一种新型促进剂CBBS的应用研究

一种新型促进剂CBBS的应用研究

杜孟成，王军，李云峰，王士栋

（国家橡胶助剂工程技术研究中心，山东阳谷，252300）

摘要：试验研究了促进剂CBBS在全钢载重子午线轮胎胎面胶中等量替代次磺酰胺同类促进剂TBBS、DCBS、CBS的应用效果。结果表明：促进剂CBBS具有延迟焦烧以及降低硫化速率的特性，硫化胶料的磨耗、过硫化以及老化后的物理性能都较好。

关键词：全钢载重子午线轮胎，促进剂CBBS，胎面胶

全钢载重子午线轮胎的生产工艺对胶料的要求非常苛刻，特别是轮胎在硫化过程中，因其断面厚，表面层胶料会出现过硫现象，会对胎面胶物理机械性能造成负面影响，这就要求胶料既要有良好的加工安全性，又要具有良好的抗硫化返原性；全钢载重子午线轮胎使用条件也比较苛刻，路面差、载重大，这就要求轮胎胎面胶料耐热、较高磨耗和抗撕裂性能。

为了满足巨型工程子午线轮胎生产工艺和使用要求，阳谷华泰开发了一种新型促进剂N-环己基-双-2-苯并噻唑次磺酰亚胺（简称CBBS），它具有延迟焦烧作用、胶料的硫化速度慢、抗硫化返原性较好。本文介绍了CBBS等量替代同类次磺酰胺促进剂TBBS、DCBS、CBS在正硫、过硫以及老化条件下，具有良好的物理机械性能。

1 实验部分

1.1 主要原材料

SCR 5#，云南农垦；促进剂CBBS、TBBS，阳谷华泰化工股份有限公司产品；其它原材料均为正常生产用原材料。

1.2 配方

天然橡胶100，氧化锌4，硬脂酸2，防老剂3，炭黑55，其他10.5，硫磺2，促进剂（变品种）1。

1.3 主要设备和仪器

XK-160型开炼机，台湾高铁检测仪器有限公司产品；XSM-1/10～120型密炼机，上海科创橡塑机械设备有限公司产品；HS-100T-RTMO型平板硫化机，深圳佳鑫公司产品；GT-7080S2型门尼粘度计、GT-MV2000型无转子硫化仪、GT-7017-M 型老化试验箱、GT-7012-A型阿克隆磨耗试验机，台湾高铁检测仪器有限公司产

品；AGS-5KNJ型万能拉力试验机，日本岛津产品；压缩生热试验机，北京澳玛琦科技发展有限公司产品。

1.4 胶料制备

试验胶料分三段混炼。一段和二段混炼均在1L密炼机中进行，三段混炼在开炼机上进行。一段加料顺序为：生胶→部分炭黑→氧化锌、防护体系→排胶（温度为150±5℃）；二段加料顺序为：一段母炼胶→剩余炭黑→排胶（温度为130±5℃）；三段加料顺序为：二段母炼胶→硫黄、促进剂→下片，温度在≤85℃。

1.5 性能测试

各项性能均按相应的国家标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1胶料的硫化特性

胶料硫化特性及门尼焦烧实验性能见表1、图1。实验发现，CBBS焦烧安全性大大好于TBBS、CBS，比DCBS差，CBBS的硫化速度比DCBS快，低于TBBS、CBS，说明CBBS有良好的加工安全性能，从而避免了某些次磺酰胺类促进剂需复配防焦剂及易产生亚硝胺致癌物的缺点，并且兼顾了焦烧安全性和硫化速度。CBBS的促进交联效果（最大扭矩MH）大于CBS、DCBS，与TBBS 相当，MH值高，说明胶料的交联密度较高，硫化胶料模量、定伸高，并且使用CBBS胶料的硫化返原率最低，说明CBBS不仅有利于提高胶料的模量而且具有最好的抗硫化返原效果。通过胶料的硫化特性可以看出，CBBS有理想的加工安全性，降低硫化速度，有利于提高胶料的模量，这有利于满足全钢子午线轮胎加工工艺苛刻的要求。

表1 胶料的硫化特性

项目CBBS TBBS CBS DCBS

门尼焦烧时间(127℃)/min 20.36 19.09 17.4 28.79

硫化仪数据(151℃)

ML(dN∙m) 1.11 1.11 1.17 1.14

MH(dN∙m) 16.3116.3315.9913.28

T10/min 3.10 3.33 3.04 3.70

T90/min 10.378.09 7.20 16.26

T90-T10/min 7.37 4.76 4.16 12.56 T100 15.7513.31 12.24 22.56 硫化返原率/% 41.745.8 51.4 42.0

图1 硫化特性对比曲线

2.2对胶料物理性能的影响

不同促进剂品种对采用不同硫化时间（T90和60min过硫化）硫化胶物理机械性能的影响见表2、图2。在T90硫化时间下，CBBS硫化胶的邵A硬度、拉伸强度以及300%定伸应力与TBBS、CBS相当，DCBS均最差，充分说明促进剂CBBS 能够有效提高硫黄的利用率，即有效提高硫黄参与胶料的网络交联，而促进剂DCBS虽具有良好的加工安全性，但力学性能差不适合用于胎面胶料中；CBBS 表现出最大的撕裂强度和最低的阿克隆磨耗，CBBS硫化胶料的高撕裂强度和低磨耗量完全满足全钢子午线轮胎使用条件苛刻的要求。

在60min过硫化状态下，CBBS的拉伸强度、撕裂强度均比TBBS、CBS、DCBS 的大，同样CBBS硫化胶过硫后的拉伸强度性能保持率也最好，DCBS性能保持率最差，说明CBBS具有良好的抗硫化返原性，进一步证实DCBS是一种延迟性较好的促进剂，但是力学性能较差。

100℃热空气老化48h后，CBBS胶料的拉伸强度、扯断伸长率均最大，撕裂强度CBBS与CBS相当，但比TBBS、DCBS大，而且CBBS老化后的拉伸强度性能保持率也最大，DCBS次之，充分说明促进剂CBBS有利于提高胶料的耐热老化性能，说明CBBS胶料的耐热老化性能比较高。

表2胶料性能对比结果

项目CBBS TBBS CBS DCBS 硫化时间(151℃)/ min T90 60 T90 60 T90 60 T90 60 邵尔A型硬度／度67 63 67 63 67 63 65 61

100%定伸应力/Mpa 2.1 1.6 2.1 1.7 2.1 1.5 1.8 1.3 300%定伸应力/Mpa 9.3 7.3 9.7 8.1 9.0 7.3 7.7 5.7拉伸强度/Mpa 23.9 22.4 23.9 21.6 24.1 21.4 22.517.6扯断伸长率/% 624 646 599 644 611 660 620643撕裂强度/(N∙m-1) 110.1 54.7 106.3 52.2 100.5 51.3 93.030.3回弹值/% 32 32 32 31 阿克隆磨耗量／cm30.175 0.189 0.193 0.210

过硫拉伸强度性能保持率/% 93.7 90.4 88.8 78.2 100℃ ×48 h热空气老化

邵尔A型硬度／度73 69 74 70 74 69 71 61 100%定伸应力/Mpa 3.3 2.3 3.3 2.5 3.1 2.2 2.8 2.1 300%定伸应力/Mpa 12.8 9.3 12.8 10.0 12.4 8.9 10.9 7.8 拉伸强度/Mpa 21.3 17.9 19.7 17.9 19.9 17.5 17.4 14.

扯断伸长率/% 475 509 447 490 476 519 456 504 撕裂强度/(N∙m-1) 51.8 38.6 48.1 37.4 49.3 38.0 49.2 28.5 拉伸强度保持率/% 89.1 83.5 82.4 79.2 82.6 77.9 77.3 83.2

图2 拉伸强度性能保持率对比图

3 结论

（1）CBBS的加工安全性优于TBBS、CBS，比DCBS较差，硫化速度低于TBBS、CBBS，快于DCBS。CBBS可克服采用同类其他促进剂焦烧与硫化速度的不可兼顾性。

（2）CBBS是一种耐热性的后效性促进剂，具有优良的抗硫化返原性能。

（3）在T90硫化条件下，CBBS胶料的拉伸强度与TBBS、CBS相当，DCBS 各项物理性能较差，CBBS的撕裂强度以及磨耗最好。CBBS在过硫、热老化状