陸 銘，巫 超，王 婷，丁愛(ài)武，李花婷，李德新

（1.北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院，北京 100143；2.中國(guó)化工橡膠桂林輪胎有限公司，廣西 桂林 541004；3.海南天然橡膠產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司，海南 ?？?570105）

白炭黑是綠色輪胎的理想填料，將其應(yīng)用于輪胎，可以降低膠料的生熱和滯后以及輪胎的滾動(dòng)阻力，并且節(jié)約燃料。但由于白炭黑粒子比表面積較大、表面自由能高、表面原子數(shù)目多且極不穩(wěn)定，易與其他原子結(jié)合，因此當(dāng)白炭黑用量較大時(shí)，采用傳統(tǒng)干法混煉工藝很難使白炭黑均勻分散到橡膠材料中。在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)加入偶聯(lián)劑來(lái)提高白炭黑的分散程度，但仍需采用多段煉膠工藝，耗能耗時(shí)。

為解決此技術(shù)難題，北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院（以下簡(jiǎn)稱北橡院）采用濕法混煉工藝制備了濕法白炭黑天然橡膠（NR）母膠（以下簡(jiǎn)稱濕法母膠）。濕法母膠是將白炭黑漿液與NR膠乳通過(guò)共混、共凝、縐片、造粒、干燥等制成。

本工作是中國(guó)化工橡膠桂林輪胎有限公司將北橡院制備的濕法母膠用于全鋼載重子午線輪胎的胎面膠、基部膠和帶束層膠配方中，并對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用性能評(píng)價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

NR，SMR20，馬來(lái)西亞產(chǎn)品；炭黑N121，N234，N375和N330以及白炭黑，江西黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰井a(chǎn)品；硅烷偶聯(lián)劑，江西南昌贛宇有機(jī)硅有限公司產(chǎn)品。

濕法母膠：10#，20#和30#分別為100份NR中加入10，20和30份白炭黑，北橡院提供。

1.2 配方

1.2.1 基本配方

（1）NR標(biāo)準(zhǔn)配方（GB/T 15340—2008《天然、合成生膠取樣及制樣方法，配方2》）：生膠 100，氧化鋅 6，硬脂酸 0.5，硫黃 3.5，促進(jìn)劑NS 0.7。

（2）北橡院推薦配方：濕法母膠 110（或120，130），氧化鋅 5，硬脂酸 1.5，防老劑4020 0.8，硫黃 1.5，促進(jìn)劑CZ 1.3。

1.2.2 實(shí)用配方

將濕法母膠用于全鋼載重子午線輪胎，實(shí)用配方分別采用高速胎面膠配方、礦山胎面膠配方、基部膠配方和帶束層膠配方，具體配方組分示于表1—4。

表1 高速胎面膠配方 份

表2 礦山胎面膠配方 份

表3 基部膠配方 份

表4 帶束層膠配方 份

1.3 主要設(shè)備和儀器

BB2型密煉機(jī)，日本神戶制鋼公司產(chǎn)品；Φ160 mm×320 mm開(kāi)煉機(jī)，廣東湛江機(jī)械廠產(chǎn)品；XLB2Q型平板硫化機(jī)，浙江湖州宏圖機(jī)械有限公司產(chǎn)品；T-10型橡膠電子拉力試驗(yàn)機(jī)、MV2000型門尼粘度計(jì)、Y-25型壓縮疲勞試驗(yàn)機(jī)和HZXJ-005型阿克隆磨耗機(jī)，中國(guó)臺(tái)灣高鐵科技有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

膠料采用兩段混煉工藝混煉，一段混煉工藝為：生膠或濕法母膠氧化鋅、硬脂酸、防，停放4 h；二段混煉工藝為：一段混煉膠→促進(jìn)劑、硫黃→薄通5次→下片。

1.5 性能測(cè)試

膠料性能按相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化分析

從母膠產(chǎn)品中隨機(jī)取3個(gè)點(diǎn)對(duì)濕法母膠灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 濕法母膠灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)試結(jié)果

從表5可以看出，濕法母膠10#，20#和30#的3個(gè)測(cè)試結(jié)果均非常接近，且都在產(chǎn)品指標(biāo)范圍內(nèi)，表明白炭黑在濕法母膠中的分布非常均勻。

2.2 基本配方性能對(duì)比

2.2.1 NR標(biāo)準(zhǔn)配方

NR標(biāo)準(zhǔn)配方膠料性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表6。

從表6可以看出：隨著硫化時(shí)間的延長(zhǎng)，膠料的拉伸強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)；隨著白炭黑比例的增加，膠料具有硬度增大、拉伸強(qiáng)度減小的趨勢(shì)，但拉伸強(qiáng)度均在20 MPa以上。

表6 NR標(biāo)準(zhǔn)配方膠料性能

2.2.2 北橡院推薦配方

北橡院推薦配方膠料性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表7。

從表7可以看出：隨著硫化時(shí)間的延長(zhǎng)，膠料的拉伸強(qiáng)度同樣呈下降趨勢(shì)；隨著白炭黑比例增加，膠料的硬度呈增大趨勢(shì)；在相同硫化條件下，濕法母膠20#的拉伸強(qiáng)度最大，濕法母膠30#次之，濕法母膠10#最低，表明白炭黑用量增大，可有效補(bǔ)強(qiáng)膠料，但用量較大時(shí)反而降低拉伸強(qiáng)度。北橡院推薦配方膠料性能明顯優(yōu)于NR標(biāo)準(zhǔn)配方膠料性能。

表7 北橡院推薦配方膠料性能

2.3 實(shí)用配方性能對(duì)比

2.3.1 高速胎面膠

高速胎面膠性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表8。

從表8可以看出：1#和3#配方膠料的硬度相當(dāng)，2#配方膠料略低；2#配方膠料的拉伸強(qiáng)度高于1#和3#配方膠料，且老化后拉伸強(qiáng)度均有所下降；老化前2#配方膠料的生熱和壓縮永久變形較低，1#和2#配方膠料的耐磨性和抗切割性相當(dāng)；老化后3個(gè)配方膠料的耐磨性和抗切割性均下降。

表8 高速胎面膠性能

總之，濕法母膠在高速胎面膠配方中的性能與干法加白炭黑配方膠料的性能相當(dāng)。

2.3.2 礦山胎面膠

礦山胎面膠性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表9。

從表9可以看出：5#配方膠料的硬度較低；4#和6#配方膠料的拉伸強(qiáng)度相當(dāng)，5#配方膠料略高；老化前5#和6#配方膠料的撕裂強(qiáng)度明顯高于4#配方膠料，表明濕法母膠可以提高膠料的抗撕裂性能；5#配方膠料的切割減量低于4#和6#配方膠料，表明在礦山胎面膠中加入濕法母膠可以提高膠料的抗切割性能。

表9 礦山胎面膠性能

2.3.3 基部膠

基部膠性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表10。

從表10可以看出：3個(gè)配方膠料的硬度、拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率相當(dāng)；老化前7#和8#配方膠料的撕裂強(qiáng)度相當(dāng)，且明顯低于9#配方膠料；3個(gè)配方膠料的生熱較低，其中8#配方膠料最低。

表10 基部膠性能

2.3.4 帶束層膠

帶束層膠性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表11。

從表11可以看出：10#和11#配方膠料的拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率和回彈值相當(dāng)，且略高于12#配方膠料；3個(gè)配方膠料的H抽出力相當(dāng)。數(shù)據(jù)表明，濕法母膠應(yīng)用于帶束層膠中，與干法加入白炭黑的膠料性能相當(dāng)。

表11 帶束層膠性能

3 結(jié)論

（1）在基本配方中，濕法母膠隨著硫化時(shí)間的延長(zhǎng)，膠料的拉伸強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)；隨著白炭黑比例的增加，膠料的硬度呈增大趨勢(shì)。

（2）在高速胎面膠和礦山胎面膠配方中，20#母膠配方膠料的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度較高，抗切割性能較好。

（3）在基部膠配方中，20#母膠配方膠料的生熱最低，表明加入120份濕法母膠可以明顯降低膠料的生熱。

（4）在帶束層膠配方中，3個(gè)配方膠料的H抽出力相當(dāng)。

綜上所述，濕法母膠膠料的性能與干法加入白炭黑的膠料基本相當(dāng)，可以滿足全鋼載重子午線輪胎配方的使用要求。