吕 军(徐工轮胎有限公司,江苏徐州 221005)
摘要:研究白炭黑和Si-69偶联剂在工程轮胎上层胶中的应用效果。试验结果表明,加入白炭黑和Si-69偶联剂能使胶料的综合物理性能得到明显提高,特别是抗撕裂性能、耐磨性能提高幅度较大,轮胎耐刺扎、抗崩花掉块性能得到改善,进一步提高了工程轮胎的使用寿命。
关键词:白炭黑和Si-69偶联剂;工程轮胎上层胶
工程机械作业场地条件苛刻,而且负荷量大,因此要求轮胎整体刚性大,要求胎面上层胶硬度高、变形小、耐刺扎、抗崩花掉块,且生热要低。经过我公司的深入研究,发现在胎面上层胶中采用炭黑/白炭黑并用的补强体系和Si-69偶联剂/促进剂/硫磺硫化体系可以改善工程轮胎的上述性能。本工作将白炭黑、Si-69偶联剂用于工程轮胎上层胶中进行试验,现将试验效果介绍如下。
1实验
1.1主要原材料
NR,3#烟片胶,泰国产品,SBR 1500,齐鲁石化公司产品;白炭黑,山东海化集团产品; Si-69偶联剂,南京曙光化工总厂产品;其它均为橡胶工业常用原材料。
1.2试验配方
NR 70;SBR 1500 30;硫磺 1.8;氧化锌4.0;硬脂酸 3.0;促进剂 0.9;防老剂 2.8;炭黑N220 52;白炭黑 变量;Si-69偶联剂 变量;其它 10。
1.3主要仪器和设备
Φ160mm×320mm开炼机,GK270密炼机和XM-140型密炼机,100t平板硫化机, LH-2型硫化仪,XL-2500N型强力试验机,MH-74型磨耗试验机。
1.4工艺
一段混炼在GK270密炼机进行:转子转速为40r·min-1,生胶、细料45s白炭黑、1/3炭黑15s2/3炭黑75s油60s排胶30s, Si-69偶联剂与氧化锌、硬脂酸、防老剂等细料一同加入。二段加硫混炼在XM-140密炼机进行:投1/2母胶1min加促进剂1min投1/2母胶1min加硫黄、防焦剂1min排胶1min空转1min。
26″压片机:胶料包辊后通刀一次1min捣胶12次3min下片1min→空转(1min)。
1.5性能测试
胶料物理性能均按相应国家标准进行测试。
2结果与讨论
2.1理化分析
白炭黑、Si-69偶联剂理化分析结果如表1、表2所示,白炭黑、Si-69偶联剂的理化指标均达到企业标准要求,总体生产工艺控制水平良好,产品质量比较稳定。
2.2 小配合试验的胶料性能小配合试验胶料的物理性能如表3所示。
由表3可见,工程轮胎上层胶加入白炭黑和Si-69偶联剂,胶料的综合物理性能得到明显改善,撕裂强度、阿克隆磨耗量较普通轮胎均有提高,这是由于硅烷偶联剂有效地改善了表面化学性质,提高了白炭黑在橡胶里的润湿性和分散性。加入白炭黑7份和Si-69偶联剂1.5份的4#配方的综合性能最好。
2.3 车间大料试验
为了进一步考察加入白炭黑和Si-69偶联剂后的工程轮胎上层胶的胶料物理性能,选择综合性能较好的4#配方与原生产配方进行车间大料对比试验,结果如表4所示。
由表4可见,大料试验对小配合试验的重现性较好,配方调整后的300%定伸应力、撕裂强度均有提高,胶料性能明显提高。原生产配方在加硫过程中存在操作难度大,设备受损等情况,混炼好的胶料排到26″开炼机后,胶料烟气弥漫,粘辊子,无法保证捣胶均匀,胶片下片不易操作,造成电流负载过大,设备超负荷严重。改进后,胶料粘辊子、烟气大的现象得到明显改善,半成品挤出前的热炼操作工艺也得到很大改善。另外经Si-69偶联剂改性后的白炭黑与橡胶之间形成了稳定的填料-橡胶键,使其补强性能大大提高,胎面挤出时与原配方相比表面光滑,气孔减少,致密性提高,尺寸稳定性好。
2.4成品试验
2.4.1成品轮胎的胎冠物理性能
应用试验配方生产的成品轮胎的物理性能检测结果如表5所示。
从表5可以看出,成品试验轮胎的300%定伸应力、拉伸强度、撕裂强度、扯断伸长率、阿克隆磨耗量较普通轮胎均有提高。
2.4.2 成品轮胎装车试验
为了进一步客观的了解这次调整的结果,任意抽选上层胶胶料加入白炭黑和Si-69偶联剂后的工程胎发往新疆修路现场进行装车试验,做对比试验,取得了一些原始数据,现介绍如下:
由表6可以看出,改进后工程轮胎抗切割、抗崩花掉块性能有所提高,耐磨性能得到明显改善。
3 结论
1.工程轮胎上层胶胶料加入适当比例的白炭黑和Si-69偶联剂后,胶料耐磨性、300%定伸应力、撕裂强度显著提高。
2.加入白炭黑和Si-69偶联剂后的上层胶胶料生产的工程轮胎,抗切割、抗崩花掉块性能有所提高,耐磨性能得到明显改善,各项物理性能指标优越。
3.工程轮胎上层胶胶料中加入白炭黑和Si-69偶联剂后,每条23.5-25工程轮胎的胎面胶成本提高了3.5元,不过这对于一条售价3600元以上的轮胎仅为0.1%,还是个小数字,但加工工艺得到很大改善。质量是企业的生命,质量好了,市场的占有率有广泛的前景。
