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   技术文献
  增硬补强剂9010在轮胎胎面胶中的应用

   刘恒武,盖雪峰  [银川(长城)轮胎有限责任公司,宁夏 银川 750011]

    摘要:研究增硬补强剂9010在轮胎胎面胶中的应用效果。加入增硬补强剂9010,胶料的门尼焦烧时间及t10,t30和t60缩短,最小转矩和最大转矩增大;硫化胶的邵尔A型硬度、拉伸强度、100%定伸应力、300%定伸应力及扯断永久变形增大,阿克隆磨耗量减小;挤出胎面气孔较小,且分布稀疏;成品轮胎的耐久性能提高。

                     关键词:增硬补强剂;胎面胶;耐久性能

中图分类号:TQ330.38;TQ336.1 文献标识码:B 文章编号:1006-8171(2003)05-0283-03

    在橡胶配方设计中,对胶料增硬补强的方法很多,如增大炭黑和硫黄用量或使用补强树脂等。但是,炭黑填充量过大,炭黑的分散性变差,胶料的加工性能下降,同时胶料在使用过程中的生热也会增大;而增大硫黄用量,又极易导致胶料喷霜,硫化胶的耐疲劳性能下降;使用补强树脂具有明显的增硬效果,但因其用量较大,只限于在高硬度胶料中使用。本工作采用轮胎胎面胶对增硬补强剂9010进行了试验,取得了较好的增硬补强效果。

1 实验

1.1 主要原材料

    NR,牌号SMR20#,马来西亚产品;炭黑N115,德国德固萨炭黑公司产品;促进剂CBS,富莱克斯公司产品;微晶蜡,莱茵化学(青岛)有限公司产品;氧化锌,大连氧化锌厂产品;增硬补强剂9010,浙江金华新亚精细化工厂产品。

1.2 配方

    (1)标准配方为:NR 100,氧化锌 5,硬脂酸 3,炭黑N330 50,硫黄 2.5,促进剂DM 0.6。

    (2)胎面胶基本配方为:NR 100,炭黑N115 40,白炭黑 15,氧化锌 3.5,硬脂酸 2,防老剂 3,微晶蜡 1,硫黄 1,促进剂CBS 1.5,硅烷偶联剂 3。

1.3 主要设备和仪器

    Φ150mm×320 mm开炼机;1.45 L和GK400N密炼机;INSTRON 电子拉力试验机;阿克隆磨耗试验机;MV2000门尼粘度仪;MDR2000硫化仪。

1.4 混炼工艺和硫化条件

(1)标准配方胶料

    标准配方胶料在1.45 L实验室密炼机中混炼(转子转速为90 r.min-1;压砣压力为0.7MPa),混炼工艺如下:NR0.5min硬脂酸1min氧化锌2min1/2炭黑3min另1/2炭黑5min排胶。

    将上述母炼胶一分为二,分别在开炼机上加入硫黄、促进剂DM和硫黄、促进剂DM 及1.5份增硬补强剂9010,形成1号和2号胶料。

硫化条件为145ºC×15min。

(2)胎面胶

    母炼胶:NR加压40s炭黑、防老剂、微晶蜡、氧化锌、硬脂酸和硅烷偶联剂加压50s提压砣10s加压至150ºC排胶→挤出、下片→冷却、停放。

终炼胶:母炼胶、硫黄、促进剂和增硬补强剂9010加压40s提压砣10s加压至110ºC排胶→开炼机薄通4次→下片、冷却、停放。

1.5 性能测试

    胶料性能按相应的国家标准进行测定。

2 结果与讨论

2.1 物理性能检测

    经检测,1号胶料的邵尔A型硬度为57度,300%定伸应力为10.8MPa;2号胶料的邵尔A型硬度为64度,300%定伸应力为17.1MPa。结果表明,加入增硬补强剂9010,胶料的邵尔A型硬度增大了7度,300%定伸应力增大了6.3MPa。

2.2 小配合试验

    为了研究增硬补强剂9010在轮胎胶料中的增硬补强效果,在胎面胶中进行了变量试验,结果见表1。

    由表1可见,加入增硬补强剂9010,胶料的门尼焦烧时间明显缩短;且随着其用量的增大,门尼焦烧时间逐渐缩短,但缩短幅度大大减小。硫化仪数据显示,随着增硬补强剂9010用量的增大,ts1和ts2明显缩短;ML和MH增大;t10,t30,t60和t60略有缩短。

    从表1还可以看出,随着增硬补强剂9010用量的增大,硫化胶的邵尔A型硬度、拉伸强度、100%定伸应力、300%定伸应力和扯断永久变形逐渐增大,扯断伸长率和阿克隆磨耗量逐渐减小。因此选择用量合适的增硬补强剂9010,可提高胎面胶的强伸性能和耐磨性能。

2.3 车间大料试验

    根据小配合试验结果,选取增硬补强剂9010用量为1.5份进行车间大料试验,结果见表2。

    从表2可见,加入增硬补强剂9010,胶料的MH增大,t10,t30和t60缩短。硫化胶的拉伸强度、邵尔A型硬度、100%定伸应力和300%定伸应力增大,压缩屈挠温升降低,阿克隆磨耗量减小。

    由同一生产班组进行挤出对比试验,未加增硬补强剂9010的胎面胶挤出出口温度为118ºC,胎面气孔大,且分布较密;而加入增硬补强剂9010的胎面胶挤出出口温度为113ºC,胎面气孔较小,且分布稀疏。

2.4 成品试验

    采用试验轮胎(加入1.5份增硬补强剂9010)和正常生产轮胎(未加增硬补强剂9010)进行耐久性能对比试验。

    试验条件为:初始速度为60km.h-1,每运行10h,转鼓速度增大5 km.h-1,直到损坏为止。试验负荷为2 310kg,试验气压为500 kPa,试验轮胎的累计行驶时间为126.37h,正常生产轮胎为119.98h;试验轮胎的最高速度达到120km.h-1,正常生产轮胎达到115km.h-1;试验结束时试验轮胎和正常生产轮胎均出现肩部脱层。

3 结论

(1)加入增硬补强剂9010,胶料的门尼焦烧时间及t10,t30和t60缩短,ML和MH增大。

(2)加入增硬补强剂9010,硫化胶的邵尔A型硬度、拉伸强度、100%定伸应力、300%定伸应力和扯断永久变形增大,阿克隆磨耗量减小。

(3)加入增硬补强剂9010的挤出胎面气孔较小,且分布稀疏。

(4)加入增硬补强剂9010的试验轮胎累计行驶时间较正常生产轮胎延长约7h,提高了轮胎的耐久性能。

表1 小配合试验结果

项目
增硬补强剂9010用量/份
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
0
 
1
 
1.5
 
2
 
2.5
 
门尼焦烧时间(127ºC)/min
31.53
 
16.46
 
12.32
 
11.55
 
10.57
 
硫化仪数据(151ºC)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ts1/min
5.53
 
3.32
 
2.55
 
2.23
 
1.97
 
ts2/min
7.55
 
6.50
 
6.13
 
5.73
 
5.02
 
ML/(dN.m)
1.96
 
2.13
 
2.09
 
2.21
 
2.25
 
MH/(dN/m)
14.75
 
16.35
 
16.85
 
17.48
 
18.43
 
t10/min
6.42
 
5.17
 
4.43
 
3.98
 
3.57
 
t30/min
8.77
 
8.12
 
8.02
 
7.90
 
7.77
 
t60/min
10.72
 
9.88
 
9.77
 
9.62
 
9.42
 
t90/min
15.45
 
14.33
 
14.30
 
14.10
 
13.88
 
硫化时间(151ºC)/min
20
30
20
30
20
30
20
30
20
30
邵尔A型硬度/度
66
66
68
68
69
69
69
69
70
71
拉伸强度/MPa
25.5
25.7
26.3
26.3
26.1
26.3
27.0
27.3
27.0
27.2
拉断伸长率/%
576
542
540
540
504
513
506
519
499
516
100%定伸应力/MPa
2.4
2.5
2.6
2.8
2.9
3.0
3.0
3.0
3.0
3.2
300%定伸应力/MPa
12.2
12.2
13.1
13.3
14.1
13.9
14.5
14.2
14.7
14.7
扯断永久变形/%
16
16
20
18
20
18
20
20
20
20
阿克隆磨耗量/cm3
0.383
 
0.352
 
0.321
 
0.317
 
0.302
 

表2 大配合试验结果

项目
加入1.5份增硬补强剂9010
 
 
 
未加增硬补强剂9010
 
 
 
门尼粘度[ML(2+4)100ºC]
50.2
 
 
 
54.6
 
 
 
硫化仪数据(151ºC)
 
 
 
 
 
 
 
 
ts1/min
5.78
 
 
 
7.37
 
 
 
ts2/min
8.37
 
 
 
9.07
 
 
 
ML/(dN.m)
2.02
 
 
 
2.03
 
 
 
MH/(dN/m)
15.06
 
 
 
13.65
 
 
 
t10/min
7.08
 
 
 
7.82
 
 
 
t30/min
9.70
 
 
 
10.07
 
 
 
t60/min
10.90
 
 
 
11.27
 
 
 
t90/min
11.57
 
 
 
11.95
 
 
 
硫化时间(151ºC)/min
17.10
 
 
 
17.03
 
 
 
邵尔A型硬度/度
20
30
40
60
20
30
40
60
拉伸强度/MPa
64
64
65
65
63
63
63
63
拉断伸长率/%
26.9
27.6
27.1
26.6
25.4
27.1
26.4
24.9
100%定伸应力/MPa
540
497
540
523
536
546
542
529
300%定伸应力/MPa
2.6
2.6
2.6
2.5
2.3
2.5
2.5
2.4
扯断永久变形/%
13.4
13.6
13.2
13.0
12.2
12.9
12.6
12.6
阿克隆磨耗量/cm3
22
20
20
20
22
20
18
16
压缩屈挠温升/ºC
37.2
 
 
 
38.9
 
 
 
阿克隆磨耗量/cm3
0.362
 
 
 
0.372
 
 
 
100ºC×48 h老化后
 
 
 
 
 
 
 
 
阿克隆磨耗量/cm3
0.366
 
 
 
0.367
 
 
 

Application of hardening filler 9010 to tread compound

LIU Heng-wu,GAI Xue-feng

[Yinchuan(Great Wall)Tire Co.,Ltd.,Yinchuan 750011,China]

Abstract:The effect of hardening filler 9010 on the properties of tread compound was investigated.The results showed that the Mooney scorch time,t10,t30 and t60 of tread compound reduced,and the minimum torque and the maximum torque increased by adding hardening filler 9010;the vulcanizate presented higher Shore A hardness,tensile strength,modulus at 100%,modulus at 300%,and elongation at bread,and lower Akron abrasion loss;the blisters in the extruded tread were less and smaller;and the endurance of the finished tire improved.

Keywords:hardening filler;tread compound;endurance

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