陳新中
膠料與鋼絲簾線的粘合力是子午線輪胎的關(guān)鍵技術(shù)之一，它不僅要求在常溫靜態(tài)下有良好的粘合力，而且在動態(tài)、高溫、潮濕老化后仍要能保持良好的粘合力。影響膠料與鋼絲簾線粘合水平的配方因素很多，主要與促進劑的品種、氧化鋅和硬脂酸的用量、填充補強體系、增粘劑的選用、使用不溶性硫黃、軟化劑用量、使用防焦劑等有關(guān)。本文僅從填充補強體系—炭黑的角度進行分析。
膠料與鋼絲簾線粘合部分所使用的炭黑主要是N326，由于原有的1#配方中未加入粘合劑—鈷鹽，配方有局限性。使用此配方，原材料的改變對膠料性能的影響較大，炭黑作為膠料中除橡膠以外用量最大的原材料，其影響程度與其他原材料相比，占主要位置。因此，研究不同品質(zhì)的炭黑對膠料與鋼絲粘合力及物理性能的影響，對炭黑生產(chǎn)企業(yè)是一項很有意義的工作。現(xiàn)將本公司與某輪胎公司共同實驗的情況予以介紹。
實驗采用原1#配方，由本公司提供三批N326炭黑用于全鋼載重子午線輪胎胎體膠料，將實驗結(jié)果與該輪胎公司現(xiàn)在使用的N326炭黑的膠料性能進行對比。
一、實驗
1.原材料
NR STR20#;炭黑不同品質(zhì)的N326(甲、乙兩批)。
2.實驗配方
NR 100;氧化鋅6.5;硬酯酸2;防老劑40102;防老劑BLE 1;松焦油4;不溶性硫黃3;N326炭黑55;促進劑DM 1.25;RE樹酯3;合計177.75。
3.測試儀器和試驗設(shè)備
DBP測試儀德國布拉本特公司產(chǎn)品;氮吸附比表面積測定儀美國邁克公司產(chǎn)品;反射式黑度計溫州市儀器儀表公司產(chǎn)品;GK370、GK270密煉機KRUPP公司產(chǎn)品;φ160mm×320mm開煉機湛江機械廠產(chǎn)品;140t平板硫化機上海橡膠機械一廠產(chǎn)品;ODR2000硫化儀、MV2000門尼粘度計美國阿爾法科技公司產(chǎn)品;tensiTECH拉力機英特朗公司產(chǎn)品。
4.試樣制備
在GK370密煉機上制備母煉膠，在GK270密煉機上制備終煉膠，在φ160mm×320mm開煉機上薄通，下成約2mm厚的試樣。
二、實驗一
1.理化性能
2005年12月，某輪胎公司將本公司提供的6噸N326炭黑(甲批)進行了理化性能分析，與該公司正在使用的N326炭黑(以下簡稱“在用N326”)的理化性能分析數(shù)據(jù)進行了對比，并將兩種炭黑的分析數(shù)據(jù)與子午線輪胎所需炭黑的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行了對比，甲批N326與在用N326炭黑理化性能分析數(shù)據(jù)對比結(jié)果見表1。
由表1可以看出，甲批產(chǎn)品化學(xué)指標(biāo)的DBP值、CDBP值、著色強度指標(biāo)均比在用N326高。物性指標(biāo)中300%定伸應(yīng)力也比在用N326高，炭黑表面積也較高，但數(shù)值均在指標(biāo)范圍內(nèi)，在用N326的著色強度低于指標(biāo)值。從理化性能看，甲批產(chǎn)品可以滿足子午線輪胎技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
2.快檢性能
甲批N326與在用N326炭黑混煉成膠料后物理性能對比結(jié)果見表2。由表2可知，甲批產(chǎn)品的分散性能比在用N326差，門尼粘度比在用N326高，焦燒時間比在用N326短，膠料的硬度比在用N326大，膠料與鋼絲粘合力比在用N326低，因此甲批產(chǎn)品與在用N326相比，存在缺陷。
3.物理性能
甲批N326與在用N326炭黑混煉成膠料后物理性能對比結(jié)果見表3。
由表3可以看出，甲批樣品的300%定伸應(yīng)力及疲勞系數(shù)比在用N326低，但撕裂強度比在用N326高。可見，盡管甲批產(chǎn)品的某些性能比在用N326好，但仍不能滿足全鋼載重子午胎胎體膠的使用要求，需要進行改善。
三、實驗二
實驗配方及實驗步驟同實驗1，改變N326炭黑的批號，將乙批炭黑投入使用。乙批炭黑與甲批炭黑的主要差別是生產(chǎn)工藝發(fā)生了變化，原料油配方保持不變，炭黑的吸油值降低，聚集體的分布變寬，300%定伸應(yīng)力降低，其它性能保持不變。乙批N326炭黑主要物化性能見表4。
1.理化性能
2006年5月，本公司將乙批16噸N326炭黑送往某輪胎公司，并派技術(shù)人員全程進行跟蹤，參與實驗。5月8日，將此批炭黑投入使用，共生產(chǎn)了180手膠料，對膠料性能進行檢測。乙批N326與在用N326混煉成膠料后快檢膠料性能對比結(jié)果見表5。
由表4對比可以看出，乙批產(chǎn)品的化學(xué)指標(biāo)與在用N326沒有大的差異，可以滿足子午線輪胎技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
2.快檢性能
由表5可知，乙批N326混煉成的膠料門尼粘度比在用N326高，焦燒時間比在用N326長，膠料的硬度比在用N326大，膠料與鋼絲粘合力比在用N326高。與在用N326相比，乙批N326更好，且符合全鋼子午線載重胎胎體膠的指標(biāo)要求。
3.物理性能
乙批N326與在用N326炭黑混煉成膠料后的物理性能對比結(jié)果見表6。
由表6可以看出，乙批N326炭黑樣品與在用N326相比，在鋼絲抽出方面，除熱老化后鋼絲抽出力稍低于在用N326外，其它均高于在用N326;在強伸性能方面，撕裂性能和硬度均較優(yōu)，其它性能與在用N326相當(dāng)。
四、結(jié)論
1.乙批N326炭黑理化性能滿足子午線載重胎技術(shù)要求。
2.乙批N326炭黑應(yīng)用在鋼絲粘合膠中快檢各項性能滿足指標(biāo)要求，且鋼絲抽出力較高。
3.與在用N326相比，乙批N326膠料在鋼絲抽出方面，除熱老化后稍低于在用N326外，其它性能均高于在用N326，在強伸性能方面，撕裂強度和硬度均優(yōu)于在用N326，其它性能與在用N326相當(dāng)。
4.用乙批N326炭黑替代在用N326，不會影響膠料的使用性能。
五、結(jié)語
炭黑作為補強填充劑，在輪胎中應(yīng)用十分廣泛，其用量僅次于橡膠，約占輪胎總重的30%~40%，因此炭黑產(chǎn)品的質(zhì)量及性能對橡膠性能的影響非常大。不同生產(chǎn)工藝、不同原料配比生產(chǎn)的炭黑其使用性能不同。對載重子午線輪胎胎體膠原1#配方中使用的N326炭黑來說，其某些指標(biāo)(如著色強度)，對膠料與鋼絲粘合力有影響，著色強度高，反而使用效果較差，鋼絲抽出力低，這可能與配方性質(zhì)及使用習(xí)慣有關(guān)。因此輪胎廠在制定炭黑的接收標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)根據(jù)適用即為合格的原則，制定適合使用的炭黑接收標(biāo)準(zhǔn)。炭黑生產(chǎn)廠也要生產(chǎn)能適合客戶使用要求的炭黑產(chǎn)品，以適用客戶為最佳標(biāo)準(zhǔn)。
