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N326炭黑在载重胎胎体胶中的应用

   时间:2021-12-27 来源:橡胶助剂网发表评论

陈新中

胶料与钢丝帘线的粘合力是子午线轮胎的关键技术之一,它不仅要求在常温静态下有良好的粘合力,而且在动态、高温、潮湿老化后仍要能保持良好的粘合力。影响胶料与钢丝帘线粘合水平的配方因素很多,主要与促进剂的品种、氧化锌和硬脂酸的用量、填充补强体系、增粘剂的选用、使用不溶性硫黄、软化剂用量、使用防焦剂等有关。本文仅从填充补强体系—炭黑的角度进行分析。

胶料与钢丝帘线粘合部分所使用的炭黑主要是N326,由于原有的1#配方中未加入粘合剂—钴盐,配方有局限性。使用此配方,原材料的改变对胶料性能的影响较大,炭黑作为胶料中除橡胶以外用量最大的原材料,其影响程度与其他原材料相比,占主要位置。因此,研究不同品质的炭黑对胶料与钢丝粘合力及物理性能的影响,对炭黑生产企业是一项很有意义的工作。现将本公司与某轮胎公司共同实验的情况予以介绍。

实验采用原1#配方,由本公司提供三批N326炭黑用于全钢载重子午线轮胎胎体胶料,将实验结果与该轮胎公司现在使用的N326炭黑的胶料性能进行对比。

一、实验

1.原材料

NR STR20#;炭黑不同品质的N326(甲、乙两批)。

2.实验配方

NR 100;氧化锌6.5;硬酯酸2;防老剂40102;防老剂BLE 1;松焦油4;不溶性硫黄3;N326炭黑55;促进剂DM 1.25;RE树酯3;合计177.75。

3.测试仪器和试验设备

DBP测试仪德国布拉本特公司产品;氮吸附比表面积测定仪美国迈克公司产品;反射式黑度计温州市仪器仪表公司产品;GK370、GK270密炼机KRUPP公司产品;φ160mm×320mm开炼机湛江机械厂产品;140t平板硫化机上海橡胶机械一厂产品;ODR2000硫化仪、MV2000门尼粘度计美国阿尔法科技公司产品;tensiTECH拉力机英特朗公司产品。

4.试样制备

在GK370密炼机上制备母炼胶,在GK270密炼机上制备终炼胶,在φ160mm×320mm开炼机上薄通,下成约2mm厚的试样。

二、实验一

1.理化性能

2005年12月,某轮胎公司将本公司提供的6吨N326炭黑(甲批)进行了理化性能分析,与该公司正在使用的N326炭黑(以下简称“在用N326”)的理化性能分析数据进行了对比,并将两种炭黑的分析数据与子午线轮胎所需炭黑的技术标准进行了对比,甲批N326与在用N326炭黑理化性能分析数据对比结果见表1。

由表1可以看出,甲批产品化学指标的DBP值、CDBP值、着色强度指标均比在用N326高。物性指标中300%定伸应力也比在用N326高,炭黑表面积也较高,但数值均在指标范围内,在用N326的着色强度低于指标值。从理化性能看,甲批产品可以满足子午线轮胎技术标准。

2.快检性能

甲批N326与在用N326炭黑混炼成胶料后物理性能对比结果见表2。由表2可知,甲批产品的分散性能比在用N326差,门尼粘度比在用N326高,焦烧时间比在用N326短,胶料的硬度比在用N326大,胶料与钢丝粘合力比在用N326低,因此甲批产品与在用N326相比,存在缺陷。

3.物理性能

甲批N326与在用N326炭黑混炼成胶料后物理性能对比结果见表3。

由表3可以看出,甲批样品的300%定伸应力及疲劳系数比在用N326低,但撕裂强度比在用N326高。可见,尽管甲批产品的某些性能比在用N326好,但仍不能满足全钢载重子午胎胎体胶的使用要求,需要进行改善。

三、实验二

实验配方及实验步骤同实验1,改变N326炭黑的批号,将乙批炭黑投入使用。乙批炭黑与甲批炭黑的主要差别是生产工艺发生了变化,原料油配方保持不变,炭黑的吸油值降低,聚集体的分布变宽,300%定伸应力降低,其它性能保持不变。乙批N326炭黑主要物化性能见表4。

1.理化性能

2006年5月,本公司将乙批16吨N326炭黑送往某轮胎公司,并派技术人员全程进行跟踪,参与实验。5月8日,将此批炭黑投入使用,共生产了180手胶料,对胶料性能进行检测。乙批N326与在用N326混炼成胶料后快检胶料性能对比结果见表5。

由表4对比可以看出,乙批产品的化学指标与在用N326没有大的差异,可以满足子午线轮胎技术标准。

2.快检性能

由表5可知,乙批N326混炼成的胶料门尼粘度比在用N326高,焦烧时间比在用N326长,胶料的硬度比在用N326大,胶料与钢丝粘合力比在用N326高。与在用N326相比,乙批N326更好,且符合全钢子午线载重胎胎体胶的指标要求。

3.物理性能

乙批N326与在用N326炭黑混炼成胶料后的物理性能对比结果见表6。

由表6可以看出,乙批N326炭黑样品与在用N326相比,在钢丝抽出方面,除热老化后钢丝抽出力稍低于在用N326外,其它均高于在用N326;在强伸性能方面,撕裂性能和硬度均较优,其它性能与在用N326相当。

四、结论

1.乙批N326炭黑理化性能满足子午线载重胎技术要求。

2.乙批N326炭黑应用在钢丝粘合胶中快检各项性能满足指标要求,且钢丝抽出力较高。

3.与在用N326相比,乙批N326胶料在钢丝抽出方面,除热老化后稍低于在用N326外,其它性能均高于在用N326,在强伸性能方面,撕裂强度和硬度均优于在用N326,其它性能与在用N326相当。

4.用乙批N326炭黑替代在用N326,不会影响胶料的使用性能。

五、结语

炭黑作为补强填充剂,在轮胎中应用十分广泛,其用量仅次于橡胶,约占轮胎总重的30%~40%,因此炭黑产品的质量及性能对橡胶性能的影响非常大。不同生产工艺、不同原料配比生产的炭黑其使用性能不同。对载重子午线轮胎胎体胶原1#配方中使用的N326炭黑来说,其某些指标(如着色强度),对胶料与钢丝粘合力有影响,着色强度高,反而使用效果较差,钢丝抽出力低,这可能与配方性质及使用习惯有关。因此轮胎厂在制定炭黑的接收标准时,应根据适用即为合格的原则,制定适合使用的炭黑接收标准。炭黑生产厂也要生产能适合客户使用要求的炭黑产品,以适用客户为最佳标准。

 
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