范世玉，李益萬，張　屹，張立民, 劉洪凱

(青島耐克森輪胎有限公司研究所，山東　青島　266603)

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抗?jié)窕詷渲昧繉μッ嫦鹉z性能的影響

范世玉，李益萬，張屹，張立民, 劉洪凱

(青島耐克森輪胎有限公司研究所，山東青島266603)

研究了不同抗?jié)窕詷渲昧繉Π滋亢谀z料特性的影響，探討了不同樹脂用量及種類對膠料物性及動態(tài)性能的影響。試驗結果表明，在白炭黑橡膠中使用不同量抗?jié)窕詷渲?，橡膠物理特性隨之變化，隨用量的增加表現(xiàn)出模量和硬度降低的趨勢， 同時研究發(fā)現(xiàn)加入不同用量樹脂對橡膠動態(tài)力學性能也有很大影響，表現(xiàn)在抗?jié)窕匦蕴岣呙黠@，滾動阻力特性影響較小，同時比較兩個不同廠家抗?jié)窕詷渲匦浴?/p>

抗?jié)窕詷渲?；抗?jié)窕?；滾動阻力

隨著歐洲標簽等級的實施，使用白炭黑補強的胎面膠料能夠提高輪胎的抗?jié)窕裕档洼喬サ臐L動阻力已成為共識，故白炭黑被普遍運用于半鋼輪胎的胎面橡膠中[1]，要提高輪胎的抗?jié)窕阅?，必然會使輪胎的滯后損失增加，這是因為在輪胎上將橡膠的變形能轉換成制動力消耗掉使非常有效的，但是滯后損失增加會致使?jié)L動阻力增加，所以要想同時改善滾動阻力和抗?jié)窕允欠浅ｋy的，這就是輪胎中的“魔術三角”。

抗?jié)窕詷渲饕迷诎滋亢谔畛淠z料中，白炭黑與抗?jié)窕詷渲臉O性官能團可以產(chǎn)生相互作用，提高白炭黑的分散性，在保證物理性能基本不變的情況下，明顯提高抗?jié)窕?，并可以提高膠料的耐磨性，同時不會對輪胎滾動阻力產(chǎn)生不利影響。優(yōu)異的抗?jié)窕詷渲铦M足的條件：化學反應性，合適的軟化點，合適的Tg，與橡膠基體具有較好的相容性。

抗?jié)窕詷渲且环N具有較高Tg(相對橡膠)的樹脂，對與其具有一定相容性的橡膠材料的粘彈性產(chǎn)生影響，抗?jié)窕瑯渲饕迷谝园滋亢谔畛錇橹鞯妮喬ヌッ婺z中，可以顯著的提高胎面膠的抗?jié)窕?，改善耐磨性，并不會對滾動阻力產(chǎn)生消極影響[2]。

1　實　驗

1.1主要原材料

溶解丁苯橡膠，日本某公司；高分散性白炭黑，國內某化學有限公司生產(chǎn)；硅烷偶聯(lián)劑，國內某公司；Resin，德國某公司/國內某化學公司生產(chǎn)。

1.2配方

表1　配方

1.3方法

用X(S)M1.7(0-110)密煉機制備配合膠料。將溶聚丁苯橡膠在密煉機密煉2 min, 加入小料(ZnO，SA，等)，混煉3 min，加入白炭黑和硅烷偶聯(lián)劑，混煉3 min，下片后再在密煉機中加入硫磺和促進劑制得終煉膠，最后在開煉機上薄通打三角包10次，排氣下片，最后制得混煉膠。

1.4分析與測試

使用DAEKYUNG公司的DRM-100流變儀確定正硫化時間。用DAEKYUNG公司的DUT-07-1-10電子拉力機測試拉伸性能，動態(tài)性能測試在DMTS上測試。測試條件：應變掃描溫度為100，頻率1 Hz，應變測試范圍為0.28%～100%。

2　結果與討論

2.1流變儀及物性分析

表2可以看出，從T1到T4的試驗結果表明：隨著樹脂#1用量的增加，焦燒時間和硫化時間變長的趨勢，物理特性表現(xiàn)出模量降低，扯斷伸長率變大，加入相同用量的樹脂#1和樹脂#2對比差異性很小，因此，該橡膠中隨著加入樹脂量的增加，橡膠硬度，模量都有減小的趨勢，同時硫化速率會降低。T4試驗結果表明：在加入大量樹脂后，最大扭矩隨之降低，物理機械性能會受很大影響。T3和T5試驗結果表明，在配方中加入等量的不同廠家抗?jié)窕詷渲?，物理特性沒有較大變化，硫化速率方面也是相近的。

表2　乘用車胎胎面膠的物理性能

2.2動態(tài)性能分析

機械-動態(tài)性能，測定乘用車胎胎面膠的動態(tài)性能。輪胎的抗?jié)窕院蜐L動阻力性能可由tanσ和溫度的關系曲線(參考圖1)測量這兩個溫度范圍曲線下的面積來進行估算[3]。

圖1　由tanσ和溫度關系曲線計算抗?jié)窕阅芎蜐L動阻力的溫度范圍

如圖1所示，輪胎每轉一圈，就會承受一次變形，這種變形產(chǎn)生的能量差，即滯后損失(與tanδ相關)是以熱能形式被消耗掉得，并轉變成滾動阻力。另一方面，對于抗?jié)窕?，胎面橡膠承受 著由路面不平產(chǎn)生的細微的變形，從而產(chǎn)生滯后損失，并轉換成摩擦力。即使在同樣的滯后損失條件下，也可認為滾動阻力相當于10～100 Hz時的能耗，抗?jié)窕韵喈斢?04～106Hz時的能耗。采用粘彈性物質常用的WLF公式，將這種振動頻率換算成溫度時，則在10 Hz的振動頻率下，滾動阻力相當于50～60 ℃時的溫度，濕滑性與0 ℃左右相當[4]。

表3　胎面膠的動態(tài)力學性能測試結果

如表3所示，隨樹脂用量的增加，動態(tài)力學曲線向高溫區(qū)移動，橡膠Tg逐漸升高， 0 ℃和60 ℃tanδ同時出現(xiàn)增大的現(xiàn)象，抗?jié)窕跃玫教岣?，滾動阻力性能損耗相對較小。樹脂#1和#2特性比較，在改善抗?jié)窕阅芟嘟?，但是樹?2 對滾動阻力影響較大。試驗表明隨抗?jié)窕詷渲昧康脑黾?，由T2變到T3時，抗?jié)窕阅芴岣?2.7%，但是滾動阻力性能僅僅降低0.6%，由T3變更到T4時，抗?jié)窕匦蕴岣?.5%， 但是橡膠物理特性變化較大， 因此T3是比較合適的配方，因此表明該抗?jié)窕詷渲軌蛎黠@提高抗?jié)窕阅?，但是對滾動阻力性能不利影響很小。T3和T5相比在加入等量不同廠家的抗?jié)窕詷渲瑫r，抗?jié)窕阅芨纳菩Ч嘟?，但是T5對滾動阻力的不利影響超過T3 3.5%。

3　結　論

(1)在原配方直接加入抗?jié)窕詷渲?，隨樹脂用量的增胎面膠硫化速率變慢，焦燒時間變長，同時橡膠物理機械特性表明300%定伸應力和硬度均有所降低，這與樹脂受熱熔融后，在橡膠中増塑特性相關[5]。同時，試驗中的兩種不同樹脂在同一配方中實驗結果表明，物理機械性能相近，其他特性沒有較大變化。

(2)動態(tài)性能測試結果表明：隨樹脂用量的增加都會提高橡膠抗?jié)窕?，滾動阻力特性損失很小，并且隨樹脂量的增加抗?jié)窕缘玫礁纳茣蟮菨L動阻力性能影響很小。樹脂#2在改善抗?jié)窕阅芎蜆渲?1相近，但是對滾動阻力不利影響較大。

[1]陳忠茂，羅吉良.低滾動阻力輪胎的設計和開發(fā)探討[J].中國橡膠,2012(14):38-40.

[2]黃漢生(譯). 白炭黑填充輪胎用硅烷偶聯(lián)劑[J]. 化工新型材料，1998,26(9)：31-32.

[3]姜其斌，賈德民，寧凱軍. 炭黑和白炭黑與偶聯(lián)劑Si69的相互作用[J]. 合成橡膠工業(yè)，2003,26(6):362-364.

[4]Varghese S, Karger-Kocsis J. Melt-Compound Natural Rubber Nanocomposites with Pristine and Organophilic Layered Silicate of Natural and Synthetic Origin[J].J Appl Polym Sci,2004,91:813-819

[5]趙冬梅.逐步升級的歐盟輪胎技術法規(guī)[J].輪胎工業(yè)，2011(7):387-393.

Influence of Wet Resistance Resin on Properties of Silica Compound

FANShi-yu,LEEIck-man,ZHANGYi,ZHANGLi-min,LIUHong-kai

(Qingdao NEXEN Tire Technical Center, Shandong Qingdao 266603, China)

The application of resin in silica compound was studied. The influence of resin amount on the physical and dynamic property of silica compound was discussed. The test results stated the physical property and dynamic property changed obviously by using different amount and kinds of resin in silica compound.

wet resistance resin; wet traction; rolling resistance

范世玉(1985-)，男，青島科技大學學士畢業(yè)，主要從事輪胎配方研究及工程管理。

A

1001-9677(2016)05-0119-02