聚炭增量剂SC-101在全钢载重子午线轮胎胎面胶中的应用

2020-07-19李再琴

轮胎工业 2020年2期

裴昆，李再琴，周倩，许敏

（八亿橡胶有限责任公司，山东枣庄 277800）

随着橡胶技术的不断发展，纳米材料越来越多地应用于橡胶和轮胎中，如纳米氧化锌、碳纳米管和纳米填料等[1]。纳米材料的纳米粉体颗粒直径小于100 nm，表面积大，纳米粒子发生纳米效应，具有强界面作用以及良好的力学性能[2]。但纳米材料分散到橡胶中十分困难，其表面效应强烈，容易自我附聚、结团，在橡胶领域应用仍需不断探索研究。

碳纳米复合材料聚炭增量剂SC-101是一种多功能补强填料，解决了碳纳米材料的团聚问题，可改善其在橡胶中的分散和界面结合能力，赋予胶料优异的抗撕裂性能和耐磨性能。在橡胶混炼阶段，聚炭增量剂SC-101可与其他补强填料同时加入，在胶料中易于分散，流动性好，并能增强各类配合剂与橡胶基体的相容性。聚炭增量剂SC-101主要用于轮胎的胎面和胎侧等，尤其是全钢载重子午线轮胎和工程机械轮胎，可以降低混炼胶成本。

本工作研究聚炭增量剂SC-101在全钢载重子午线轮胎胎面胶中的应用。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），SMR20，马来西亚产品；炭黑N234，卡博特（中国）投资有限公司产品；白炭黑，无锡恒亨白炭黑有限责任公司产品；聚炭增量剂SC-101（理化指标：外观浅灰色粉末状，pH值10.0±1.0，吸油值 0.2～0.6 mL·g-1，105 ℃挥发物质量分数 ≤0.01），青岛四维化工有限公司产品。

1.2 试验配方

试验配方如表1所示。

表1 试验配方份

1.3 主要设备和仪器

F370型密炼机、Ф710和Ф660型开炼机，大连橡胶塑料机械股份有限公司产品；XK-150型开炼机，广东湛江机械厂产品；门尼粘度仪、硫化仪、拉力测试机和DIN磨耗试验机，高铁检测仪器（东莞）有限公司产品；邵氏A型硬度计和老化箱，江都市腾达试验仪器厂产品。

1.4 混炼工艺

胶料采用SSM一次法混炼工艺，在F370型密炼机中进行，转子转速为50 r·min-1，压力为0.6 MPa，混炼工艺为：NR→压压砣（30 s）→提压砣→小料、炭黑和聚炭增量剂SC-101→压压砣（115℃）→提压砣→芳烃油→压压砣（145 ℃）→提压砣（155 ℃）→排胶→在初级开炼机上混炼180 s→出胶（母炼胶）→在次级开炼机上混炼760 s→下片→冷却（终炼胶）。

1.5 性能测试

胶料各项性能均按相应国家标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 大配合试验

为验证聚炭增量剂SC-101的补强性能，采用添加聚炭增量剂SC-101（同时添加1份芳烃油）胎面胶配方与原配方同时进行大配合生产，并进行各项物理性能测试。

2.1.1 硫化特性

胶料的硫化特性如表2所示。

表2 胶料的硫化特性（151 °C）

从表2可以看出：与正常配方胶料相比，试验配方胶料的FL有所增大，即模量略有增大，说明聚炭增量剂SC-101具有一定补强能力；t30相当，t60和t90有所缩短，说明起硫速度相当，硫化速度略快，这是由于聚炭增量剂SC-101的pH值偏大，属于碱性填料，其表面含有的碱性基团有利于自由基的形成，对促进剂吸附作用弱，提高了胶料的硫化速度。

2.1.2 物理性能

硫化胶的物理性能如表3所示。

从表3可以看出：与正常配方硫化胶相比，试验配方硫化胶的300%定伸应力增大约1 MPa；撕裂强度有所增大；DIN磨耗量明显减小，说明聚炭增量剂SC-101可以提高硫化胶的耐磨性能；耐屈挠疲劳性能略有提高。分析认为，聚炭增量剂SC-101属于多功能橡胶用碳纳米管复合材料，能够均匀地分散到胶料中，具有一定补强作用。