白炭黑分散劑DST-100在全鋼載重子午線輪胎胎面膠中的應用

巫 超，謝 潤

（中國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經驗，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。在目前的生產條件下如果全鋼載重子午線輪胎胎面膠的白炭黑用量過大，輪胎行駛性能達不到要求。

我公司生產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，用戶反映輪胎質量優良。根據其他企業的使用經驗，我公司在正常生產配方的基礎上進行了白炭黑用量擴大試驗，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，對硫化膠的物理性能無不良影響[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用。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），STR20，泰國產品；炭黑N234和白炭黑，江西黑貓炭黑股份有限公司產品；硅烷偶聯劑XG-669C，江西新益農化工有限公司產品；白炭黑分散劑DST-100，無錫市東材科技有限公司產品。

1.2 配方

膠料配方如表1所示。在生產配方（1#配方）的基礎上，本著穩步改進的思路，設計了3個試驗配方（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，達到30份；試驗配方均使用2份白炭黑分散劑DTS-100。

表1 膠料配方 份

1.3 主要設備和儀器

BB-2型密煉機，日本神戶制鋼公司產品；Φ160×320開煉機，廣東省湛江機械廠產品；GK400N和GK255N型密煉機，益陽橡膠塑料機械集團有限公司產品；XLB-D 400×400型平板硫化機，浙江湖州東方機械有限公司產品；RPA2000橡膠加工分析儀，美國阿爾法科技有限公司產品；MV-3000型門尼粘度試驗機、TCS-2000型電子拉力試驗機和阿克隆磨耗試驗機，高鐵檢測儀器有限公司產品；RCC型動態耐切割試驗機，北京萬匯一方科技發展有限公司產品。

1.4 試樣制備

小配合試驗膠料混煉分兩段進行。一段混煉在BB-2型密煉機中進行，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開煉機上進行，混煉工藝為：一段混煉膠→通過5次→硫黃、促進劑→左右割刀3次→薄通5次→出片。

大配合試驗膠料混煉分四段。一、二、三段混煉在GK400N型密煉機中進行。一段混煉轉子轉速為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） ℃]。二段混煉轉子轉速為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） ℃]。三段混煉轉子轉速為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型密煉機中進行，轉子轉速為30 r·min-1，混煉工藝為：三段混煉膠→硫黃、促進劑（45 s）→壓壓砣（45 s）→排膠[（100±5） ℃]。

1.5 性能測試

抗切割試驗在RCC型動態切割試驗機上進行，圓輪狀試樣裝在旋轉軸上，切割刀以1 Hz的頻率垂直打擊旋轉試樣，刀對試樣的靜態負荷400～475 g，試樣轉速 （750±15） r·m-1，試驗時間 20 min。

膠料其余性能均按相應國家標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 小配合試驗

小配合試驗結果如表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、炭黑分散等級和耐壓縮疲勞性能基本相近；2#配方膠料的強伸性能變化不大；3#配方膠料則表現出強伸性能稍有下降，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 小配合試驗結果

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，強伸性能和耐壓縮疲勞性能明顯下降，原因是白炭黑用量過大。

2.2 大配合試驗

根據小配合試驗結果，并考慮下步生產實施的可能性，只選取2#配方進行大配合試驗，結果如表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律與小配合試驗基本一致。

表3 大配合試驗結果

3 結論

（1）對于全鋼子午線輪胎胎面膠，在只用15份白炭黑的生產配方基礎上，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、強伸性能和耐壓縮疲勞性能與生產配方膠料相近，抗切割性能和耐磨性能提高。

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