白炭黑分散劑DST-100在全鋼載重子午線輪胎胎面膠中的應(yīng)用

巫 超，謝 潤(rùn)

（中國(guó)化工橡膠桂林輪胎有限公司，廣西 桂林 541004）

白炭黑是綠色輪胎的理想填料，目前我國(guó)在半鋼子午線輪胎胎面膠中已大量使用白炭黑并且擁有成熟的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，但在全鋼載重子午線輪胎胎面膠中白炭黑用量還不大。半鋼子午線輪胎胎面膠白炭黑的用量一般為40～60份，甚至70份，而全鋼載重子午線輪胎胎面膠的白炭黑用量通常為15～20份。在目前的生產(chǎn)條件下如果全鋼載重子午線輪胎胎面膠的白炭黑用量過(guò)大，輪胎行駛性能達(dá)不到要求。

我公司生產(chǎn)全鋼載重子午線輪胎多年，胎面膠的白炭黑用量一直是15份，用戶反映輪胎質(zhì)量?jī)?yōu)良。根據(jù)其他企業(yè)的使用經(jīng)驗(yàn)，我公司在正常生產(chǎn)配方的基礎(chǔ)上進(jìn)行了白炭黑用量擴(kuò)大試驗(yàn)，并添加2份白炭黑分散劑DST-100。白炭黑分散劑DST-100是脂肪酸金屬皂與表面活性劑的混合物，其可明顯改善白炭黑膠料的加工性能，提高白炭黑在膠料中的分散性，對(duì)硫化膠的物理性能無(wú)不良影響[1-2]。本工作研究白炭黑分散劑DST-100在全鋼載重子午線輪胎胎面膠中的應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），STR20，泰國(guó)產(chǎn)品；炭黑N234和白炭黑，江西黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰井a(chǎn)品；硅烷偶聯(lián)劑XG-669C，江西新益農(nóng)化工有限公司產(chǎn)品；白炭黑分散劑DST-100，無(wú)錫市東材科技有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

膠料配方如表1所示。在生產(chǎn)配方（1#配方）的基礎(chǔ)上，本著穩(wěn)步改進(jìn)的思路，設(shè)計(jì)了3個(gè)試驗(yàn)配方（2#—4#配方）：2#配方白炭黑用量比1#配方只增大3份；3#配方白炭黑用量在2#配方基礎(chǔ)上增大5份，比1#配方大8份；為了更好了解在其他配合劑不變的情況下高用量白炭黑膠料的性能變化，4#配方白炭黑用量是1#配方（15份）的兩倍，達(dá)到30份；試驗(yàn)配方均使用2份白炭黑分散劑DTS-100。

表1 膠料配方 份

1.3 主要設(shè)備和儀器

BB-2型密煉機(jī)，日本神戶制鋼公司產(chǎn)品；Φ160×320開煉機(jī)，廣東省湛江機(jī)械廠產(chǎn)品；GK400N和GK255N型密煉機(jī)，益陽(yáng)橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司產(chǎn)品；XLB-D 400×400型平板硫化機(jī)，浙江湖州東方機(jī)械有限公司產(chǎn)品；RPA2000橡膠加工分析儀，美國(guó)阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；MV-3000型門尼粘度試驗(yàn)機(jī)、TCS-2000型電子拉力試驗(yàn)機(jī)和阿克隆磨耗試驗(yàn)機(jī)，高鐵檢測(cè)儀器有限公司產(chǎn)品；RCC型動(dòng)態(tài)耐切割試驗(yàn)機(jī)，北京萬(wàn)匯一方科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

小配合試驗(yàn)?zāi)z料混煉分兩段進(jìn)行。一段混煉在BB-2型密煉機(jī)中進(jìn)行，混煉工藝為：生膠→提壓砣（30 s）→活性劑、炭黑（60 s）→白炭黑分散劑DST-100、偶聯(lián)劑、防老劑等小料（30 s）→白炭黑（60 s）→清掃，壓壓砣（30 s）→排膠，停放4 h。二段混煉在Φ160×320開煉機(jī)上進(jìn)行，混煉工藝為：一段混煉膠→通過(guò)5次→硫黃、促進(jìn)劑→左右割刀3次→薄通5次→出片。

大配合試驗(yàn)?zāi)z料混煉分四段。一、二、三段混煉在GK400N型密煉機(jī)中進(jìn)行。一段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為50 r·min-1，混煉工藝為：生膠、部分小料、炭黑（35 s）→壓壓砣（25 s）→壓壓砣（20 s）→排膠[（170±5） ℃]。二段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，混煉工藝為：一段混煉膠、剩余小料、白炭黑（35 s）→壓壓砣（30 s）→排膠[（145±5） ℃]。三段混煉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，混煉工藝為：二段混煉膠（25 s）→壓壓砣（30 s）→排膠[（145±5） ℃]。四段混煉在GK255N型密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為30 r·min-1，混煉工藝為：三段混煉膠→硫黃、促進(jìn)劑（45 s）→壓壓砣（45 s）→排膠[（100±5） ℃]。

1.5 性能測(cè)試

抗切割試驗(yàn)在RCC型動(dòng)態(tài)切割試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，圓輪狀試樣裝在旋轉(zhuǎn)軸上，切割刀以1 Hz的頻率垂直打擊旋轉(zhuǎn)試樣，刀對(duì)試樣的靜態(tài)負(fù)荷400～475 g，試樣轉(zhuǎn)速 （750±15） r·m-1，試驗(yàn)時(shí)間 20 min。

膠料其余性能均按相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 小配合試驗(yàn)

小配合試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。從表2可以看出：與1#配方膠料相比，增加3份白炭黑的2#配方與增加8份白炭黑的3#配方膠料門尼粘度、硫化特性、硬度、炭黑分散等級(jí)和耐壓縮疲勞性能基本相近；2#配方膠料的強(qiáng)伸性能變化不大；3#配方膠料則表現(xiàn)出強(qiáng)伸性能稍有下降，2#和3#配方膠料的切割量和阿克隆磨耗量均有所減小。

表2 小配合試驗(yàn)結(jié)果

從表2還可以看出，與1#配方膠料相比，增加30份白炭黑的4#配方膠料門尼粘度明顯增大，強(qiáng)伸性能和耐壓縮疲勞性能明顯下降，原因是白炭黑用量過(guò)大。

2.2 大配合試驗(yàn)

根據(jù)小配合試驗(yàn)結(jié)果，并考慮下步生產(chǎn)實(shí)施的可能性，只選取2#配方進(jìn)行大配合試驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。從表3可以看出，與1#配方膠料相比，2#配方膠料性能變化規(guī)律與小配合試驗(yàn)基本一致。

表3 大配合試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

（1）對(duì)于全鋼子午線輪胎胎面膠，在只用15份白炭黑的生產(chǎn)配方基礎(chǔ)上，增大白炭黑用量3～8份并添加2份白炭黑分散劑DST-100，膠料的硫化特性、炭黑分散性、強(qiáng)伸性能和耐壓縮疲勞性能與生產(chǎn)配方膠料相近，抗切割性能和耐磨性能提高。

（2）通過(guò)添加白炭黑分散劑DST-100，在全鋼載重子午線輪胎胎面膠中適當(dāng)增大白炭黑用量是可行的。