炭黑V10H在半鋼子午線輪胎胎面膠中的應用

向春東，李貞延，張俊偉，王 強，董繼學，羅建剛，李 冬，王廷華，戴明利

（四川海大橡膠集團有限公司，四川 簡陽 641402）

目前在半鋼子午線輪胎胎面膠中，中超耐磨炭黑的應用最為廣泛，尤其以炭黑N234的應用較多。但是該系列炭黑在耐磨性能更高的胎面膠配方中已不能很好地滿足要求，為此需要尋找粒徑更小且與橡膠結合能力更強的炭黑品種[1-7]。

炭黑V10H屬于超耐磨炭黑，其粒徑為11～19 nm，比表面積大，補強作用顯著，能賦予膠料較好的物理性能和優異的耐磨性能。本工作主要研究炭黑V10H減量替代炭黑N234在半鋼子午線輪胎胎面膠中的應用。

1 實驗

1.1 主要原材料

順丁橡膠（BR），牌號9000，中國石油四川石化有限公司產品；充油丁苯橡膠（SBR），牌號1712，申華化學工業有限公司產品；炭黑V10H，卡博特化工（天津）有限公司產品。

1.2 配方

生產配方：BR 25～34，SBR 90.75～103.13，炭黑N234 60～70，環保芳烴油（TDAE） 5，其他 11.1。

試驗配方以炭黑V10H減小4份用量替代炭黑N234，其余均同生產配方。

1.3 主要設備和儀器

XK-160型開煉機，廣東湛江機械廠產品；GK400型和GK255型密煉機，益陽橡膠塑料機械集團有限公司產品；0.5MN平板硫化機，上海第一機械廠有限公司產品；MDR2000型無轉子硫化儀和MVR2000型門尼粘度儀，美國阿爾法科技有限公司產品；UT2060型電子拉力試驗機，中國臺灣優肯儀器有限公司產品；DL401A型老化試驗箱，江都市天源試驗機機械有限公司產品；N6/120-2Y-A型輪胎耐久性轉鼓試驗機，沈陽橡膠機械廠產品；GT-7012-D DIN型磨耗試驗機，中國臺灣高鐵科技股份有限公司產品。

1.4 混煉工藝

膠料采用4段混煉工藝。

一段混煉在GK400型密煉機中進行，填充因數為0.75～0.80。混煉工藝為：加入生膠、活性劑、防老劑，初始轉子轉速為45 r·min-1，壓壓砣40 s，溫度升至100 ℃后提壓砣；轉子轉速降至40 r·min-1，加入2/3炭黑，壓壓砣30 s，溫度升至125 ℃后提壓砣；轉子轉速降至35 r·min-1，加入TDAE，壓壓砣60 s，溫度升至180～190 ℃提壓砣，排膠。

二段混煉在GK400型密煉機中進行，填充因數為0.75～0.80。混煉工藝為：加入一段混煉膠，初始轉子轉速為40 r·min-1，壓壓砣35 s，溫度升至140 ℃后提壓砣；轉子轉速降至35 r·min-1，加入剩余1/3炭黑，壓壓砣60 s，溫度升至180～190℃提壓砣，排膠。

三段混煉為常規回煉，轉子轉速為40 r·min-1，回煉時間為100 s，165～170 ℃排膠。

四段終煉在GK255型密煉機中進行，填充因數為0.70～0.75。混煉工藝為：加入三段混煉膠、促進劑、硫黃和防焦劑，初始轉子轉速為30 r·min-1，壓壓砣25 s，溫度升至75 ℃后提壓砣；轉子轉速降至25 r·min-1，壓壓砣45 s，溫度升至105℃提壓砣，排膠。

1.5 性能測試

膠料各項性能均按相應的國家或企業標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 理化分析

炭黑V10H的理化分析結果如表1所示。

表1 炭黑V10H的理化分析結果

從表1可以看出，炭黑V10H的各項理化性能均符合企業標準要求。

2.2 硫化特性

膠料的硫化特性如表2所示。

表2 膠料的硫化特性

從表2可以看出，與生產配方膠料相比，試驗配方膠料的門尼粘度減小，門尼焦燒時間延長，硫化速率稍小，其他硫化特性相差不大。

2.3 物理性能

硫化膠的物理性能如表3所示。

表3 硫化膠的物理性能

從表3可以看出：與生產配方膠料相比，試驗配方膠料的拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度增大，DIN磨耗量減小，耐磨性能顯著提高；老化后試驗配方膠料的拉伸強度和拉斷伸長率增大。

2.4 成品試驗

采用試驗配方膠料生產175/70R14 88S半鋼子午線輪胎，按國家標準進行室內高速和耐久性試驗，試驗結果如表4所示。

表4 成品輪胎的高速和耐久性試驗結果

從表4可以看出，與生產輪胎相比，試驗輪胎的高速和耐久性能均明顯提高，且達到了設計要求。

3 結論

（1）炭黑V10H的比表面積大、粒徑分布窄、表面化學活性高，需要制定特殊的混煉工藝，以保證其分散均勻。

（2）在半鋼子午線輪胎胎面膠中以炭黑V10H減量替代炭黑N234，膠料的門尼粘度減小，門尼焦燒時間延長，硫化速率稍小，硫化膠的拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度增大，耐磨性能顯著提高，成品輪胎的高速和耐久性能均明顯提高。