硅烷改性白炭黑胎面胶的三段混炼工艺研究.pdf

2001年第2期

硅烷改性白炭黑胎面胶的三段混炼工艺研究

周胜庚国新

(中橡集团曙光橡胶工业研究设计院桂林541004l

擅l依据提高古白炭黑胎面腔的混炼均匀性以及硅烷与自炭黑达到理想反应进而选到提高胎面腔的静动盎性能
的技术恩路．对古白炭黑胎面腔进行了三段混炼的工艺研究。试验表明，研究的三段工艺挹炼腔料比二段工艺握炼腔料
的静动态性能明显提高．该工艺用于27x7．75—1512PR轮胎和I"140x14．5—1924PR轮胎的R4、R5的翻新试验．轮胎
均一敬通过了动态模拟试验。
美键词胎面腔白炭黑硅烷混炼

含硅烷改性白炭黑的胶料用作轮胎胎联剂si一曲，武汉大学化工厂产品；其它均
面胶，可使轮胎获得耐刺扎、耐磨、耐撕裂、为橡胶工业常用原材料。
低生热和低滚动阻力的性能。但是白炭黑1．2基本配方
属疏水性材料，较难分散。加入硅烷偶联剂生胶100，白炭黑填充剂53，氧化锌5，
●
的作用是对白炭黑进行化学改性，使含白炭硬脂酸2，硫黄2．3，促进剂1．9，防老剂3．0，
黑胶料获得与炭黑同样的补强效果，而且动芳烃油7，其它2．5
态性能、生热及抗刺扎性能明显改善。不过1．3仪器与设备
这种改性条件相当苛刻，亦即白炭黑等填充P,hem~r100型硫化仪，孟山都公司产
剂和弹性体之间的反应必须受到完全控制，品；~METER10高速电子拉力机，盂山
非常精确的温度控制特别重要。反应温度都公司产品；XI-IM一140密炼机，大连橡胶
过低，无法进行这种化学改性，过高则硅烷机械厂产品；PL一140疲劳试验机，上海中
偶联荆分解，而且这种改性反应容易受到其艺机器厂产品；Ys一25压缩疲劳试验机。上
它配合剂的干扰。海非金属材料厂产品；姗一74磨耗试验机。
为了解决上面的问题，含白炭黑胶料的上海非金属材料厂产品；XLB—O平板硫化
混炼必须采用强化炭黑及白炭黑的分散以机，浙江湖州宏图机械有限公司产品；sx—
及确保硅烷偶联剂与白炭黑达到理想反应BL光学显微镜，上海光学显微镜厂产品；
的三段混炼方法才行。}UD一Ⅱ型航空轮胎动态模拟试验机，太原
重型机器厂产品。
1实验1．4性能测试
1．1原材料硫化胶的物理性能按国家相关标准测
白炭黑，南昌产品；NR，1#烟片胶，印试；硫化胶的炭黑分散度用光学显微镜测
尼产品；SBR，1500#，吉林化学公司产品；偶试，每种胶料取4个试样．测试结果取平均

3l

轮胎研究与开发

值。动态性能按国家标准由航空轮胎动态剂。从化学平衡的角度来看，我们期望在填
模拟试验机试验。充剂表面上存在较少的偶联剂，以减少对表
1．5三段混炼工艺设计面改性的影响，为确保加工性能及混炼的均
本研究的配方胶料生产上采用二段混匀性，应采取三段混炼工艺使性能达到最
炼，现改为三段混炼进行研究。新设计的混好。该胶料二段、三段的混炼工艺如表l所
炼方法除发挥si一69的作用(对白炭黑进示。
行改性，避免干扰产生)外，还能提高炭黑填
充剂和粉料配合剂在橡胶基体中的均匀分表1含白炭黑胎面胶的混炼工艺
混炼
散，并使生胶一填充剂间的相互作用达到最=段混炼法三段混炼法
工艺
大限度，以确保其高耐磨性和良好的加工性
一段1．生胶1生胶
能。2．氧化肆、硬瞻酸、防老剂2．白炭黑黼J、炭黑

使用si一69偶联剂时，偶联剂与填充3．白炭黑、偶联剂、炭黑3．油
剂间的反应产生于混炼期间。因此偶联剂与4油4排艘
别的配合剂的混炼顺序应予以考虑。为了5．排胶
二段1．一段混炼胶1．一段{昆炼艘
达到理想状态，偶联剂及炭黑填充剂一定要
2琉黄、促进剂2．氧化锌、硬脂酸、防老荆
在别的配合剂之前加入，这样才能防止其它
3排胶3．排胶
配合剂的分子占据填充剂表面使其活性受
三段1．=段母炼胶

影响。此外，还能防止偶联剂被其它配合剂2．硫化剂、促进剂

吸收或终止填充剂与偶联剂的反应。偶联3．排胶
剂一定还要在填充剂之后加入，这样使生胶
与填充剂间的相互作用达到最大，使混炼温
2结果与讨论
度急骤上升达到两者间反应所需的温度．然
2．1混炼工艺对胶料加工性的影响
后加入硅烷偶联剂使偶联剂改性白炭黑达
2．1．1混炼工艺对胶料塑性值的影响
到理想状态，待到填充剂已混合均匀并达到通过二段、三段混炼的含白炭黑胎面胶

一
定的温度后(约157℃)，再加入油和其它的塑性值对比，我们发现三段混炼的胶料的
配合剂。值得注意的是加入硅烷偶联剂时塑性值增大。三段混炼终炼胶的塑性值一
混炼温度不宜超过热交联的反应温度，否则般比二段混炼终炼胶的增大20％，这是由
会产生干扰作用。于三段混炼较二段混炼时间长，与二段混炼
如果在加入填充剂后，首先加入油．然相比，橡胶的平均分子量下降较多，粘度下
后再加入偶联剂，则橡胶基体或胶料中的偶降，致使胶料的可塑度增大。