劉瑞強(qiáng),崔淑芳,權(quán)　艷,王愛(ài)萍(黃海橡膠集團(tuán)有限責(zé)任公司,山東青島　266041)

作者簡(jiǎn)介:劉瑞強(qiáng)(1971-),男,山東蒼山縣人,黃海橡膠集團(tuán)有限責(zé)任公司工程師,學(xué)士,從事輪胎配方研究和相關(guān)新型材料的應(yīng)用。

白炭黑主要用于子午線輪胎的帶束層,以增強(qiáng)鋼絲與橡膠的粘合性能;也可用于子午線輪胎胎面,以提高胎面的抗刺扎和抗崩花掉塊性能,但耐磨性能有所下降,因此其用量很小。與炭黑相比,白炭黑具有環(huán)保和節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),可以減小膠料的滯后損失,降低輪胎的滾動(dòng)阻力和油耗,白炭黑填充膠料的物理性能明顯改善。近年來(lái)隨著社會(huì)對(duì)高性能“綠色輪胎”需求的不斷增加,白炭黑在輪胎中的應(yīng)用越來(lái)越廣,用量也越來(lái)越大。全鋼載重子午線輪胎胎肩墊膠位于0°帶束層下方,用以避免輪胎肩部應(yīng)力集中,使應(yīng)力轉(zhuǎn)移至胎體,減少輪胎在行駛過(guò)程中的肩部生熱導(dǎo)致的肩空。胎肩墊膠具有高彈性、低生熱和抗撕裂等特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外各大品牌輪胎的胎肩墊膠配方設(shè)計(jì)非常相似,膠種均為NR,炭黑用量一般約為35份,這種體系雖然達(dá)到了彈性高、生熱低的要求,但抗撕裂性能明顯下降,在剪切應(yīng)力條件下容易造成肩裂和肩空。本工作研究白炭黑在全鋼載重子午線輪胎胎肩墊膠中的應(yīng)用。

1　實(shí)驗(yàn)

1·1　主要原材料

NR,牌號(hào)SMR10,馬來(lái)西亞產(chǎn)品;白炭黑,山東東營(yíng)新達(dá)化工廠產(chǎn)品;不溶性硫黃,牌號(hào)IS6033,泰安精細(xì)化工廠產(chǎn)品。

1·2　配方

生產(chǎn)配方為:NR　100,炭黑N375/N660　45,活性劑　6·5,防老劑4020　1·2,防老劑TMQ　0·5,促進(jìn)劑NOBS　0·7,促進(jìn)劑CZ　0·7,不溶性硫黃　1·47,其它　5。試驗(yàn)配方為:NR　100,炭黑N375/N660　37·5,白炭黑　4,活性劑　5,防老劑4020　1·7,防老劑TMQ　0·6,炭黑分散劑　1·5,促進(jìn)劑NOBS　1·65,不溶性硫黃　1·675。

1·3　主要設(shè)備和儀器

160 mm×320 mm開(kāi)煉機(jī),青島橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品;1·7 L密煉機(jī),日本神戶(hù)制鋼公司產(chǎn)品;GK400N和GK255N型密煉機(jī),德國(guó)W&P公司產(chǎn)品;MV2000型門(mén)尼粘度計(jì)、MDR2000型無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀、T-2000型萬(wàn)能拉力試驗(yàn)機(jī)和RPA2000型橡膠加工性能試驗(yàn)儀,美國(guó)埃邇法科技有限公司產(chǎn)品;回彈性試驗(yàn)儀,德國(guó)VEB公司產(chǎn)品。

1·4　試樣制備

小配合試驗(yàn)?zāi)z料在1·7 L密煉機(jī)中混煉,加料順序?yàn)?NR→炭黑、白炭黑→活性劑、防老劑等,停放12 h后在開(kāi)煉機(jī)上加入硫黃和促進(jìn)劑。大配合試驗(yàn)?zāi)z料分兩段混煉,均執(zhí)行自動(dòng)混煉工藝。一段混煉在GK400N型密煉機(jī)中進(jìn)東東營(yíng)新達(dá)化工廠產(chǎn)品;不溶性硫黃,牌號(hào)IS6033,泰安精細(xì)化工廠產(chǎn)品。

1·2　配方

生產(chǎn)配方為:NR　100,炭黑N375/N660　45,活性劑　6·5,防老劑4020　1·2,防老劑TMQ　0·5,促進(jìn)劑NOBS　0·7,促進(jìn)劑CZ　0·7,不溶性硫黃　1·47,其它　5。試驗(yàn)配方為:NR　100,炭黑N375/N660　37·5,白炭黑　4,活性劑　5,防老劑4020　1·7,防老劑TMQ　0·6,炭黑分散劑　1·5,促進(jìn)劑NOBS　1·65,不溶性硫黃　1·675。

1·3　主要設(shè)備和儀器

160 mm×320 mm開(kāi)煉機(jī),青島橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品;1·7 L密煉機(jī),日本神戶(hù)制鋼公司產(chǎn)品;GK400N和GK255N型密煉機(jī),德國(guó)W&P公司產(chǎn)品;MV2000型門(mén)尼粘度計(jì)、MDR2000型無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀、T-2000型萬(wàn)能拉力試驗(yàn)機(jī)和RPA2000型橡膠加工性能試驗(yàn)儀,美國(guó)埃邇法科技有限公司產(chǎn)品;回彈性試驗(yàn)儀,德國(guó)VEB公司產(chǎn)品。

1·4　試樣制備

小配合試驗(yàn)?zāi)z料在1·7 L密煉機(jī)中混煉,加料順序?yàn)?NR→炭黑、白炭黑→活性劑、防老劑等,停放12 h后在開(kāi)煉機(jī)上加入硫黃和促進(jìn)劑。大配合試驗(yàn)?zāi)z料分兩段混煉,均執(zhí)行自動(dòng)混煉工藝。一段混煉在GK400N型密煉機(jī)中進(jìn)行,依次加入NR、炭黑、白炭黑、活性劑和防老劑等,排膠溫度為160℃;二段混煉在GK255N型密煉機(jī)中進(jìn)行,加入硫黃和促進(jìn)劑,排膠溫度為105℃。

1·5　性能測(cè)試

各項(xiàng)性能均按相應(yīng)的國(guó)家或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。

       2　結(jié)果與討論

2·1　小配合試驗(yàn)

小配合試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1~3。從表1~3可以看出,與生產(chǎn)配方相比,試驗(yàn)配方膠料的門(mén)尼焦燒時(shí)間明顯延長(zhǎng),加工安全性提高;硫化膠的撕裂強(qiáng)度和回彈值明顯增大;經(jīng)熱空氣老化和10萬(wàn)次疲勞后硫化膠仍能保持較高的物理性能;硫化膠的損耗因子(tanδ)明顯減小,說(shuō)明膠料的動(dòng)態(tài)生熱下降。胎肩墊膠處于絕氧狀態(tài),絕氧老化后試驗(yàn)配方硫化膠的tanδ值比生產(chǎn)配方低,說(shuō)明試驗(yàn)配方膠料仍能保持較好的物理性能和低生熱。

2·2　大配合試驗(yàn)

為進(jìn)一步驗(yàn)證小配合試驗(yàn)結(jié)果,進(jìn)行了大配合試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表4~6。

從表4~6可以看出,大配合試驗(yàn)結(jié)果與小配合試驗(yàn)結(jié)果基本一致。采用試驗(yàn)配方可以提高硫化膠的抗撕裂性能和彈性,降低動(dòng)態(tài)生熱,達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期要求。

2·3　工藝性能

由于試驗(yàn)配方中炭黑用量較小且并用了白炭黑,半成品擠出過(guò)程容易出現(xiàn)表面粗糙、邊部破損等質(zhì)量問(wèn)題。因此在工藝上采取了口型板必須預(yù)熱,控制擠出溫度(一般保持在105~110℃之間)等措施,從而很好地解決了以上問(wèn)題。

2·4　成品性能

采用試驗(yàn)配方試制11·00R20 YS08 18PR規(guī)格輪胎,并與同規(guī)格生產(chǎn)輪胎進(jìn)行高速和耐久性試驗(yàn)對(duì)比,結(jié)果見(jiàn)表7。從表7可以看出,試驗(yàn)輪胎的速度和耐久性能均比生產(chǎn)輪胎有較大提高,高速試驗(yàn)結(jié)束時(shí)試驗(yàn)輪胎胎肩脫層,耐久性試驗(yàn)結(jié)束時(shí)試驗(yàn)輪胎胎肩無(wú)損壞,胎冠發(fā)粘,內(nèi)胎損壞,割斷面觀察胎肩墊膠沒(méi)有損壞,冠部胎面膠與帶束層之間沒(méi)有脫層。

3　結(jié)論

在全鋼載重子午線輪胎胎肩墊膠中加入適量白炭黑,可以有效改善膠料的加工性能,明顯提高硫化膠的抗撕裂性能和彈性,降低動(dòng)態(tài)生熱,提高成品輪胎的速度和耐久性能,有效解決了胎冠脫層和肩空的質(zhì)量問(wèn)題,有利于提高輪胎的使用壽命。