加工助剂在白炭黑胎面胶中的应用.doc

加工助剂在白炭黑胎面胶中的应用

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ＵｌｔｒａｓｉｌＶＮ3,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Ｘ50Ｓ125,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ＣＺ1.5,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;Ｌａｓｔｏｇｒｒｐｈ678Ｓ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1ｍｉｎ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60ｍｍ,测试温度0和60℃。2结果与讨论2.1莱茵塑分ＳＴ和ＧＴ对ＳＳＢＲ/ＢＲ胶料性能的影响2.1.1加工性能白炭黑胎面胶的加工性能主要受其粘度的影响,而胶料的粘度又受剪切速率和硫化程度的制约:剪切速率增大,胶料的粘度急剧下降;硫化开始后胶料的粘度又迅速上升。德国Ｇｏｔｔｆｅｒ公司开发了一种特殊设备———流变硫化仪,它可测定白炭黑胶料在实际加工过程中的流动性能,提供胶料的流动和硫化性能参数[2],很适合用来研究加工助剂对白炭黑填充ＳＳＢＲ/ＢＲ胶料性能的影响。莱茵塑分ＳＴ和ＧＴ对ＳＳＢＲ/ＢＲ胶料加工性能的影响如表1所示。从表1可以看出,与空白试样相比,加入莱茵塑分ＳＴ和ＧＴ胶料的门尼粘度有所下降,挤出量和挤出速度均有较大提高。可见,这两种加工助剂对ＳＳＢＲ/ＢＲ胶料加工性能的改善效果十分显著。2.1.2硫化特性莱茵塑分ＳＴ和ＧＴ对ＳＳＢＲ/ＢＲ胶料硫化特性的影响如表2所示。从表2可以看出,在ＳＳＢＲ/ＢＲ胶料中加入莱茵塑分ＳＴ和ＧＴ,可使胶料的门尼焦烧时间和硫化速度有所延迟,同时可改善胶料的加工性能。2.1.3物理性能莱茵塑分ＳＴ和ＧＴ对ＳＳＢＲ/ＢＲ硫化胶物理性能的影响如表3所示。从表3可以看出,在ＳＳＢＲ/ＢＲ胶料中加入