林浩，趙冬梅，程安仁，戢啟國(guó)(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(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

NR，SIR20 ，印度尼西亞產(chǎn)品;BR，牌號(hào)9000，中國(guó)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(tuán)炭黑工業(yè)研究設(shè)計(jì)院產(chǎn)品;白炭黑。牌號(hào)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(tuán)有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方試驗(yàn)

配方和生產(chǎn)配方見(jiàn)表1。

1.3 主要設(shè)備和儀器

1.57 L密煉機(jī)和F270型密煉機(jī)，英國(guó)本伯里公司產(chǎn)品;~Pl50 mm×320 mm開煉機(jī)，廣東湛江機(jī)械廠產(chǎn)品;MV2000型門尼粘度儀和MDR2000型硫化儀，美國(guó)孟山都公司產(chǎn)品;QLB—Q450型平板硫化機(jī)，浙江湖州橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品;XQ一250型拉力機(jī)，江蘇江都真武橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品;YS一25一Ⅱ型壓縮疲勞試驗(yàn)機(jī)，上海化工機(jī)械四J產(chǎn)品。

1.4 膠料混煉工藝

(1)小配合試驗(yàn)小配合試驗(yàn)?zāi)z料的一段混煉在1.57 I 密煉機(jī)內(nèi)進(jìn)行，密煉機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為115 r·min，壓砣壓力為0.35MPa，加料順序?yàn)椋荷z一炭黑和小料一芳烴油一清掃一排膠;二段混煉在開煉機(jī)上進(jìn)行，開煉機(jī)輥筒速比為1：1.4，加料順序?yàn)椋閡歡位鞜捘z(停放16h后)一硫黃和促進(jìn)劑一下片。

(2)大配合試驗(yàn)大配合試驗(yàn)?zāi)z料的兩段混煉均在F270型密煉機(jī)內(nèi)進(jìn)行。一段混煉的密煉機(jī)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(yàn)?zāi)z料一段混煉相同，排膠溫度為165℃ ;二段混煉的密煉機(jī)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(yàn)?zāi)z料二段混煉相同，排膠溫度為105℃。

      1.5 性能測(cè)試門尼粘度和門尼焦燒特性按ASTMD 1646測(cè)試，硫化特性按ASTM D 2084測(cè)試，其它性能按相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)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(jiàn)表2。

從表2可以看出，低滯后炭黑DZ 13的理化 性能達(dá)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(yàn)小配合試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3和4。

從表3可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方A膠料的門尼粘度較小，門尼焦燒時(shí)間較 短，硫化速度較快;ML時(shí)的損耗因子(tana)值較大，Mn時(shí)的tana略小，這表明膠料的混煉工藝性 能較好，滾動(dòng)阻力略低。試驗(yàn)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(yàn)配方A膠料之間。試驗(yàn)配方C膠料的 門尼粘度較高，硫化速度較快，滾動(dòng)阻力較低。從表4可以看出，與生產(chǎn)配方相比，試驗(yàn)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(qiáng)度較低，耐磨性較差，其它性能相當(dāng)。試驗(yàn)配方B硫化膠的撕裂強(qiáng)度較高，拉伸強(qiáng)度較低。其它性能基本介于生產(chǎn)配方硫化膠與試驗(yàn)配方A硫化膠之間。試驗(yàn)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(zhǎng)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(yàn)

根據(jù)小配合試驗(yàn)結(jié)果，同時(shí)綜合膠料的工藝性能和成本，確定采用試驗(yàn)配方B進(jìn)行大配合試驗(yàn)。為提高硫化膠的拉伸強(qiáng)度和進(jìn)一步改善抗撕裂性能，大配合試驗(yàn)時(shí)對(duì)試驗(yàn)配方B的生膠體系進(jìn)行了調(diào)整。增大了NR/BR并用比。大配合試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5和6。

從表5可以看出，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn) 配方膠料的門尼粘度略低，焦燒時(shí)間較短，硫化速 度較快，混煉工藝性能較好，滾動(dòng)阻力略小。

從表6可以看出，與生產(chǎn)配方硫化膠相比，試 驗(yàn)配方硫化膠的壓縮溫升較低，硬度略低，定伸應(yīng) 力、拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)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(yàn)配方硫化膠具有生熱低、拉伸性能 和回彈性好、撕裂強(qiáng)度高的特點(diǎn)。另外，與生產(chǎn)配方膠料相比，試驗(yàn)配方膠料混煉時(shí)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(yàn)

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(jìn)行解剖、高速性能和耐久性試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表7和8。高速性能試驗(yàn)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(yùn)行2h，然后以120 km·h叫的速度運(yùn)行至輪胎破壞。耐久性試驗(yàn)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(yùn)行7，16，24，10，1O，10和10h，然后在150 的負(fù)荷率下運(yùn)行1. 3 h(總運(yùn)行10o h)。從表7可以看出，與生產(chǎn)配方相比，試驗(yàn)配方胎面的定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)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(zhǎng)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(yàn)配方輪胎的速度性能改善(提高一個(gè)速度級(jí)別)，耐久性能相當(dāng)。

2.5 效益分析

采用試驗(yàn)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(yàn)配方生產(chǎn)1條10～2016PR輪胎的成本增加2.5元左右，但試驗(yàn)配方膠料的工藝性能較好，輪胎的速度性能顯著提高，這對(duì)重視載重輪胎速度性能的今天具有重要意義。

       3結(jié)語(yǔ)

       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(shí)提高拉伸性能、撕裂強(qiáng)度和回彈性，顯著改善成品輪胎的速度性能，提高性臺(tái)邑價(jià)格比。