均勻劑A78在炭黑/白炭黑并用體系輪胎胎面膠中的應(yīng)用

薩支青，吳 浩，安國升，張佑江，周 璽

（徐州漢邦輪胎有限公司，江蘇 徐州 221007）

在輪胎胎面膠中加入白炭黑，可降低胎面滾動阻力、提高抗?jié)窕阅?，但白炭黑粒子間集聚力較大，在膠料中難以分散，且混煉膠存放時(shí)易硬化，這些問題影響了白炭黑在胎面膠中的應(yīng)用。本工作在白炭黑/炭黑并用體系胎面膠中加入均勻劑A78，以改善膠料的分散性能，提高膠料的加工性能。現(xiàn)將研究情況介紹如下。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），牌號SIR20，印度尼西亞產(chǎn)品；丁苯橡膠（SBR），牌號1502，中國石化齊魯石化分公司產(chǎn)品；白炭黑，牌號JINSIL700，金能科技股份有限公司產(chǎn)品；偶聯(lián)劑Si69C，江蘇愛特恩高分子材料有限公司產(chǎn)品；均勻劑A78，鄭州金山化工有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

生產(chǎn)配方：NR 30，SBR 70，炭黑 43，白炭黑 10，氧化鋅 4，硬脂酸 2.5，偶聯(lián)劑Si69C 2，防老劑 4.5，增塑劑（油） 4，硫黃 1.8，促進(jìn)劑NOBS 1.1，其他 6。

試驗(yàn)配方：除加入2份均勻劑A78外，其余同生產(chǎn)配方。

1.3 主要設(shè)備與儀器

XK-160型開煉機(jī)和MZ-4601型橡膠數(shù)顯阿克隆磨耗機(jī)，江蘇明珠試驗(yàn)機(jī)械有限公司產(chǎn)品；XM-140型密煉機(jī)，大連橡膠塑料機(jī)械股份有限公司產(chǎn)品；M200E型門尼粘度儀、C2000E型無轉(zhuǎn)子硫化儀和T2000E型電子拉力機(jī)，北京友深電子儀器有限公司產(chǎn)品；140 t平板硫化機(jī)，上海第一橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

小配合試驗(yàn)?zāi)z料分2段混煉，均在XK-160型開煉機(jī)上進(jìn)行。一段混煉工藝為：生膠→小料（除氧化鋅和防老劑外）→炭黑、白炭黑和增塑劑→下片；二段混煉工藝為：一段混煉膠→防老劑→氧化鋅→促進(jìn)劑和硫黃→下片。

大配合試驗(yàn)?zāi)z料分3段混煉，均在XM-140型密煉機(jī)中進(jìn)行。一段混煉工藝為：生膠和小料（除氧化鋅和防老劑外）→白炭黑和1/2炭黑→增塑劑→清掃→排膠（160 ℃）；二段混煉工藝為：一段混煉 膠→防老劑和氧化鋅→剩余1/2炭黑→清掃→排膠（150 ℃）；三段混煉工藝為：1/2二段混煉膠→促進(jìn)劑→剩余1/2二段混煉膠→硫黃→清掃→排 膠（110 ℃）。

1.5 性能測試

各項(xiàng)性能均按相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化分析

均勻劑A78的理化分析結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，均勻劑A78的理化性能達(dá)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 均勻劑A78的理化性能

2.2 小配合試驗(yàn)

2.2.1 硫化特性

小配合膠料的硫化特性如表2所示。從表2可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的門尼粘度降低，交聯(lián)密度（Fmax－FL表征）增大，硫化速度略快（可以通過配方優(yōu)化調(diào)整）。

表2 小配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性

2.2.2 物理性能

小配合膠料的物理性能如表3所示。從表3可以看出：與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的硬度、300%定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度略有提升，磨耗量略有減小，說明均勻劑A78能增大膠料交聯(lián)密度，提升膠料的物理性能；膠料老化后性能變化規(guī)律基本相同，說明均勻劑對膠料的耐老化性能無不良影響。

表3 小配合試驗(yàn)?zāi)z料的物理性能

2.3 大配合試驗(yàn)

為進(jìn)一步驗(yàn)證均勻劑A78在膠料中的應(yīng)用效果，進(jìn)行了大配合試驗(yàn)。

2.3.1 硫化特性

大配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性如表4所示。從表4可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的門尼粘度降低，交聯(lián)密度增大，硫化速度略快，這與小配合試驗(yàn)結(jié)果吻合。

表4 大配合試驗(yàn)?zāi)z料的硫化特性

2.3.2 物理性能

大配合試驗(yàn)?zāi)z料的物理性能如表5所示。從表5可以看出，試驗(yàn)配方膠料的物理性能改善，這與小配合試驗(yàn)結(jié)果一致。

表5 大配合試驗(yàn)?zāi)z料的物理性能

2.3.3 分散性能

分別對試驗(yàn)配方和生產(chǎn)配方膠料（未硫化）進(jìn)行電鏡掃描，照片如圖1所示。從圖1可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料中未分散開的白炭黑和炭黑團(tuán)粒明顯減少，這是由于均勻劑A78中的金屬皂酯起到改善白炭黑和炭黑分散性能的作用。

圖1 膠料的掃描電鏡照片

2.4 加工性能

與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的門尼粘度降低，擠出效率明顯提高；半成品擠出毛邊、爛邊，尤其是由于混煉膠存放變硬而造成的半成品擠出爛邊、毛邊問題得到有效解決，說明均勻劑A78是一種很好的潤滑劑，能改善膠料的混煉、擠出性能。

2.5 成品輪胎性能

采用試驗(yàn)配方膠料制備的胎面膠生產(chǎn)4.50-12微型載重輪胎，并按GB/T 4501—2008《載重汽車輪胎性能室內(nèi)試驗(yàn)方法》進(jìn)行成品輪胎強(qiáng)度性能和耐久性能試驗(yàn)，結(jié)果如表6所示（耐久性能試驗(yàn)的氣壓為400 kPa，額定負(fù)荷為412 kg，試驗(yàn)速度為50 km·h-1，試驗(yàn)至輪胎破壞）。從表6可以看出，試驗(yàn)輪胎的強(qiáng)度性能和耐久性能與生產(chǎn)輪胎相當(dāng)。

3 結(jié)論

在炭黑和白炭黑并用胎面膠中加入均勻劑A78，炭黑和白炭黑的分散性能改善；膠料的門尼粘度降低，加工性能和物理性能提高，耐老化性能不變；成品輪胎的強(qiáng)度性能和耐久性能較好。