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加工助剂在白炭黑胎面胶中的应用

潘广丽1,董彩丽1,于国鸿1,满辉刚2,范汝良2

(1山东成山轮胎股份有限公司,山东荣成264300;2莱茵化学(青岛)有限公司,山东青岛266043)

新一代轿车轮胎胎面胶中含有溶聚丁苯橡胶(ＳＳＢＲ)和ＢＲ,并添加高活性白炭黑和偶联剂,在降低轮胎滚动

阻力的同时,可提高轮胎的抗湿滑性能和冬季使用性能。近年来,国外轮胎公司加快了在这方面的研究与开发步伐,并

对这一技术冠以不同名称,如米其林公司的“绿色轮胎”,大陆公司的“白炭黑技术”和固特异公司的“新胶料技术”。

这种新型白炭黑胎面胶生产工艺的关键是聚合物技术和填料/偶联剂体系。Ｎｏｒｄｅｓｉｅｋ首先提出“集成橡胶”

的概念,将轮胎生产工艺与高分子化学结合起来。曾有专利[1]指出,以白炭黑或炭黑/白炭黑与硅烷偶联剂的混合物

为主的补强体系对轮胎性能有很大的影响。德国Ｍｅｔｚｅｌｅｒ公司以此为基础推出了被称为“蓝色轮胎”的冬

用轮胎,但由于胶料的挤出和模压都很困难,1976年该公司不得不停止生产这种轮胎。莱茵化学(青岛)有限公司开发

出加工助剂莱茵塑分ＳＴ和ＧＴ,它们的相对分子质量分布都是专门为白炭黑胶料而设计的。本工作研究这两种加工

助剂在白炭黑胎面胶中的应用效果。

1实验

1.1原材料

Ｓ-ＳＢＲ,牌号ＢｕｎａＶＳＬ1955Ｓ25,苯乙烯质量分数025,玻璃化温度-20℃,充油量26份;乳聚丁苯橡

胶(ＥＳＢＲ),牌号Ｋｒｙｌｅｎｅ1500;ＢＲ,牌号ＢｕｎａＣＢ23和ＣＢ24,德国拜耳公司产品。白炭黑,牌号Ｕ

ｌｔｒａｓｉｌＶＮ3,比表面积为130ｍ2·ｇ-1,德国德固萨公司产品。莱茵塑分ＳＴ和ＧＴ,莱茵化学(青岛)有限

公司产品。其它原材料均为市售工业品。

1.2试验配方

(1)ＳＳＢＲ/ＢＲ胶料ＳＳＢＲ88,ＢＲ(ＢｕｎａＣＢ24)30,白炭黑70,炭黑Ｎ11010,硅烷偶联剂Ｘ

50Ｓ125,氧化锌3,硬脂酸1,芳烃油20,防老剂ＲＤ1,防老剂40201.5,莱茵蜡6541.5,促进剂Ｃ

Ｚ1.5,促进剂Ｄ2,硫黄1.5,莱茵塑分ＳＴ或ＧＴ5。

(2)ＳＳＢＲ/ＥＳＢＲ/ＢＲ胶料ＳＳＢＲ37,ＥＳＢＲ35,ＢＲ(ＢｕｎａＣＢ23)35,白炭黑40,炭黑

Ｎ22040,硅烷偶联剂Ｓｉ6962,防老剂40201.5,防老剂ＲＤ1.5,莱茵蜡6541.5,氧化锌3,硬脂酸

1,芳烃油8,硫黄1.5,促进剂ＣＺ1.5,促进剂Ｄ2.5,莱茵塑分ＳＴ变量。

1.3主要设备与仪器

ＦａｒｒｅｌＢＲ密炼机,德国法雷尔公司产品;Ｔ2000型电子拉力机和ＭＤＲ2000型门尼粘度计,美国孟山

都公司产品;ＯＤＲ2000型硫化仪,美国埃迩法公司产品;ＤＭＡ型动态粘弹谱仪,德国耐驰公司产品;Ｌａｓｔｏｇ

ｒｒｐｈ678Ｓ型流变硫化仪,德国Ｇｏｔｔｆｅｒ公司产品。

1.4混炼工艺

混炼分三段进行,具体过程如下。一段混炼在密炼机中进行,加料顺序为:生胶1ｍｉｎ→炭黑、1/2白炭黑、1/2

硅烷偶联剂、氧化锌、硬脂酸、莱茵塑分和芳烃油1ｍｉｎ→1/2白炭黑、1/2硅烷偶联剂、防老剂、莱茵蜡1ｍ

1

ｉｎ清扫压砣→混炼2ｍｉｎ→排胶(温度低于130℃),室温下存放24ｈ。

二段混炼在密炼机中进行,加料顺序为:一段混炼胶2ｍｉｎ→排胶(温度低于130℃),室温下存放24ｈ。

三段混炼在Ｘ(Ｓ)Ｋ160型开炼机中进行,加料顺序为:二段混炼胶、促进剂、硫黄15ｍｉｎ→下料(温度低于

110℃)。

1.5性能测试

(1)采用流变硫化仪测试160℃下胶料的挤出量和挤出速度。

(2)硫化胶的物理性能按相应的国家标准进行测试。

(3)动态力学性能采用动态粘弹谱仪测试,测试条件为:频率10Ｈｚ,温度范围-50～+100℃,升温速率

50℃·ｍｉｎ-1,最大动态负荷4Ｎ,最大振幅