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1、蒋志强等白炭黑和炭黑对S I B R 胎面胶性能的影响 白炭黑和炭黑对S I B R 胎面胶性能的影响 蒋志强，梅周蟒 ( 北京橡腔工业研究设计院，北京1 0 0 0 3 9 ) 搞耍：采用动态力学谱( D M T A ) 、滚动阻力测试，湿滑谢试和磨耗测试等方法研究了自炭黑和炭黑体系对S I B R 胎面腔耐磨性，滚动阻力及抗湿滑性的影响。结果表明，采用商分散白炭黑和硅烷偶联剂填料体系胶辩各方面性能具 有比较突出的优越性，可以宴现耐磨性、抗湿滑性和低滚动阻力三者的平衡。 燕词：集成橡胶；胎面 滚动阻力；磨耗；抗湿滑性；炭黑；白炭黑 轮胎滚动阻力所引起的能量损失占轮胎前进 阻力的1 4 8 ，
2、其中5 7 由胎面胶滞后引起 1 ， 于是人们把注意力投入合成新型的胎面胶种上， 希望既能降低滚动阻力，减少生热，节省燃油，又 能提高抗湿滑性能，同时保证轮胎经久耐用。本 试验分析了白炭黑和炭黑变量体系对s I B R ( 苯乙 烯一异戊二烯丁二烯集成橡胶) 胎面胶耐磨性、抗 湿滑性和滚动阻力的影响。 1 实验 1 I 主要原材料 S I B R ，中国石化北京燕山石油化学研究院产 品；白炭黑，牌号Z 1 1 6 5 ，M PH D R SR H O D I A U S A 公司产品；硅烷偶联剂，牌号H P 一6 6 9 ，H u n g P a l 化学公司产品；其它均为橡胶工业用国产常 用
3、原材料。 1 2 试验配方 试验配方见表l 。 1 3 主要仪器和设备 W M L - 7 6 型阿克隆磨耗试验机，江都市试验 机械厂产品；固特里奇压缩生热试验机，北京檬研 院机电技术开发有限公司产品；X P - 1 6 型橡胶疲 劳试验机，北京化工机械实验厂产品；D M T A M a r k 型动态粘弹谱仪，美国R h e o m e t r i cS c i e n t i f i c 公司产品；登录普旋转功率损失仪，加拿大 P o L Y S A N 公司产品；V M IA N GL A T1 0 0 型试 验室磨耗试验机，荷兰V M IE P EH O L L A N D B U 公
4、司产品。 I 4 试样制备 一段混炼在密炼机中进行，转子转速为8 0 表1 试验配方份 r r a i n ，温度为8 0 ，配方l8 ，2 8 加料顺序为 生胶小料炭黑油排胶，配方3 “6 0 加料顺 序为生胶小料炭黑油排胶；配方18 ，2 8 二段 混炼在开炼机上进行，一段母炼胶加促进剂和硫 黄，停放过夜，薄通6 次下片；配方3 8 6 8 二段 混炼在密炼机中进行，一段母炼胶加小料和油；三 段混炼在开炼机上进行，二段母炼胶加促进剂和 硫黄，停放过夜，薄通6 次下片。 1 5 性能测试 ( 1 ) 动态粘弹性能 测定频率为l OH z ，应变为o 5 ，温度范围 为一8 0 + 1 0 0
5、 ，升温速率为2 r a i n 。 ( 2 ) 滚动阻力 1 5 0N 定负荷和7H z 左右的频率下进行试 验。装好胶轮试样后，将其预热到3 8 ，开动电 7 0 第1 3 届全国轮胎技术研讨会论文集 机使转鼓旋转。滚动损失以E ( J r 1 1 ) 、动态生 热以凹( ) 和动态变形以L ( m m ) 表示。 ( 3 ) 磨耗测试 C o r u n d u m60 摩擦盘。条件1 ：速度10 k m h 一；负载7 5N ；角度一9 。条件2 ：速度 2 5k m h 负载7 5N ；角度一1 6 。 ( 4 ) 抗湿滑性能 C o r u n d u m8 0 摩擦盘。速度1 5
6、k m h ； 负载7 5N ；角度一1 5 。；温度2 2 。 其它性能测试按相应的国家标准进行。 2 结果与讨论 胶料物理性能测试结果示于表2 。 由表2 可以看出，各种胶料的硬度接近，拉断 伸长率随着白炭黑用量的增大有增大的趋势，拉 伸强度接近，5 8 胶的拉伸强度最大，1 # 5 8 胶料 的1 0 0 ，3 0 0 定伸应力接近，而6 8 胶料略有下 降，这是因为白炭黑与聚合物分子的相互作用力 弱，补强效果不佳。回弹值、撕裂强度随着白炭 黑用量的增大呈现上升的趋势。 2 1 抗湿滑性能 胶料在湿表面上的摩擦与滞后损失有关，然 而所涉及的频率达到1 0 5 1 0 7H z 数量级。采
7、用 W L F 频率温度转换，试验在0 低温和1 0H z 低频条件下进行，通常采用0 下的t a n 3 表征抗 湿滑性能。0 下的t a n 8 越高，湿路面牵引性能 越好。试验结果示于图1 和z 。 从图2 可以看出，t a n d 与湿滑性能相关性不 表2 物理性能 注：18 5 。胶料的硫化条件为1 5 0 c 2 0 r a i n 68 胶料的硫化条件为1 5 0 2 5 r a i n 圈1 填科对抗湿滑性能的影响 鞋 匠 杂 足 曩 围2t 蚰占和侧向力因数的相关性 三|m|墨姒苎|瑚嘲|耋帆 蒋志强等白炭黑和炭黑对S I B R 胎面胶性能的影响 是很好。这种相关性不好的现
8、象，特别是在不同 填料体系，文献2 也有这方面的报道。 随着白炭黑用量的不断增大，胶料的侧向力 因数不断增大，显示出更好的抗湿滑性能。这是 由硫化胶在不同表面上变形状态不同引起的。原 因是由于配合白炭黑胶料的模量在应变极小的区 域内变小，而与路面的接触面积增大，致使粘附摩 擦提高。 2 2 耐磨性能 橡胶的磨耗是个非常复杂的摩擦破坏过程， 影响因素很多。一般认为，橡胶的磨耗主要有3 种形式：磨损磨耗、疲劳磨耗和卷曲磨耗，这3 种 磨耗形式分别代表了3 种磨耗机理。每个磨耗机 理对于轮胎总磨耗作用的大小取决于各种因素， 例如路面、速度、负荷、偏离角和温度。从图3 和 4 可以看出，在两种条件下，
9、随着白炭黑用量的增 大，胶料的耐磨性能并没有显著下降，而呈现出提 高的趋势。这是由于使用的是高分散白炭黑和硅 烷偶联剂，提高了白炭黑与烃类聚合物的作用力， 从而提高了分散性，耐磨性能提高。 1 2 掣45 06 。 配方编号 圈3 模拟轮胎在苛刻条件下填料对磨耗的影响 测试条件 2 5k m h ，1 6 。 一1 2 0 0 目1 1 5 0 1 1 10 6 0 10 1 02 3 4 5 6 配方绾号 一 围4 模拟轮胎在蕾通条件下填料对磨耗的影响 测试条件：1 0k m h ，9 。 2 3 滚动阻力 填料体系对滚动阻力的影响示于图5 。随着 白炭黑用量的增大，滚动阻力逐渐减小。滚动阻
10、 力是轮胎在低频变形下的粘弹行为造成的，此时 变形频率在1 0 1 0 0H z 以内，温度为5 0 7 0 。 本试验所用橡胶采用s n 偶联，在偶联之后，一方 面硫化胶中分子链自由末端数目减小，另一方面， 炭黑粒子和白炭黑在橡胶中的分散状况得到改 善，降低了滚动阻力。同时用硅烷偶联剂 T E S P T ，使沉淀法白炭黑和橡胶结合在一起，从 而降低了填充剂之间的相互作用。 圈5 填料对滚动阻力的影响 2 4 动态粘弹性能 试验表明，随白炭黑用量的增大，胶料6 0 的t a 时星下降趋势，这与滚动阻力测试吻合。从 图6 可见，6 “胶料具有最大的0 的t a n 3 而最小 的6 0 的t
11、a n 8 。这样的现象正反映了白炭黑填 料对胶料性能的影响。 3 结论 ( 1 ) 除了6 8 胶全白炭黑体系，随着白炭黑用 量的提高，胶料物理性能基本不变，而滚动阻力呈 现下降趋势，抗湿滑性能呈现不断提高的趋势，而 磨耗性能基本不变。 ( 2 ) 高分散白炭黑和S i 6 9 的并用体系改善了 白炭黑难分散的缺点，只有全白炭黑体系的 1 0 0 定伸应力和拉伸强度有略微下降，而磨耗等 性能得到了显著的改善。 参考文献： E 1 陈士朝轮胎性能的发展和要求 J 橡胶工业1 9 9 7 4 4 ( 1 ) 2 J o h LB y e r s F i l l e rf o rb a l a n c i n gp a s s e n g e rt i r et r e a dp r o p e r t y J R u b b e rC h e m i s t r ya n dT e c h n o l o g y 2 0 0 2 7 5 ( 3 ) 弘蛐猫抛拍o 一_ L r)鼍水鞲需锫 |抛埘螂咖瑚啪 一。日争舢且蠢盥罩砰H苫 h目一掌酱犁井星 7 Z 第1 3 届全国轮胎技术研讨会论文集 e 图6 填料对t a n 5 值( 6 0 ，1 0H z ) 的影响
