黃 黔,黃 凱(貴州輪胎股份有限公司,貴州貴陽 550008)
作者簡介:黃黔(1979-),女,貴州赤水人,貴州輪胎股份有限公司助理工程師,學士,主要從事品質保證管理工作和技術管理工作。
炭黑N642是新工藝低結構通用爐黑,兼具高定伸爐黑的高定伸應力、快壓出爐黑的良好加工性能、半補強爐黑的高彈性和細粒子爐黑的耐屈撓性能,廣泛應用于輪胎簾布膠和內胎膠中。本工作研究炭黑N642在輪胎胎肩膠中的應用。
1 實驗
1.1 主要原材料
NR,20#標準膠,泰國產品;氧化鋅,貴州中江礦業發展有限公司產品;硬脂酸,江蘇中鼎化學有限公司產品;炭黑N330,N660和N642,重慶索特星博化工有限公司產品;芳烴油,河南洛陽市洛北福利石油化工廠產品;白炭黑,山東海化集團有限公司產品;防老劑4020和RD,中國石化集團南京化工廠產品;硫黃,貴陽金輪橡塑輔料廠產品;促進劑NOBS,沈陽東北助劑化工有限公司產品。
1.2 主要設備和儀器
GK270型密煉機,益陽橡膠塑料機械集團有限公司產品;OOC型3 L密煉機,美國法雷爾公司產品;LJ-150型開煉機和XLB-500×500型平板硫化機,青島巨融機械技術有限公司產品;M200E型橡膠門尼粘度儀、R100E型橡膠硫化儀、T2000E型電子拉力機和Y3000E型壓縮升熱試驗機,北京友深電子儀器有限公司產品。
1.3 配方
生產配方:NR 100,炭黑N330 10,炭黑N660 35,白炭黑 5,氧化鋅 10,硬脂酸 2,防老劑4020 1,防老劑RD 1.5,芳烴油 5.5,防焦劑CTP 0.2,硫黃 2.5,促進劑NOBS 1.3,其它 2.5。試驗配方:采用40份炭黑N642替代35份炭黑N660,其余均同生產配方。
1.4 試樣制備
(1)小配合試驗
小配合試驗膠料在3 L密煉機中采用二段混煉工藝混煉。一段混煉轉子轉速為80 r·min-1,混煉工藝為:生膠和小料→壓壓砣30 s炭黑和油→壓壓砣125℃提壓砣→排膠(160℃)。一段混煉膠停放16 h后進行二段混煉。二段混煉轉子轉速為40 r·min-1,混煉工藝為:一段混煉膠和硫黃、促進劑→壓壓砣75℃提壓砣→排膠(90℃)。膠料在開煉機上下片,停放16 h后進行硫化。
(2)大配合試驗
大配合試驗膠料在GK270型密煉機中采用二段混煉工藝混煉。一段混煉轉子轉速為40r·min-1,混煉工藝為:生膠和小料→壓壓砣30 s提壓砣→炭黑130℃提壓砣→油→排膠(160℃)。一段混煉膠停放8 h后進行二段混煉。二段混煉轉子轉速為20 r·min-1,混煉工藝為:一段混煉膠和硫黃、促進劑→壓壓砣60 s提壓砣→排膠(100℃)。膠料在開煉機上下片,停放16 h后進行硫化。
1.5 性能測試
膠料各項性能均按相應國家標準進行測試。
2 結果與討論
2.1 理化分析
炭黑N642的理化分析結果見表1。從表1可以看出,炭黑N642的理化性能達到國家標準優等品指標要求。
2.2 小配合試驗
小配合試驗結果見表2。
從表2可以看出,試驗配方膠料的硫化速度與生產配方膠料相差不大;試驗配方硫化膠的拉伸強度、拉斷伸長率和壓縮疲勞溫升略優于生產配方硫化膠,定伸應力較生產配方硫化膠略有減小,其余物理性能與生產配方硫化膠基本一致。小配合試驗結果表明,采用炭黑N642增量替代炭黑N660用于胎肩膠可在不破壞膠料各項性能的前提下改善膠料的生熱性能。
2.3 大配合試驗
根據小配合試驗結果,采用試驗配方進行了大配合試驗。由于試驗配方中炭黑用量增大了5份,為解決加工工藝和炭黑分散問題,對混煉的填充因數進行了調整,并制定合理的混煉工藝(具體見試樣制備部分),以使試驗配方膠料和生產配方膠料具有相同的擠出加工性能。大配合試驗結果見表3。
從表3可以看出,試驗配方和生產配方膠料的硫化速度基本一致,焦燒時間大體相同。試驗配方硫化膠老化前后的拉伸強度、拉斷伸長率、撕裂強度和壓縮疲勞溫升略優于生產配方硫化膠,定伸應力略小于生產配方硫化膠。與小配合試驗保持了較好的重現性。
2.4 成品性能
采用試驗配方膠料進行胎肩膠擠出生產,并成型硫化了兩條235/85R16 10PR規格輪胎,分別進行高速性能試驗及耐久和低氣壓耐久性試驗,結果見表4。
從表4可以看出,就高速性能而言,試驗配方輪胎較生產配方輪胎提高了一個速度級別;試驗配方輪胎低氣壓耐久性能也優于生產配方輪胎。此外,經核算,采用炭黑N642增量替代炭黑N660后,胎肩膠成本每千克降低0.25元,經濟效益顯著。
3 結論
在輪胎胎肩膠中采用炭黑N642增量替代炭黑N660,在基本保持膠料物理性能的情況下可明顯改善膠料的生熱性能,提高成品輪胎的高速性能和耐久性能,同時可降低成本,經濟效益顯著。
