【二氧化硅】白炭黑牌号对胶料性能的影响.pdf

第 3 3卷第 1 1 期 2 0 0 6年 1 1月 世 界 橡 胶 工 业 w o r l d ru b b e r i nd u s t r y vo 1 3 3 no 1 1： 57 no v 2 0 06 白炭黑牌号对胶料性能的影响 赵 志正 ( 中橡集团西北橡胶塑 料研究设计院， 陕西咸阳7 1 2 0 2 3 ) 编译 摘要 ： 文 中介绍了俄 罗斯新开发成功的 白炭黑 p o c r m 1 7 5的物理化学性能。分 别将 它及 与其相 近 似的 z e o s i l l 1 6 5 m p加入 丁苯橡 胶 ， 制成轿 车轮 胎胎 面胶 胶料及 硫化 胶 ， 对 它们 的性 能作 了对 比评估 。 与此 同时 ， 还对含有硅 烷的 白炭黑 c o u p s i l 8 1 0 8 、 c o u p s i l 8 1 1 3 进行 了试验研 究。将 p o c n n 1 7 5厦 z e o s i l l 1 6 5 mp分别跟有机硅 烷 s i 一 6 9一起加入胶料 ， 对其 配合性能也进 行 了分析研 究。 关键 词 ： 二氧化硅填 充剂( 白炭黑 ) ； 绿 色轮胎 ； 胎 面胶 中图分类号： t q 3 3 0 3 8 1 文献标识码 ： b 文章编号 ： 1 6 7 1 8 2 3 2 ( 2 0 0 6 ) l 1 - 0 0 0 5 0 3 在轿车轮胎胎面胶中加大沉淀法白炭黑的 用量的做法在其他国家早 已十分普遍 ， 而在俄 罗斯的轮胎工厂中却不常见。这是 由于客观原 因所致。原 因之一是， 俄 国还缺乏能够满足轮 胎厂要求的物理化学性能及结构参数的高比表 面 积 白炭 黑 。 然而生产“ 绿色轮胎” 已成为当今时代的要 求 ， 所 以俄罗斯就在工业化试生产的条件下 ， 着 手在轿车子午线轮胎胎面胶配方中对 白炭黑填 料进行 了试验研究。俄 国 b c 一 1 2 0白炭黑生产 厂使用的是碳酸沉淀法工艺。这种生产工艺还 需进 行 实 质性 的改进 ， 才 能 生 产 出具 有 较 高 的 比表面积和最佳结构的白炭黑。“ 索达” 股份有 限公司( 斯捷尔里塔玛克) 研究开发了俄国产白 炭黑填充剂 p o c z 1 7 5 ， 根据氮吸附值 ， 它 的比 表 面积为 1 6 1 1 9 0 m 2 g 。 大家知道 ， 在使用白炭黑填充剂 ， 并用硫黄 硫化 的情 况下 ， 必须在胶料配方中添加偶联剂 一 硅烷。通常使用的是双 ( 3 一 三 乙氧基 甲硅烷 基丙基) 四硫化物( t e s p t ) ， 其牌号是 s i 一 6 9 。 此外， 许 多厂商正在生 产表 丽经双官能有 机硅烷 改性 的不 同牌 号的 白炭黑 。 与含炭黑的胎面胶相 比， 含有 白炭黑填充 剂的橡胶一般 可大大降低 滚动阻力， 在湿路面 上的高抓着 力， 其耐磨性 与炭 黑胎 面胶 相近。 测定轮胎滚动 阻力及抓着力， 在一般轮胎厂实 验室的条件下 是不可能做到。因此 ， 为了对在 试验室里制备 的橡胶各项性能进行表征 ， 采用 了某种程度上与上述各项性能有关联的一些指 标 。 文中对使用了物理一 化学性能相近的 p o c n 1 7 5和 z e o s i l 1 1 6 5 mp的轿车轮胎胎面胶性能进 行了对比和评估 。此外 ， 还饶有兴趣地评估 了 橡胶的各项性能 ， 具体条件是将 白炭黑与双官 能有机硅烷( s i 一 6 9 ， 德 国德固赛公 司产品) 分别 加入， 胶料中含有预先经 s i 6 9改性的 白炭黑。 该文作 者 曾在试 验室里 对 含硅烷 的两种 二 氧化 硅白炭黑 c o u p s i l 8 1 0 8和 c o u p s i l 8 1 1 3 ( 德 固赛公 司产 品) 进行 了试 验， 并 且 ， 和 z e o s i l 1 1 6 5 mp ( 法 国罗地 亚 公 司) 进 行 了 比较 ， 后者 与 有 机 硅 烷 s i 一 6 9一起添加。他们对俄国产的 p o c 1 7 5 也进 行 了实 验 室 试验 ， p o c 1 7 5也 与 s i 6 9一 起 添加 。 为了评估 白炭黑填 充剂 的性能， 在标准胶 料 ( 前 苏 联 技 术 条 件 t y 2 1 6 8 0 3 8 0 0 2 0 4 8 7 2 2 0 0 1 ) 中也进行试验。胶料用实验室开炼 机制 备。试验表明， z e o s i l 1 1 6 5 mp具有最大 的补强 性能( 见表 1 ) ； 在这种情 况下 ， 用 md r 2 0 0 0测 得的硫化胶的硫化特性及 5 0 0 定伸应力也 比 较高。含有 c o u p s i l 8 l 1 3的胶料具有最低 的门 尼粘度 ， 这证明 ， 含有这种白炭黑填充剂的胶料 加工性能良好 。 为了研究 白炭黑填充剂对胶料物理机械性 能的影响， 曾制备了白炭黑含量不同的( 1 05 0 质量份) 的胶料 ， 胶料组份不变。含硅烷的白炭 黑填 充 剂 的用 量 在 1 1 5 5质量 份 之 间 变 化 。 试验对象是以丁苯橡胶 b ( ( 1 0 0质量份 ) +白 炭黑( 4 5 ) +1 - i 2 4 5炭黑( 2 0 ) 为基础的环保 型轮 胎胎面胶料配方。 众所周知 ， 含有 白炭黑 的橡胶使用性 能的 平衡只有在精确地选择混炼条件和正确地选择 交联剂的前提下才能达到。该文作者曾经选用 维普资讯 6 世界橡胶工业 2 0 0 6 门尼粘度 ( n l b 1 +4 ， 1 0 0 “ c) 标准单位 扭 矩 d n ill 最小值 最大值 达到 5 0 硫 化的时间 ra i n 达到正硫 化的时间 ra i n 焦烧开始 时间 一 ra in 5 0 0 定伸应 力 mp a 拉伸强度 mp a 相对拉断伸长率 ， 1 5 1 5 2 1 7 4 5 6 0 3 9 4 6 6 8 7 2 3 4 1 9 7 4 0 0 1 2 1 4 0 1 7 4 5 8 0 3 7 4 0 9 3 8 9 3 0 l 8 8 3 2 0 3 1 2 5 0 2 0 8 5 3 0 3 3 5 0 5 9 7 6 3 8 6 7 2 7 1 8 2 o 4 1 3 5 0 1 9 5 5 6 0 4 1 6 8 7 7 1 0 0 5 o 7 1 2 0 6 7 9 0 *表 中分子表示用 md r 2 0 0 0 ( 1 6 o ) 测得的值 ， 分母为用盂 山都 r 1 0 0 ( 1 6 0c) 测得的值 。 * *用盂 山都 r 1 0 0 ( 1 6 o ) 流变仪做 的试验 。 德固赛公 司推荐的胶料的混炼条件。胶料用实 验室密炼机 ， 采用两段法制备。在第一阶段 ， 混 炼周期之初将生胶投入 ， 然后塑炼 6 0 s ， 添加氧 化锌、 白炭黑 ， 硅烷和硬脂酸并混炼 1 2 0 s ， 然后 加入炭 黑 及 nh 6 11 i油， 混 炼 2 7 0 s ， 再 加 入 i p p d ， a u 盯0 h a h h j i p， 蜡及古 马隆一 茚树脂 。第 一 阶段总的混炼 时间为 6 0 0 s 。在第二阶段添 加 硫黄和 促进 剂 c z 。 胶料性能取决于白炭黑的含量 。对所得到 的关系曲线的分析表明， 加大 白炭黑含量下 ， 性 能变化 的特 征 与 白炭 黑 的 品 种无 关 。这表 明 ， 白炭黑含量不同， 含有 c o u p s i l 8 1 0 8的胶料的粘 度最高 ， 而含有 z e o s i l 1 1 6 5 mp的胶料的粘度最 低； 含有 c o u p s i l 8 1 1 3和 p o c r 1 7 5的两种胶料 的粘度居 中， 其 中含有 p o c h j 1 1 7 5的胶料 的粘 度值与含 z e o s i l 1 1 6 5 mp的胶料 的粘度值十分 接近( 见 图 1 ) 。因此 ， 同含有其 它 白炭黑的胶 料相比， 含有 z e o s i l 1 1 6 5 m p胶料的加工 比较容 易进行 。最小扭矩的变化特征实际上是相同的 ( 图2 ) 。然而 ， 在 白炭黑含量小的情况下( 在 3 0 质量份 以下) ， 最 小扭矩值 与 白炭黑 的品种 无 关。因此 ， 根据未硫化胶料的性能， 含有分别加 入有机硅烷 的几种胶料 ， 无论是含 z e o s i l 1 1 6 5 m p的还是 含 p o c h z 1 7 5的， 都表 现 出某些 优 点 。 填 充 c o u p s i l 8 1 0 8白炭黑 的硫 化胶 3 0 0 定 伸应力值最低 ( 图 3 ) 。 白炭黑 c o u p s i l 8 1 1 3与 z e o s i l l 1 6 5 m p在 胶 料 中 的 补 强 性 能 差 不 多 。 在 滞 后损 失方 面 ， 含 z e o s i l 1 1 6 5 m p白炭 黑 的胶 料表现出一定的优势 ( 图 4 ) 。 ，标准单位 图 1 门尼 粘 度与 各 种牌 号 白炭 黑含 量 c k h 的关 系： 1 - z e o s i l 1 1 6 5 mp； 2 p 0 c h j 1 1 7 5 ： 3 - co u p s i l 8 l 1 3；4 一 c 0 u d s 1 8 1 0 8 ml d n m 圈 2 最 小扭 矩与 各 种牌 号 自炭 黑 ( 见 圈 1 ) 含量 c k h 的关 系 维普资讯 第 3 3卷第 1 1 期 赵志正 白炭黑牌号对胶料性能的影响 7 o 0 ， m p a 图 3 3 0 0 定伸 应力 与各 种牌 号 自炭 黑 ( 见 图 1 ) 含量 c 的关系 囤 4滞后损 失与各 种牌 号 白炭 黑 见 围 1 l 含量 c 的关系 依照文献 1 提 出的方程 式可预测所 研究 橡胶的内聚特性。通过硫化胶的硬度和弹性指 标值可计算出摩擦 系数。研究发现 ， 摩擦 系数 的变化特征与白炭黑含量的相互关系， 和 白炭 黑的牌号无关。但是 ， 在文 中所研究 的白炭黑 所有含量范围内， 含有 z e o s i l 1 1 6 5 m p的胶料具 有最高的性能指标。 综上所 述 ， 和含有 c o u p s i l 8 1 0 8及 c o u p s i l 8 1 1 3的胶料和硫化胶相 比， 含有 z e o s i l 1 1 6 5 m p 和硅烷的胶料及硫化胶具有最优异的性能。含 有 p o c h a 1 7 5的胶料 在综合性能上 ， 近似于含 z e o s i l 1 1 6 5 mp的胶料 ， 但是其粘度比较高。看 来 ， 这是由于它在胶料中的分散度不够高之故。 很明显 ， 这 与吸附表面的多相性及表面上的硅 烷基团的数量较少有关。p o c h a 1 7 5的性能及 表面特性的影响可作为下一个研究课题。 在混炼时间相 同的条件下 ， 加入 预先改性 的 白炭黑 ， 其优越性就不能表现出来 ， 而这些优 越性正是基于填充剂表面发生疏水化， 使该填 充剂可快速地深入橡胶基质中并分散开。 根据 已获得 的数据可 以确认 ， 对俄国生 产 的 p o c h a 1 7 5白炭黑作进 一步优化是可行 的， 使用它时要与其他补强剂分别添加 ， 在制备 阶 段不 要对 它进行 改 性 。 参考文献 ： 1 k y n e p m a 。 e。 i i p o c r o p j 2 0 0 0 h b l o 。 c 4 1 2 i i p o c u e w r u oh p m o e g u s s a ( f e p m a r i ) 3 mo x h a t k h h a e f 等， k p。 j 。 2 0 0 4 ， n o 2 c 1 6 1 9 责任编辑 ： 杨耀祖 收稿 日期 ： 2 0 0 5 0 7 2 8 湖 北 佳 通 新 建万 吨 钢 帘 线 项 目 湖北 佳通 钢帘线有 限公司在湖北襄樊市举行 了万 吨钢帘线工程奠基 仪式。该项 目萏 期设计 能力为 1万吨， 年 ， 全部建成后年 产钢帘线可达 3万吨 。 湖北佳通钢帘线公 司是佳通轮胎( 中国) 投资有 限公 司收购原湖北钢 丝厂后设立的大型外 商独资企业 ， 注册资本 6 o o o万元 人 民币。 目前该公司已形成年产 5 0 0 0吨钢帘线和 1 6万 吨胎 圈钢丝的能力 湖北佳通万吨钢帘线工程预计 2 0 0 7 年 1月全部安装调 试完毕 ， 3月 正式投产 。 t 钱伯 苹) 双星牵手三攫达成战 略联盟 双星与三星正式达成 了合作协议 。双星与三星 联盟 ， 此 举对提高双星轮胎的国际影响力 ， 将会起到积极的作用 。 双星集团拥有 8 o多年 的发展历史 ， 不但是全国规模 最大的制鞋企业集团 ， 而且近几年 涉足轮胎后 ， 双星鞋 与轮 胎两个“ 轮子” 并驱发展 、 使双星在短时间内经营规模进 一步得 到扩大 仅 双星轮胎产品就远销东南亚 、 中南 美 、 中东等