【word】 钴系BR在轮胎胎侧胶中的应用

【word】 钴系BR在轮胎胎侧胶中的应用 钴系BR在轮胎胎侧胶中的应用 544轮胎工业2011年第3l卷 钴系BR在轮胎胎侧胶中的应用 周志峰,陆冠良,李花婷,曹秀生.,马维德 [1_北京橡胶工业研究院,北京100143;2.台橡宇部(南通)化学工业有限公司,江苏南通226017] 摘要:对比研究炭黑和炭黑/白炭黑填充钴系BR0150/NR与炭黑填充镍系BRg000/NR在轮胎胎侧胶中的应用. 结果表明:与炭黑填充BR9000/NR胶料相比,炭黑填充BR0150胶料的门尼粘度较小,流动性较好,正硫化时间和焦 烧时间相近,硫化胶的各项性能相差不大;炭黑/白炭黑填充BR0150/NR胶料门尼粘度较大,正硫化时间延长,硫化 胶的物理性能和老化性能相差不大,但撕裂强度大幅增大,抗切割性能和耐屈挠割口增长性能改善. 关键词:钴系BR;镍系BR;NR;耐屈挠割口增长性能 中图分类号:TQ336.1;TQ333.2;TQ332文献标志码:B文章编 8171(2011)09—0544—05 号:1006— BR以1,3一丁二烯为单体,采用不同催化剂 和聚合方法合成.BR是仅次于SBR的世界第二 大通用合成橡胶,具有弹性好,耐磨性能和耐低温 性能好,生热低,滞后损失小,耐屈挠性能,抗龟裂 性能及动态力学性能好等优点,广泛应用于轮胎 和鞋底等生产中. 在轮胎生产中,BR一般用于子午线轮胎的 胎侧胶配方中.轮胎胎侧是发生各种屈挠的部 位,并起到缓冲路面冲击的作用,需要具备较好的 耐屈挠割口增长性能,同时也要求具有良好的抗 撕裂性能,低生热,抗切割性能和耐老化性能等. 牌号为0150的BR是台橡宇部(南通)化学 工业有限公司采用钴系催化剂生产的高顺式 BR,本工作对比研究炭黑和炭黑/白炭黑填充钴 系BR0150/NR与炭黑填充镍系BRg000/NR在 轮胎胎侧胶中的应用. 1实验 1.1主要原材料 NR,RSS1,印度尼西亚产品;BR0150,台橡 宇部(南通)化学工业有限公司产品;BR9000,国 内某石化厂产品;炭黑N33O,天津海豚炭黑有限 公司产品;白炭黑,罗地亚自炭黑(青岛)有限公 司产品. 作者简介:周志峰(198O),男,山东胶州人,北京橡胶工业 研究设计院工程师,硕士,主要从事橡胶材料开发与应用工作. 1.2配方 对比配方:NR50,BR9O0050,炭黑N33O 5o,氧化锌/硬脂酸4,防老剂RD/防老剂 4010NA/微晶蜡5.5,芳烃油6,硫黄/促进剂 NS2.3. 1试验配方以BR0150等量替代BR9O00,其 余同对比配方. 2试验配方以BR015O等量替代BR9000,以 42份炭黑N330和8份白炭黑替代50份炭黑 N330,并添加0.64份偶联剂si69,其余同对比 配方. 1.3主要设备和仪器 1.57L本伯里型密炼机,英国FarrelBridge 公司产品;XK一16O型开炼机,上海橡胶机械厂产 品;M200E型门尼粘度仪和C2000E型硫化仪, 北京友深电子仪器有限公司产品;Instron3211 型毛细管流变仪,美国英斯特朗公司产品; RPA2000型橡胶加工分析仪,美国阿尔法科技有 限公司产品;抗切割试验机,北京万t[一方科技发 展有限公司产品;DMTAV型动态粘弹谱仪,美 国RheometricScientific公司产品. 1.4试样制备 胶料混炼采用两段混炼工艺:一段混炼在 1.57L密炼机中进行,温度为80?,转子转速为 8Or.min,混炼工艺为:生胶炭黑(白炭 黑),偶联剂Si69,氧化锌,硬脂酸,防老剂等 第9期周志峰等.钴系BR在轮胎胎侧胶中的应用545 芳烃油兰_!排胶(160?);二段}昆炼在开炼机上 进行,加料顺序为:一段混炼胶一硫黄,促进剂一 薄通6次,下片. 1.5性能测试 1.5.1流变特性 混炼胶的流变性能采用毛细管流变仪进行测 试,试验温度为100?,毛细管直径为1.6mm, 长度为25.6mm. 1.5.2动态力学性能 应变扫描:混炼胶的应变扫描曲线采用橡胶 加工分析仪进行测试.试验条件为:温度100 ?,频率1.7Hz,应变0~300. 温度扫描:硫化胶的温度扫描曲线采用动态 粘弹谱仪进行测试.试验条件为:温度一80, +100?,升温速率2??min,,频率1O Hz,应变0.2. 其他各项性能均按相应的国家标准或行业标 准进行测试. 2结果与讨论 2.1混炼胶性能 2.1.1混炼工艺性能 3种胶料混炼的密炼机电流均为:生胶塑炼 8A,加入炭黑20A,加入芳烃油15A,排 胶温度均为153?,胶料均表现为出型好,结团. 由此可见,3种胶料的加工性能均较好,包辊性优 良,胶料的吃粉速率和混炼胶压片后外观没有明 显差异. 2.1.2硫化特性 3种胶料的硫化特性如表1所示. 从表1可以看出,与对比配方胶料相比,1 试验配方胶料的门尼粘度较低,流动性较好,门尼 焦烧时间较短,正硫化时间近似相同;2试验配 方胶料的门尼粘度较大,门尼焦烧时间和正硫化 时间延长,操作安全性能较好. 2.1.3动态力学性能 3种混炼胶的剪切储能模量(G)和损耗因子 (tan)与应变(e)关系曲线如图1所示. 以混炼胶e为159/6与0.5时的G比值表征 Payne效应,其值越大,表示Payne效应越小,胶 表13种胶料的硫化特性 lg(s/%) (a)G’-lg~曲线 lg(e/%) (b)tan&lg~曲线 ?一1试验配方;?12试验配方;一对比配方. 图13种混炼胶的动态力学性能曲线 料的Payne效应如图2所示. 从图1和2可以看出,对比配方胶料的Pay— ne效应最大,2试验配方胶料的Payne效应最 小,1试验配方胶料的Payne效应居中,这是由 于偶联剂Si69对白炭黑的润滑和分散作用所致. 2.1.4流变特性 3种胶料的表观粘度(r/a)和剪切应力(r)与剪 孽 546轮胎工业2011年第31卷 O?6 0?5 l0?4 b ?0.3 0.2 0.1 0 1试验配方2试验配方对比配方 图23种混炼胶的Payne效应 切速率(y)的关系曲线如图3所示. 从图3可以看出:随着),的增大,3种配方 胶料的刁减小,r增大,不同配方胶料均呈现出 剪切变稀的特点;与对比配方相比,1试验配方 胶料的和r较小,2试验配方胶料的lgr/~一lg7 和lgr—lg7曲线与对比配方胶料接近重合. 挤出口型膨胀现象是指胶料挤出口模后,挤 (a)lg7a—lg7w曲线 lg(7Js) (b)lgr—lg7曲线 注同图1. 图3不同配方胶料的流变性能曲线 出半成品的截面积比口模截面积大的现象,这是 橡胶粘弹性的表现,其本质是橡胶分子链在挤出 过程中来不及松弛引起的,即在流动过程中,不仅 有不可逆的塑性形变(真实流动),且还伴随着可 逆的弹性形变(非真实流动).表2所示为3种胶 料的挤出口型膨胀率. 表23种胶料的挤出胶条口型膨胀率 挤出速率/ (mm?rain一1) 1试验2试验对 比配方 配方配方 从表2可以看出,2试验配方胶料的挤出口 型膨胀率最大,这是白炭黑应用中较为常见的问 题.原因是白炭黑填充BR/NR并用胶时,其与 基体橡胶间的相互作用比炭黑弱,橡胶在流动中 可引起弹性形变的自由橡胶体积分数较大,因此 口型膨胀率较大. 2.2硫化胶性能 2.2.1物理性能和耐老化性能 3种硫化胶的物理性能和耐老化性能如表3 所示. 从表3可以看出:1试验配方硫化胶的各项 性能与对比配方硫化胶相差无几;与对比配方相 比,2试验配方硫化胶的邵尔A型硬度和定伸应 力相差不大,拉伸强度和拉断伸长率有所提高,撕 裂强度明显增大,这是因为白炭黑在提高胶料的 撕裂强度方面具有积极意义,抗切割性能和压缩 疲劳生热也略有改善. 表4所示为3种硫化胶(硫化条件为16O ?×10min)的屈挠割口长度. 从表4可以看出,2试验配方硫化胶的耐屈 挠割口增长性能优于1试验配方和对比配方硫 化胶. 2.2.2动态力学性能 3种硫化胶的动态力学性能曲线和数据如图 4和表5所示. 从表5可以看出,与对比配方相比,1和2 第9期周志峰等.钴系BR在轮胎胎侧胶中的应用547 表33种硫化胶的物理性能和耐老化性能 注:1)试验条件为冲程4.45mlTl,负荷1.0MPa,温度 55?;2)硫化条件为160?×30rain. 表43种硫化胶的耐屈挠割口长度mm 注:每屈挠1万次,暂停试验,记录屈挠次数,测量割口长度, 若割口长度大于8mm,停止试验;若割口长度小于8mm,继续重 复试验,直至割口长度大于8mm. 温度/’c 11试验配方;22试验配方;3一对比配方. 硫化条件为160?×10min. 图43种硫化胶的tan8一温度曲线 表53种硫化胶的动态力学性能数据 试验配方硫化胶6O和8O?下tang略小,但相差 不大.高温下tang越大表示胶料的滞后损失和 生热越大,说明试验配方硫化胶的滞后损失与对 比配方基本接近. 3结论 与BR90OO胶料相比,炭黑填充BR0150胶 料的门尼粘度较小,正硫化时间和焦烧时间相当, 硫化胶的各项性能相差无几;白炭黑/炭黑填充 BROl5O胶料门尼粘度较大,物理性能基本接近, 撕裂强度和耐屈挠割口增长性能提高,抗切割性 能得到改善. 第16届中国轮胎技术研讨会论文 ApplicationofCobalt—basedBRinTireSidewallCompound ZHOUZhi一 ng,LUGuan—liang,LIHua—ting,CAOXiu—sheng.,MAWei—de [1.BeijingResearchandDesignInstituteofRubberIndustry,Beijing100143, China;2.TSRC-UBE(Nantong)ChemicalIndustrialCo Ltd,Nantong226017,China] Abstract:Theapplicationofcarbonblackorcarbonblack/silicafilledcobaltb asedBR0150/NR andcarbonblackfillednickelbasedBR9000/NRintiresidewallcompoundw asinvestigated.There— 548轮胎工业2011年第31卷 suitsshowedthat,comparedwiththecarbonblackfilledBR9000/NR,theMooneyviscosityofcarbon blackfilledBR0150compoundwaslower,theflowabilitywasbetter,theoptimumcuringtimeand scorchtimeweresimilar,andthepropertiesofvulcanizateswerealsosimilar;theMooneyviscosityof carbonblack/silicafilledBR0150/NRcompoundwashigher,theoptimumcuringtimewaslonger,the physicalpropertyandagingpropertyofvulcanizatesweresimilar,butthetearstrengthincreasedsig— nificantly,andanti—cuttingperformanceandflexingresistancewereimproved. Keywords:cobalt-basedBR;nickel—basedBR;NR;flexingresistance 固特异推出宽基轮胎 中圈分类号:u463.341.a/.6文献标志码:D 美国《现代轮胎经销商》(www.moderntire- dealer.corn)2O11年6月17日报道: 固特异轮胎和橡胶公司有两款新宽基轮胎上 市,即G392SSD系列驱动轮胎和G394SST系 列拖车轮胎(见图1),G394SST系列拖车轮胎粗 壮的胎肩设计和胎体结构有助于其抵抗石子伤 害.这两款轮胎用于长途运输和区域运输. 图1G394SST系列拖车轮胎 新宽基轮胎采用了FuelMax(燃油效率最大 化)和DuraSeal(持久密封)技术.DuraSeal是一 种类似凝胶的内衬层,可以瞬间密封修补胎面上 最大为6.35mm(1/4英寸)的刺穿孔(DuraSeal 不能密封胎侧刺穿孔). 商业轮胎市场部经理DonnKramer说,新宽 基轮胎是宽基轮胎市场的改变者.如果标准宽基 轮胎扎入钉子或者其他碎片并开始漏气,则没有 可能勉强回家,并且在约30的事例中,轮胎失 压后造成轮辋损坏. 受益于固特异DuraSeal技术,用户现在能够 在宽基和减小轮胎质量的条件下放心行驶,同时 获得优异的燃油经济性和更长的一次行驶里程. DuraSeal技术已经在混合功能和拖车轮胎中使 用多年,可以为消费者省钱,同时缩短停工期. G392SSD和G394SST系列轮胎通过了 SmartWay认证.Kramer表示,与普通轮胎相 比,采用FuelMax技术的长途运输耐久轮胎的 燃油经济性提高达5.G392SSD和G394SST 系列轮胎组合使用能比双胎并用轮胎质量减小超 过498.3kg(1100磅),且燃油经济性可与市场 上其他通过SmartWay认证的轮胎相媲美. 目前这两款轮胎上市规格均为445/ 5OR22.5,负荷等级为L. G392SSD系列轮胎的特点是:采用固特异 独特的9条条形花纹设计和8条宽的周向花纹沟 槽,在干路面,湿滑路面和雪地条件下能够提供全 天候牵引性能;胎面厚度大,花纹深度为19.84 mm(25/32英寸),赋予了轮胎长的一次行驶里 程.轮胎在固特异德克萨斯州圣地亚哥试验场上 进行了干,湿牵引性能试验,并在明尼苏达州进行 了雪地性能试验,试验结果优异.G392SSD系 列轮胎接地印痕保持不变,从而保证均匀磨耗. G394SST系列轮胎的特点是:采用S条条 形花纹设计且刀槽花纹最小化,胎面采用了有利 于通过SmartWay认证和提供长的一次行驶里程 的胶料,花纹深度为9.53mm(12/32英寸),可使 燃油经济最大化,质量和胎面寿命达到平衡;优化 的胎面设计和模具设计,可使接地印痕一致,从而 有助于抵抗不均匀磨耗,同时提高驾驶舒适性. Kramer表示,为帮助运输车队和个体使用者 降低轮胎成本,固特异将于2011年第4季度为 G392SSD和G394SST系列轮胎提供相匹配的 可翻新胎面.可翻新胎面的外观和性能与原胎面 类似,其中拖车轮胎的胎面花纹深度保持不变,驱 动轮胎胎面花纹深度为19.05mm(24/32英寸). (赵敏摘译吴秀兰校)