NdBR用于SBR/NR/BR体系子午胎胎冠胶的配方研究*

2010-09-15刘伟银马凤云李志娟宋玉萍徐文清姜新民

当代化工 2010年4期

刘伟银，马凤云*，李志娟，宋玉萍，徐文清，姜新民

（1.新疆大学教育部石油天然气精细化工重点实验室，新疆乌鲁木齐830046；2.独山子石化设计研究院，新疆独山子833600；3.新疆昆仑股份有限公司，新疆库尔勒841011）

刘伟银1，马凤云1*，李志娟1，宋玉萍2，徐文清2，姜新民3

采用均匀设计法设计了将NdBR用于SBR/NR/BR及白炭黑炭黑并用体系的子午线轮胎胎冠配方，用SAS统计回归分析软件对硫化胶主要物理机械性能进行逐步回归，得到性能与主要影响因素的回归方程，并对其进行验证，同时用其指导配方改进。结果表明，采用均匀试验和SAS回归分析得到的回归方程可以较好的预测该配方体系硫化胶的性能，指导配方改进。

NdBR；子午线轮胎；胎冠胶；逐步回归

轮胎配方的组分众多，进行配方设计时多属于多因素多水平试验，若进行正交试验，试验因次数太多。进行均匀试验，可以用较少的试验，在较大范围内获得物理机械性能与主要影响因素之间的回归方程，用其指导配方的调整和优化，可以提高试验效率，节省成本[1]。

前人研究了生胶并用比对S-SBR/BR两胶并用[2]和S-SBR/BR/NR三胶并用体系性能的影响[3]，得到了这2种纯炭黑体系胎面胶性能与生胶并用比、炭黑、软化油和其他填料之间的关系。但是在胎面胶中，添加适当的白炭黑可提高胶料的撕裂强度，改善耐磨性能、生热性能，增大硬度、定伸应力、回弹值和粘合力。本工作采用均匀设计法，将NdBR用于SBR/NR/BR及白炭黑炭黑并用体系的子午线轮胎胎面胶配方，定量研究胶料性能与5个主要影响因素（生胶A、生胶B、芳烃油、白炭黑和促进剂）之间的关系，并进行配方优化。

1 试验部分

1.1 主要原材料

NdBR，独山子石化公司提供；NR（天然橡胶），1#国产标胶；SBR（丁苯橡胶），牌号1500E；其他材料为橡胶工业常用材料。

1.2 试验配方设计

依据国内外经验，橡胶配方的性能可用二次多项式拟合。本文主要研究胎冠胶性能与生胶A（X1）、生胶B（X2）、芳烃油（X3）、白炭黑（X4）和促进剂CZ（X5）用量的关系。对于5因素试验，橡胶性能与影响因子的二次方程中最多有5个变量，试验次数应大于21次。而经逐步回归的二次方程中变量往往少于5个。因此，实际的试验次数介于6～21之间。考虑到工厂实际情况和尽量保证每次试验的平行性，选定试验次数为10次。

依据均匀设计法，选用U10*（108）表安排试验。各变量的初选变化范围为：X10～40，X210～50，X38～17，X40～45，X51.6～2.0 phr。如表1所示，括号里的数值是各变量的实际用量。

表1 U10*（108）配方设计表Table 1 Formuladesigntable U10*（108）

1.3 试样的制备

按照胎冠胶的常用混炼过程，在广东汕头化工橡胶机械厂XK-160双滚筒开炼机上进行混炼得到混炼胶试片，停放2 h后，按GB/T16584-1996在北京市友深电子仪器厂生产的C2000E型无转子硫变仪测定正硫化时间T90（正硫化温度143℃），在湖州宏桥橡胶机械有限公司生产的XLB-A型平板硫化仪上进行硫化成型，停放过夜。

1.4 硫化胶物理机械性能的测试

试验中所采用的国家标准及所对应的测试仪器如表2所示。

表2 测试方法Table 2 Testing methods

2 结果与讨论

2.1 物理机械性能测定结果及分析

表3给出了硫化胶相关物理机械性能的代码和依据文献[1]中对硫化胶主要物理机械性能的要求。

表3 硫化胶主要物机性能限定条件表Table 3 Desiredmechanicalpropertiesoftire-crownvulcanizate

表4给出了各配方在T90和143℃硫化后，硫化胶的各项物理机械性能。

由表4可知，A7配方的各项性能均能满足表3中子午线轮胎胎冠的要胶要求。

表4 硫化胶物理机械性能表Table 4 Mechanical properties of vulcanizate

2.2 回归方程的拟合

采用SAS统计分析软件，对表4中硫化胶主要物理机械性能进行逐步回归，结果如式（1）—（10）：

3 回归方程的预测可靠性验证

3.1 验证配方设计

根据表3的性能要求及回归方程，以A7为基础，缩小变量范围，优化配方，设计了如表5所示验证试验配方。

表5 验证试验配方Table 5 Verifying tests of recipes

3.2 验证配方试验结果与分析

B1-B5配方预测值与T90和143℃硫化后实测结果对比如表6所示。

由表6可知，所设计的验证配方硫化胶的主要物理机械性能都能较好的满足性能要求，且预测值和实测值相对误差基本上能满足±10%的轮胎配方实验误差要求。这表明由均匀设计及SAS拟合的回归方程能够较好的预测该体系配方的物理机械性能。

5 结论

（1）采用均匀试验设计，利用U10*（108）设计了A1-A10配方，通过SAS统计回归分析，可以很好地建立SBR-BR-NR体系白炭黑与炭黑并用子午线轮胎胎冠硫化胶的物理机械性能与5个重要影响因素（生胶NdBR、生胶SBR、白炭黑、芳烃油油、促进剂）之间的经验回归方程。

表6 验证配方硫化胶物理机械性能预测与实测值Table 6 Verifying tests of predicted&measuredmechanical properties of vulcanizate

（2）以A7配方为出发点进行的回归方程可靠性验证试验结果表明，采用均匀试验U10*（108）所建立的性能-变量模型可以较好地预测胎面胶的物理机械性能,可为SBR-BR-NR体系胎面胶的配方调整提供指导。

致谢：本工作得到新疆昆仑股份有限公司技术管理中心及有关人员的大力支持和帮助，特此致谢。

[1]张安强，林雅铃，王炼石，等.均匀设计在子午线轮胎胎面胶配方体系中的应用[J].橡胶科技市场，2006，20：18-20.

[2]张建明，赵素和，张永，等.均匀设计方法在S-SBR-BR二元共混胎面胶配方设计中的应用[J].橡胶工业，2001，49（4）：201-204.

[3]段咏欣，赵素和，张建明.均匀设计方法在S-SBR-NR-BR三元共混胎面胶配方设计中的应用[J].橡胶工业，2002，49（5）：267-271.

Study of SBR/NR/BR Radial Ply Tire Crown Formula With NdBR

LIU Yin-wei1，MA Feng-yun1*，LIZhi-juan1，SONGYu-ping2，XU Wen-qing2，JIANGXin-min3

（1.Key Lab.of Oil&Gas Fine Chemicals，Ministry of Education，Xinjiang University，Xinjiang Urumqi 830046，China；2.Dushanzi Institute of Petrochemical Industry Company，Xinjiang Dushanzi 833600，China；3.Xinjiang KunlunCo.，Ltd，Xinjiang Korla841000，China）

Uniform design method was used to design SBR/NR/BR radial ply tire crown formula with NdBR，carbon blackandsilica.Stepwise regressionanalysis of mainphysical andmechanical properties of vulcanizate was carried out with SAS regression analysis software，regression equation of properties and main influence factors was obtains，then the regression equation was verified and the formula was improved with its guidance.The results show that the regression equation can predict the vulcanizate’s properties of the system very well，and guide to improve the vulcaniz ate formula.

NdBR；Radial ply tire；Tire crown；Stepwise regression

TQ330

1671-0460（2010）04-0375-03

2010-03-24

刘伟银（1984-），女，湖南湘潭人，硕士研究生，化学工程与技术专业，已公开发表论文1篇。E-mail：liuweiyin8441@sina.com。

马凤云（1955-），新疆哈密人，教授，硕士生导师。Tel：0991-4556660，E-mail：ma_fy@126.com。