有高低，但相差不过一个速度级别，可以认为带束层胶采用增塑剂HP的成品轮胎高速性能与采用增塑剂SJ103的成品轮胎基本相当。
3 结论
1.从小配合试验结果看，增塑剂HP和SJ103对胶料均有显着的增塑效果，但对胶料强伸性能稍有负面影响，因此增塑剂HP和SJ103的用量应控制在0·3份以内。
2.在轿车子午线轮胎带束层胶大配合试验中，与增塑剂SJ103胶料相比，增塑剂HP胶料的硫化特性、动态力学性能及生热性能相近，粘合性能和耐屈挠龟裂性能略有提高。
3.与带束层胶采用增塑剂SJ103的成品轮胎相比，带束层胶采用增塑剂HP的成品轮胎粘合性能略高，高速性能相当。
4.建议将增塑剂HP造粒，以减少其使用过程中产生的粉尘，改善作业环境，进一步提高其环保性能。
5.综合来看，环保型增塑剂HP可作为增塑剂SJ103的替代品用于轿车子午线轮胎带束层胶中，且我公司已进行了批量试用，胶料性能基本稳定。
