炭黑V10H在半钢子午线轮胎胎面胶中的应用

向春东，李贞延，张俊伟，王 强，董继学，罗建刚，李 冬，王廷华，戴明利

（四川海大橡胶集团有限公司，四川 简阳 641402）

目前在半钢子午线轮胎胎面胶中，中超耐磨炭黑的应用最为广泛，尤其以炭黑N234的应用较多。但是该系列炭黑在耐磨性能更高的胎面胶配方中已不能很好地满足要求，为此需要寻找粒径更小且与橡胶结合能力更强的炭黑品种[1-7]。

炭黑V10H属于超耐磨炭黑，其粒径为11～19 nm，比表面积大，补强作用显著，能赋予胶料较好的物理性能和优异的耐磨性能。本工作主要研究炭黑V10H减量替代炭黑N234在半钢子午线轮胎胎面胶中的应用。

1 实验

1.1 主要原材料

顺丁橡胶（BR），牌号9000，中国石油四川石化有限公司产品；充油丁苯橡胶（SBR），牌号1712，申华化学工业有限公司产品；炭黑V10H，卡博特化工（天津）有限公司产品。

1.2 配方

生产配方：BR 25～34，SBR 90.75～103.13，炭黑N234 60～70，环保芳烃油（TDAE） 5，其他 11.1。

试验配方以炭黑V10H减小4份用量替代炭黑N234，其余均同生产配方。

1.3 主要设备和仪器

XK-160型开炼机，广东湛江机械厂产品；GK400型和GK255型密炼机，益阳橡胶塑料机械集团有限公司产品；0.5MN平板硫化机，上海第一机械厂有限公司产品；MDR2000型无转子硫化仪和MVR2000型门尼粘度仪，美国阿尔法科技有限公司产品；UT2060型电子拉力试验机，中国台湾优肯仪器有限公司产品；DL401A型老化试验箱，江都市天源试验机机械有限公司产品；N6/120-2Y-A型轮胎耐久性转鼓试验机，沈阳橡胶机械厂产品；GT-7012-D DIN型磨耗试验机，中国台湾高铁科技股份有限公司产品。

1.4 混炼工艺

胶料采用4段混炼工艺。

一段混炼在GK400型密炼机中进行，填充因数为0.75～0.80。混炼工艺为：加入生胶、活性剂、防老剂，初始转子转速为45 r·min-1，压压砣40 s，温度升至100 ℃后提压砣；转子转速降至40 r·min-1，加入2/3炭黑，压压砣30 s，温度升至125 ℃后提压砣；转子转速降至35 r·min-1，加入TDAE，压压砣60 s，温度升至180～190 ℃提压砣，排胶。

二段混炼在GK400型密炼机中进行，填充因数为0.75～0.80。混炼工艺为：加入一段混炼胶，初始转子转速为40 r·min-1，压压砣35 s，温度升至140 ℃后提压砣；转子转速降至35 r·min-1，加入剩余1/3炭黑，压压砣60 s，温度升至180～190℃提压砣，排胶。

三段混炼为常规回炼，转子转速为40 r·min-1，回炼时间为100 s，165～170 ℃排胶。

四段终炼在GK255型密炼机中进行，填充因数为0.70～0.75。混炼工艺为：加入三段混炼胶、促进剂、硫黄和防焦剂，初始转子转速为30 r·min-1，压压砣25 s，温度升至75 ℃后提压砣；转子转速降至25 r·min-1，压压砣45 s，温度升至105℃提压砣，排胶。

1.5 性能测试

胶料各项性能均按相应的国家或企业标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 理化分析

炭黑V10H的理化分析结果如表1所示。

表1 炭黑V10H的理化分析结果

从表1可以看出，炭黑V10H的各项理化性能均符合企业标准要求。

2.2 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

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减小，门尼焦烧时间延长，硫化速率稍小，其他硫化特性相差不大。

2.3 物理性能

硫化胶的物理性能如表3所示。

表3 硫化胶的物理性能

从表3可以看出：与生产配方胶料相比，试验配方胶料的拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度增大，DIN磨耗量减小，耐磨性能显著提高；老化后试验配方胶料的拉伸强度和拉断伸长率增大。

2.4 成品试验

采用试验配方胶料生产175/70R14 88S半钢子午线轮胎，按国家标准进行室内高速和耐久性试验，试验结果如表4所示。

表4 成品轮胎的高速和耐久性试验结果

从表4可以看出，与生产轮胎相比，试验轮胎的高速和耐久性能均明显提高，且达到了设计要求。

3 结论

（1）炭黑V10H的比表面积大、粒径分布窄、表面化学活性高，需要制定特殊的混炼工艺，以保证其分散均匀。

（2）在半钢子午线轮胎胎面胶中以炭黑V10H减量替代炭黑N234，胶料的门尼粘度减小，门尼焦烧时间延长，硫化速率稍小，硫化胶的拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度增大，耐磨性能显著提高，成品轮胎的高速和耐久性能均明显提高。