双相炭黑在全钢载重子午线轮胎胎面胶中的应用-

1、双相炭黑在全钢载重子午线轮胎胎面胶中的应用李爱法,吴来春,蒋 云(杭州朝阳橡胶有限公司,浙江杭州 310018摘要:试验研究双相炭黑CRX2125在全钢载重子午线轮胎胎面胶中的应用。结果表明,在胎面胶中以双相炭黑CRX2125等量替代炭黑N134,胶料物理性能基本保持不变,生热和滚动阻力降低,耐磨性能下降;成品轮胎耐久性能提高,胎冠生热降低,生产成本略微增大,轮胎燃油经济性大幅提高。 关键词:双向炭黑;全钢载重子午线轮胎;胎面胶;耐久性能中图分类号:T Q330.38+1;U 463.341+.3/.6 文献标识码:B 文章编号:1006-8171(201010-0608-03作者简介:李爱法

2、(1963-,男,上海人,杭州朝阳橡胶有限公司高级工程师,学士,主要从事轮胎配方技术开发管理工作。高性能轮胎应具有低滚动阻力、高耐磨性能和高抗湿滑性能,但这3项性能难以兼顾,一般其中一项或两项性能的改善会引起另两项或一项性能的损失,因此,这3项性能通常被称为/魔鬼三角01,2。研制在低滚动阻力、低生热和高耐磨性能之间达到平衡的胎面胶,使轮胎成为低耗、安全和长寿命的/绿色轮胎0是各轮胎配方工程师致力攻克的目标。从轮胎各部件的滚动损失来看,胎面部位的滚动损失约占轮胎的50%,因此提高胎面胶综合性能是轮胎达到高性能化的关键。近年来各种胎面用新型补强填充剂不断涌现,双相炭黑是炭黑-白炭黑二聚体,能改善

3、橡胶的物理性能,具有常规橡胶补强填充剂不具备的一些特性。与常规的炭黑和白炭黑相比,双向炭黑CRX2125可大大降低胶料的生热和滚动阻力,却并未降低传统炭黑胶料的耐磨性能3。本工作将双相炭黑CRX2125应用于全钢载重子午线轮胎胎面胶中,对比研究胶料和成品轮胎的性能,以求改善/魔鬼三角0之间的综合性能4,5,得到相应的高性能绿色轮胎。1 实验111 主要原材料NR,ST R20,泰国产品;双向炭黑,牌号CRX2125,上海卡博特化工有限公司产品。112 配方生产配方:NR 100,炭黑N134 50,氧化锌 3.5,硬脂酸 2,微晶蜡 1.5,防老剂RD 1,防老剂4020 2,防焦剂CTP 0

4、.17,硫黄 1.4,促进剂NS 1.3。试验配方中以双向炭黑等量替代炭黑N134,并加入3份Si69,其余与生产配方相同。113 主要设备和仪器XK -160型开炼机,无锡第一橡塑机械有限公司产品;1.5L 密炼机,青岛科高橡塑机械技术装备有限公司产品;GK520E 型密炼机,德国克虏伯公司产品;GK255型密炼机,湖南益阳橡胶塑料机械集团有限公司产品;XLB -T D 型平板硫化机,湖州宏桥橡胶机械有限公司产品;GT -TT CS -T2000-TG 型电子拉力试验机,中国台湾高铁检测仪器有限公司产品;M Z -T4061型阿克隆磨耗试验机,江都市明珠试验机械厂产品;M V2000型门尼粘

5、度仪、M DR2000型硫化仪、RPA2000型检测仪,美国阿尔法科技有限公司产品;Y3000E 型压缩生热机,北京友深电子仪器有限公司产品。114 试样制备小配合试验胶料分两段进行混炼,一段混炼在1.5L 密炼机中进行,转子转速为55r #min -1,混炼工艺为:NR1minSi69 1.5m in氧化锌、硬脂酸、防老剂等2min;一段混炼胶停放2h后,在开炼机上进行二段混炼,混炼工艺为:一段608轮 胎 工 业 2010年第30卷第10期混炼胶薄通1.5m in硫黄、促进剂2min5次后下片。大配合试验胶料分三段进行混炼,一段混炼在GK520E型密炼机中进行,转子转速为35 r#m in

6、-1,混炼工艺为:NR、炭黑、Si69y压压砣30s提压砣y压压砣20s提压砣y压压砣150e段混炼在GK520E型密炼机中进行,转子转速为45r#m in-1,混炼工艺为:一段混炼胶y氧化锌、硬脂酸、防老剂y压压砣30s提压砣y压压砣150e排胶。三段混炼在GK255型密炼机中进行,转子转速为25 r#m in-1,混炼工艺为:二段混炼胶、硫黄、促进剂y压压砣20s提压砣y压压砣20s105e排胶。115性能测试各项性能均按相应国家或企业标准测试。2结果与讨论211小配合试验小配合试验结果如表1所示。表1小配合试验结果项目试验配方生产配方门尼粘度M L(1+4100e6871硫化仪数据(15

7、1e60minM L/(dN#m 2.14 1.61t10/min 6.71 5.14硫化胶性能(151e30min邵尔A型硬度/度6466拉断伸长率/%423423撕裂强度/(kN#m-1160163压缩疲劳温升2/e1017100e48h老化后邵尔A型硬度/度7373拉断伸长率/%399382注:1试验条件为应变7%,频率20H z;2试验条件为冲程 4.45mm,负荷1M Pa,温度100e。从表1可以看出,与生产配方相比,试验配方胶料焦烧时间和硫化时间延长,定伸应力、拉伸强度和拉断伸长率相差不大,压缩疲劳温升和滚动阻力(60e时tan D值大幅下降,阿克隆磨耗量有一定增大,但相差不大。

8、老化后,与生产配方相比,试验配方胶料强伸性能下降较小,阿克隆磨耗量稍大。212大配合试验大配合试验结果如表2所示。从表2可以看出,大配合试验结果与小配合试验结果基本一致,试验配方与生产配方胶料的硫化特性和物理性能相差不大。表2大配合试验结果项目试验配方生产配方门尼粘度M L(1+4100e7265硫化仪数据(151e60minM L/(dN#m 2.83 2.73t10/min7.07 6.05硫化胶性能(151e30min邵尔A型硬度/度6465拉断伸长率/%510540撕裂强度/(kN#m-1169159100e48h老化后邵尔A型硬度/度6772拉断伸长率/%423441注:同表1。21

9、3成品轮胎性能分别采用生产配方和试验配方生产12R22.5 CM922全钢载重子午线轮胎,并对成品轮胎进行耐久性试验和生热性能试验,耐久性试验条件和结果如表3和4所示。生热试验条件和结果如表5所示。从表4和5可以看出,试验轮胎耐久性能和生热性能均优于正常生产轮胎。609李爱法等.双相炭黑在全钢载重子午线轮胎胎面胶中的应用表3耐久性试验条件项目试验阶段1234负荷率/%6684101110试验行驶时间/h7162410注:试验速度为48km#h-1,充气压力为830k Pa,额定负荷为3550kg,第4阶段后,每行驶10h负荷率增加10%,直至轮胎损坏为止。表4成品轮胎耐久性试验结果项目试验配方

10、生产配方试验结束时轮胎状况冠部沟底裂胎肩爆破表5轮胎生热性能试验条件及结果项目试验阶段12345试验轮胎冠部温度/e5758596667生产轮胎冠部温度/e6567637370注:充气压力为930kPa,额定负荷为3550kg。214成本分析(1在全钢载重子午线轮胎胎面胶中使用双向炭黑CRX2125,与生产配方相比,试验配方胶料的硫化时间和焦烧时间延长,物理性能相差不大,耐磨耗性能下降,压缩疲劳温升和滚动阻力降低。(2试验轮胎的耐久性能提高,胎冠生热较正常生产轮胎低,生产成本略有升高,但显著提高轮胎的燃油经济性。参考文献:1Liu X,Zhao S H.M eas urem ent of th

11、e cond ensation tempera-ture of nan osilica pow der organically modified by a silan e cou-pling agent its effect evaluationJ.Journal of Applied Poly-mer S cien ce,2008,108(5:3038-3045.2Wang M J,Lu Sharon X,Khaled M ahm ud.Carb on-s ilica dua-lphase filler,a new-gen eration reinforcing agent for rubb

12、er.Part.T ime-temperature su perposition of dynamic proper-ties of carbon-silica-dua-l phase-filled vu lcanizatesJ.J ou rnal of Polymer Science Part B:Polym er Physics,2000,38(9: 1240-1249.3王梦蛟,Kutsovsky Y,张平,等.用双相填充剂改善轮胎滚动阻力、耐磨性和湿路面防滑性之间的综合平衡性J.李汉堂译.橡塑技术与装备,2006,32(4:32-39.4W ang M J,Kutsovsk y Y,Z

13、h ang P,e t al.U sing carb on-silicadual phase filler imp rove global com promise berw een rollin g resistance,w ear resis tance an d w et sk id resis tance for tires J.Kautschuk Gu mmi Kunststoffe,2002(1/2:33.5W ang M J,Zhan g P,Khaled M ahmud,e t al.轮胎用新补强材料的发展J.涂学忠译.轮胎工业,2004,24(8:482.收稿日期:2010-0

14、4-26Application of dual phase carbon black in tread compound ofal-l steel TBR tireL I Ai-f a,W U L ai-chun,J I A N G Yun(Hangzh ou S unrise Rubb er Co.,Ltd,H angzhou310018,Ch inaAbstract:The application of dual phase carbo n black in tread co mpo und of al-l steel T BR tire w as investig ated.T he r

15、esults show ed that,by using dual phase carbon black CRX2125instead of carbon black N134by equal w eig ht in tread compound,the physical pro perties of compound changed little, heat build-up and ro lling resistance decr eased,w ear r esistance decreased;the endurance performance of finished tire w as im pro ved,the heat