炭黑V10H在半鋼子午線輪胎胎面膠中的應(yīng)用

向春東，李貞延，張俊偉，王 強(qiáng)，董繼學(xué)，羅建剛，李 冬，王廷華，戴明利

（四川海大橡膠集團(tuán)有限公司，四川 簡(jiǎn)陽(yáng) 641402）

目前在半鋼子午線輪胎胎面膠中，中超耐磨炭黑的應(yīng)用最為廣泛，尤其以炭黑N234的應(yīng)用較多。但是該系列炭黑在耐磨性能更高的胎面膠配方中已不能很好地滿足要求，為此需要尋找粒徑更小且與橡膠結(jié)合能力更強(qiáng)的炭黑品種[1-7]。

炭黑V10H屬于超耐磨炭黑，其粒徑為11～19 nm，比表面積大，補(bǔ)強(qiáng)作用顯著，能賦予膠料較好的物理性能和優(yōu)異的耐磨性能。本工作主要研究炭黑V10H減量替代炭黑N234在半鋼子午線輪胎胎面膠中的應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

順丁橡膠（BR），牌號(hào)9000，中國(guó)石油四川石化有限公司產(chǎn)品；充油丁苯橡膠（SBR），牌號(hào)1712，申華化學(xué)工業(yè)有限公司產(chǎn)品；炭黑V10H，卡博特化工（天津）有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

生產(chǎn)配方：BR 25～34，SBR 90.75～103.13，炭黑N234 60～70，環(huán)保芳烴油（TDAE） 5，其他 11.1。

試驗(yàn)配方以炭黑V10H減小4份用量替代炭黑N234，其余均同生產(chǎn)配方。

1.3 主要設(shè)備和儀器

XK-160型開(kāi)煉機(jī)，廣東湛江機(jī)械廠產(chǎn)品；GK400型和GK255型密煉機(jī)，益陽(yáng)橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司產(chǎn)品；0.5MN平板硫化機(jī)，上海第一機(jī)械廠有限公司產(chǎn)品；MDR2000型無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀和MVR2000型門(mén)尼粘度儀，美國(guó)阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；UT2060型電子拉力試驗(yàn)機(jī)，中國(guó)臺(tái)灣優(yōu)肯儀器有限公司產(chǎn)品；DL401A型老化試驗(yàn)箱，江都市天源試驗(yàn)機(jī)機(jī)械有限公司產(chǎn)品；N6/120-2Y-A型輪胎耐久性轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)機(jī)，沈陽(yáng)橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品；GT-7012-D DIN型磨耗試驗(yàn)機(jī)，中國(guó)臺(tái)灣高鐵科技股份有限公司產(chǎn)品。

1.4 混煉工藝

膠料采用4段混煉工藝。

一段混煉在GK400型密煉機(jī)中進(jìn)行，填充因數(shù)為0.75～0.80。混煉工藝為：加入生膠、活性劑、防老劑，初始轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為45 r·min-1，壓壓砣40 s，溫度升至100 ℃后提壓砣；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降至40 r·min-1，加入2/3炭黑，壓壓砣30 s，溫度升至125 ℃后提壓砣；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降至35 r·min-1，加入TDAE，壓壓砣60 s，溫度升至180～190 ℃提壓砣，排膠。

二段混煉在GK400型密煉機(jī)中進(jìn)行，填充因數(shù)為0.75～0.80?；鞜捁に嚍椋杭尤胍欢位鞜捘z，初始轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，壓壓砣35 s，溫度升至140 ℃后提壓砣；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降至35 r·min-1，加入剩余1/3炭黑，壓壓砣60 s，溫度升至180～190℃提壓砣，排膠。

三段混煉為常規(guī)回?zé)?，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，回?zé)挄r(shí)間為100 s，165～170 ℃排膠。

四段終煉在GK255型密煉機(jī)中進(jìn)行，填充因數(shù)為0.70～0.75?；鞜捁に嚍椋杭尤肴位鞜捘z、促進(jìn)劑、硫黃和防焦劑，初始轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為30 r·min-1，壓壓砣25 s，溫度升至75 ℃后提壓砣；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降至25 r·min-1，壓壓砣45 s，溫度升至105℃提壓砣，排膠。

1.5 性能測(cè)試

膠料各項(xiàng)性能均按相應(yīng)的國(guó)家或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化分析

炭黑V10H的理化分析結(jié)果如表1所示。

表1 炭黑V10H的理化分析結(jié)果

從表1可以看出，炭黑V10H的各項(xiàng)理化性能均符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 硫化特性

膠料的硫化特性如表2所示。

表2 膠料的硫化特性

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(mén)尼粘度減小，門(mén)尼焦燒時(shí)間延長(zhǎng)，硫化速率稍小，其他硫化特性相差不大。

2.3 物理性能

硫化膠的物理性能如表3所示。

表3 硫化膠的物理性能

從表3可以看出：與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料的拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度增大，DIN磨耗量減小，耐磨性能顯著提高；老化后試驗(yàn)配方膠料的拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率增大。

2.4 成品試驗(yàn)

采用試驗(yàn)配方膠料生產(chǎn)175/70R14 88S半鋼子午線輪胎，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行室內(nèi)高速和耐久性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 成品輪胎的高速和耐久性試驗(yàn)結(jié)果

從表4可以看出，與生產(chǎn)輪胎相比，試驗(yàn)輪胎的高速和耐久性能均明顯提高，且達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)論

（1）炭黑V10H的比表面積大、粒徑分布窄、表面化學(xué)活性高，需要制定特殊的混煉工藝，以保證其分散均勻。

（2）在半鋼子午線輪胎胎面膠中以炭黑V10H減量替代炭黑N234，膠料的門(mén)尼粘度減小，門(mén)尼焦燒時(shí)間延長(zhǎng)，硫化速率稍小，硫化膠的拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度增大，耐磨性能顯著提高，成品輪胎的高速和耐久性能均明顯提高。