林浩，趙冬梅，程安仁，戢啟國(北京首創(chuàng)輪胎有限責(zé)任公司。北京 100096)
降低輪胎膠料，尤其是胎面膠生熱是提高輪胎速度性能、減少肩空和脫層的有效措施。本工作從降低胎面膠生熱的角度出發(fā)，探討低滯后炭黑DZ一13在載重輪胎胎面膠中的應(yīng)用。
1 實驗
1.1 主要原材料
NR，SIR20 ，印度尼西亞產(chǎn)品;BR，牌號9000，中國石化北京燕山石油化工股份有限公司產(chǎn)品;炭黑N234，河j匕沙河炭黑廠產(chǎn)品;低滯后炭黑DZ一13。中橡集團炭黑工業(yè)研究設(shè)計院產(chǎn)品;白炭黑。牌號175GR，羅地亞白炭黑(青島)有限公司產(chǎn)品;硅烷偶聯(lián)劑Rsi—B，由偶聯(lián)劑Si69與炭黑N330按1：1質(zhì)量比混合制成，南京曙光化工集團有限公司產(chǎn)品。
1.2 配方試驗
配方和生產(chǎn)配方見表1。
1.3 主要設(shè)備和儀器
1.57 L密煉機和F270型密煉機，英國本伯里公司產(chǎn)品;~Pl50 mm×320 mm開煉機，廣東湛江機械廠產(chǎn)品;MV2000型門尼粘度儀和MDR2000型硫化儀，美國孟山都公司產(chǎn)品;QLB—Q450型平板硫化機，浙江湖州橡膠機械廠產(chǎn)品;XQ一250型拉力機，江蘇江都真武橡膠機械廠產(chǎn)品;YS一25一Ⅱ型壓縮疲勞試驗機，上海化工機械四J產(chǎn)品。
1.4 膠料混煉工藝
(1)小配合試驗小配合試驗?zāi)z料的一段混煉在1.57 I 密煉機內(nèi)進行，密煉機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為115 r·min，壓砣壓力為0.35MPa，加料順序為：生膠一炭黑和小料一芳烴油一清掃一排膠;二段混煉在開煉機上進行，開煉機輥筒速比為1：1.4，加料順序為：一段混煉膠(停放16h后)一硫黃和促進劑一下片。
(2)大配合試驗大配合試驗?zāi)z料的兩段混煉均在F270型密煉機內(nèi)進行。一段混煉的密煉機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40r·min ，壓砣壓力為0.60MPa，加料順序與小配合試驗?zāi)z料一段混煉相同，排膠溫度為165℃ ;二段混煉的密煉機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20 r·min，壓砣壓力為0.60 MPa，加料順序與小配合試驗?zāi)z料二段混煉相同，排膠溫度為105℃。
1.5 性能測試門尼粘度和門尼焦燒特性按ASTMD 1646測試，硫化特性按ASTM D 2084測試，其它性能按相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)測試。
2 結(jié)果與討論
2.1 理化分析
低滯后炭黑DZ一13的理化分析結(jié)果見表2。
從表2可以看出，低滯后炭黑DZ 13的理化 性能達到指標(biāo)要求;比表面積較小、結(jié)構(gòu)較高。這有利于降低膠料生熱和提高拉伸性能。
2.2 小配合試驗小配合試驗結(jié)果見表3和4。
從表3可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗配方A膠料的門尼粘度較小，門尼焦燒時間較 短，硫化速度較快;ML時的損耗因子(tana)值較大，Mn時的tana略小，這表明膠料的混煉工藝性 能較好，滾動阻力略低。試驗配方B膠料的門尼粘度、硫化速度和混煉工藝性能介于生產(chǎn)配方膠料與試驗配方A膠料之間。試驗配方C膠料的 門尼粘度較高，硫化速度較快，滾動阻力較低。從表4可以看出，與生產(chǎn)配方相比，試驗配方A硫化膠的硬度和壓縮溫升較低，定伸應(yīng)力較高，變形較小，回彈性較好，但撕裂強度較低，耐磨性較差，其它性能相當(dāng)。試驗配方B硫化膠的撕裂強度較高，拉伸強度較低。其它性能基本介于生產(chǎn)配方硫化膠與試驗配方A硫化膠之間。試驗配方C硫化膠的壓縮溫升較低，定伸應(yīng)力較高，回彈性較好，變形較小，但拉斷伸長率較小，耐屈撓龜裂性能和耐老化性能較差。
2.3 大配合試驗
根據(jù)小配合試驗結(jié)果，同時綜合膠料的工藝性能和成本，確定采用試驗配方B進行大配合試驗。為提高硫化膠的拉伸強度和進一步改善抗撕裂性能，大配合試驗時對試驗配方B的生膠體系進行了調(diào)整。增大了NR/BR并用比。大配合試驗結(jié)果見表5和6。
從表5可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗 配方膠料的門尼粘度略低，焦燒時間較短，硫化速 度較快，混煉工藝性能較好，滾動阻力略小。
從表6可以看出，與生產(chǎn)配方硫化膠相比，試 驗配方硫化膠的壓縮溫升較低，硬度略低，定伸應(yīng) 力、拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度較高。壓縮永久變形較小，回彈性、耐磨性能和耐屈撓龜裂性 能略好，即試驗配方硫化膠具有生熱低、拉伸性能 和回彈性好、撕裂強度高的特點。另外，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗配方膠料混煉時包輥性能良好，擠出口型溫度略低，膠片表面平整、光亮。
2.4 成品輪胎性能采用試驗
配方生產(chǎn)6條1O.OO一20 16PR輪胎，從中選取3條輪胎分別進行解剖、高速性能和耐久性試驗，結(jié)果見表7和8。高速性能試驗條件為：氣壓810kPa，額定負(fù)荷 2 630 kg，先分別以55，6O，7O，8O，90，100和110 km ·h 的速度各運行2h，然后以120 km·h叫的速度運行至輪胎破壞。耐久性試驗條件為：氣壓810 kPa，額定負(fù)荷2 630 kg，先分別在65，85 ，100 ，110 9，6，120 ，130 和140 的負(fù)荷率下以50 km· h 的速度運行7，16，24，10，1O，10和10h，然后在150 的負(fù)荷率下運行1. 3 h(總運行10o h)。從表7可以看出，與生產(chǎn)配方相比，試驗配方胎面的定伸應(yīng)力、拉伸強度和拉斷伸長率較高，與緩沖層的粘合性能較好，但耐磨性能稍差，老化后拉斷伸長率下降率稍大。
從表8可以看出，與生產(chǎn)配方輪胎相比，試驗配方輪胎的速度性能改善(提高一個速度級別)，耐久性能相當(dāng)。
2.5 效益分析
采用試驗配方生產(chǎn)的輪胎成本比采用生產(chǎn)配方略有增加，如采用試驗配方生產(chǎn)1條10～2016PR輪胎的成本增加2.5元左右，但試驗配方膠料的工藝性能較好，輪胎的速度性能顯著提高，這對重視載重輪胎速度性能的今天具有重要意義。
3結(jié)語
采用低滯后炭黑DZ一13部分替代炭黑N2.34并增大生膠體系NR/BR并用比，可在降低載重輪胎胎面膠生熱的同時提高拉伸性能、撕裂強度和回彈性，顯著改善成品輪胎的速度性能，提高性臺邑價格比。
