均匀剂A78在炭黑/白炭黑并用体系轮胎胎面胶中的应用
2016-07-31萨支青安国升张佑江
萨支青，吴 浩，安国升，张佑江，周 玺
（徐州汉邦轮胎有限公司，江苏 徐州 221007）
在轮胎胎面胶中加入白炭黑，可降低胎面滚动阻力、提高抗湿滑性能，但白炭黑粒子间集聚力较大，在胶料中难以分散，且混炼胶存放时易硬化，这些问题影响了白炭黑在胎面胶中的应用。本工作在白炭黑/炭黑并用体系胎面胶中加入均匀剂A78，以改善胶料的分散性能，提高胶料的加工性能。现将研究情况介绍如下。
1 实验
1.1 主要原材料
天然橡胶（NR），牌号SIR20，印度尼西亚产品；丁苯橡胶（SBR），牌号1502，中国石化齐鲁石化分公司产品；白炭黑，牌号JINSIL700，金能科技股份有限公司产品；偶联剂Si69C，江苏爱特恩高分子材料有限公司产品；均匀剂A78，郑州金山化工有限公司产品。
1.2 配方
生产配方：NR 30，SBR 70，炭黑 43，白炭黑 10，氧化锌 4，硬脂酸 2.5，偶联剂Si69C 2，防老剂 4.5，增塑剂（油） 4，硫黄 1.8，促进剂NOBS 1.1，其他 6。
试验配方：除加入2份均匀剂A78外，其余同生产配方。
1.3 主要设备与仪器
XK-160型开炼机和MZ-4601型橡胶数显阿克隆磨耗机，江苏明珠试验机械有限公司产品；XM-140型密炼机，大连橡胶塑料机械股份有限公司产品；M200E型门尼粘度仪、C2000E型无转子硫化仪和T2000E型电子拉力机，北京友深电子仪器有限公司产品；140 t平板硫化机，上海第一橡胶机械厂产品。
1.4 试样制备
小配合试验胶料分2段混炼，均在XK-160型开炼机上进行。一段混炼工艺为：生胶→小料（除氧化锌和防老剂外）→炭黑、白炭黑和增塑剂→下片；二段混炼工艺为：一段混炼胶→防老剂→氧化锌→促进剂和硫黄→下片。
大配合试验胶料分3段混炼，均在XM-140型密炼机中进行。一段混炼工艺为：生胶和小料（除氧化锌和防老剂外）→白炭黑和1/2炭黑→增塑剂→清扫→排胶（160 ℃）；二段混炼工艺为：一段混炼 胶→防老剂和氧化锌→剩余1/2炭黑→清扫→排胶（150 ℃）；三段混炼工艺为：1/2二段混炼胶→促进剂→剩余1/2二段混炼胶→硫黄→清扫→排 胶（110 ℃）。
1.5 性能测试
各项性能均按相应国家标准测试。
2 结果与讨论
2.1 理化分析
均匀剂A78的理化分析结果如表1所示。从表1可以看出，均匀剂A78的理化性能达到企业标准要求。
表1 均匀剂A78的理化性能
2.2 小配合试验
2.2.1 硫化特性
小配合胶料的硫化特性如表2所示。从表2可以看出，与生产配方胶料相比，试验配方胶料的门尼粘度降低，交联密度（Fmax－FL表征）增大，硫化速度略快（可以通过配方优化调整）。
表2 小配合试验胶料的硫化特性
2.2.2 物理性能
小配合胶料的物理性能如表3所示。从表3可以看出：与生产配方胶料相比，试验配方胶料的硬度、300%定伸应力、拉伸强度和撕裂强度略有提升，磨耗量略有减小，说明均匀剂A78能增大胶料交联密度，提升胶料的物理性能；胶料老化后性能变化规律基本相同，说明均匀剂对胶料的耐老化性能无不良影响。
表3 小配合试验胶料的物理性能
2.3 大配合试验
为进一步验证均匀剂A78在胶料中的应用效果，进行了大配合试验。
2.3.1 硫化特性
大配合试验胶料的硫化特性如表4所示。从表4可以看出，与生产配方胶料相比，试验配方胶料的门尼粘度降低，交联密度增大，硫化速度略快，这与小配合试验结果吻合。
表4 大配合试验胶料的硫化特性
2.3.2 物理性能
大配合试验胶料的物理性能如表5所示。从表5可以看出，试验配方胶料的物理性能改善，这与小配合试验结果一致。
表5 大配合试验胶料的物理性能
2.3.3 分散性能
分别对试验配方和生产配方胶料（未硫化）进行电镜扫描，照片如图1所示。从图1可以看出，与生产配方胶料相比，试验配方胶料中未分散开的白炭黑和炭黑团粒明显减少，这是由于均匀剂A78中的金属皂酯起到改善白炭黑和炭黑分散性能的作用。
图1 胶料的扫描电镜照片
2.4 加工性能
与生产配方胶料相比，试验配方胶料的门尼粘度降低，挤出效率明显提高；半成品挤出毛边、烂边，尤其是由于混炼胶存放变硬而造成的半成品挤出烂边、毛边问题得到有效解决，说明均匀剂A78是一种很好的润滑剂，能改善胶料的混炼、挤出性能。
2.5 成品轮胎性能
采用试验配方胶料制备的胎面胶生产4.50-12微型载重轮胎，并按GB/T 4501—2008《载重汽车轮胎性能室内试验方法》进行成品轮胎强度性能和耐久性能试验，结果如表6所示（耐久性能试验的气压为400 kPa，额定负荷为412 kg，试验速度为50 km·h-1，试验至轮胎破坏）。从表6可以看出，试验轮胎的强度性能和耐久性能与生产轮胎相当。
3 结论
在炭黑和白炭黑并用胎面胶中加入均匀剂A78，炭黑和白炭黑的分散性能改善；胶料的门尼粘度降低，加工性能和物理性能提高，耐老化性能不变；成品轮胎的强度性能和耐久性能较好。
