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        幾種硅烷偶聯(lián)劑在輪胎胎面膠中的應用

        2017-07-23 01:38:06于立東肖建斌
        輪胎工業(yè) 2017年10期
        關(guān)鍵詞:物理性能白炭黑偶聯(lián)劑

        于立東,胡 鈾,肖建斌

        (1.青島科技大學 高分子科學與工程學院,山東 青島 266042;2.青島先步橡塑新材料有限公司,山東 青島 266021)

        自2012年歐盟輪胎標簽法規(guī)實施以來,低滾動阻力和抗?jié)窕阅芎玫木G色輪胎的研發(fā)勢在必行。白炭黑補強的橡膠具有滾動阻力低、耐磨性能和抗?jié)窕阅芎玫葍?yōu)點[1-2]。硅烷偶聯(lián)劑可以改善白炭黑填充橡膠的加工性能和物理性能,提高白炭黑分散性,縮短混煉時間,提高產(chǎn)品質(zhì)量[3-5]。本工作對相同用量下國產(chǎn)硅烷偶聯(lián)劑Si69,Si75和SPsil 4241與國外同類產(chǎn)品在綠色輪胎胎面膠中的應用進行對比研究。

        1 實驗

        1.1 主要原材料

        溶聚丁苯橡膠(SSBR),牌號2557,中國石油獨山子石化公司產(chǎn)品;順丁橡膠(BR),牌號9000,北京燕山石化橡塑化工有限公司產(chǎn)品;白炭黑,牌號1165MP,索爾維白炭黑(青島)有限公司產(chǎn)品;國產(chǎn)硅烷偶聯(lián)劑Si69,Si75和SPsil 4241(NXT硅烷偶聯(lián)劑的同類物),青島先步橡塑新材料有限公司提供。

        1.2 試驗配方

        SSBR 75,BR 25,白炭黑 60,氧化鋅 3,硬脂酸 2,硅烷偶聯(lián)劑(變品種) 4.8,防老劑MB 2,環(huán)保芳烴油V70015,硫黃 1.4,促進劑D 2,促進劑CZ 1.7。

        1#—6#配方中硅烷偶聯(lián)劑品種分別為國產(chǎn)Si69、國外Si69、國產(chǎn)Si75、國外Si75、國產(chǎn)SPsil 4241和國外NXT。

        1.3 主要設(shè)備和儀器

        XSM-500型橡塑試驗密煉機,上海科創(chuàng)橡塑機械設(shè)備有限公司產(chǎn)品;S(X)K-160A型開煉機,青島化工機械廠產(chǎn)品;GT-M3000A型硫化儀、AI-7000S型電子拉力機和GT-RH3000A型壓縮疲勞試驗機,中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品;DMA242型動態(tài)力學分析儀,德國耐馳公司產(chǎn)品。

        1.4 試樣制備

        膠料分兩段混煉,一段混煉在密煉機中進行,加料順序為:SSBR和BR→氧化鋅、硬脂酸、防老劑和促進劑→1/2白炭黑和硅烷偶聯(lián)劑→剩余白炭黑和環(huán)保芳烴油→排膠;二段混煉在開煉機上進行,加料順序為:一段混煉膠→硫黃→薄通5次,出片?;鞜捘z停放24 h后硫化,硫化條件為160 ℃×t90。

        1.5 性能測試

        壓縮疲勞溫升試驗條件為:沖程 4.45 mm,負荷 1 MPa,試驗溫度 55 ℃,壓縮頻率 30 Hz;動態(tài)力學性能測試條件為:頻率 10 Hz,溫度范圍 -80~+80 ℃,升溫速率 3 ℃·min-1。

        其他性能均按相應的國家標準進行測試。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 硫化特性和物理性能

        硅烷偶聯(lián)劑品種對膠料硫化特性和物理性能的影響如表1所示。

        表1 硅烷偶聯(lián)劑品種對膠料硫化特性和物理性能的影響

        從表1可以看出:與2#配方膠料相比,1#配方膠料的門尼粘度明顯減小,t10稍有延長,t90稍有縮短,硫化膠的拉伸強度略有增大,拉斷伸長率和撕裂強度有所減小,其他性能較為接近;與4#配方膠料相比,3#配方膠料的門尼粘度有所減小,t10相同,t90縮短,硫化膠的拉伸強度明顯增大,特別是拉斷伸長率提高60%以上,而硬度、定伸應力和壓縮疲勞溫升減小,撕裂強度和回彈值相同,DIN磨耗量較為接近;與6#配方膠料相比,5#配方膠料的t10稍有延長,t90明顯延長,硫化膠的300%定伸應力和拉伸強度有所增大,撕裂強度略有減小,其他性能較為接近。

        綜合來看,與國外同類產(chǎn)品膠料相比,國產(chǎn)偶聯(lián)劑Si69膠料的加工性能較好,物理性能較為接近;國產(chǎn)偶聯(lián)劑Si75膠料的加工性能和耐磨性能較為接近,生產(chǎn)效率提高,物理性能優(yōu)異,壓縮生熱偏低;國產(chǎn)偶聯(lián)劑SPsil 4241膠料的加工性能和耐磨性能較為接近,生產(chǎn)效率有所下降,物理性能較為接近。

        2.2 動態(tài)力學性能

        硅烷偶聯(lián)劑品種對膠料動態(tài)粘彈性曲線的影響如圖1—3所示。

        由圖1可以看出,1#和2#配方膠料的損耗因子(tanδ)-溫度曲線基本重合,說明國產(chǎn)偶聯(lián)劑Si69與國外同類產(chǎn)品膠料的滾動阻力和抗?jié)窕阅鼙容^接近。

        圖1 1#和2#配方膠料的tanδ-溫度曲線

        由圖2可以看出,當溫度為0 ℃時,3#和4#配方膠料的tanδ-溫度曲線基本重合,但當溫度為60 ℃時,3#配方膠料的tanδ明顯小于4#配方膠料,說明國產(chǎn)偶聯(lián)劑Si75膠料的滾動阻力小,能耗降低。

        圖2 3#和4#配方膠料的tanδ-溫度曲線

        由圖3可以看出:當溫度為0 ℃時,5#配方膠料的tanδ稍大于6#配方膠料,5#配方膠料的抗?jié)窕阅苈院?;當溫度?0 ℃時兩種配方膠料的tanδ基本一致。

        圖3 5#和6#膠料的tanδ-溫度曲線

        3 結(jié)論

        (1)國產(chǎn)偶聯(lián)劑Si69膠料相比國外同類產(chǎn)品膠料具有較好的加工性能,物理性能、抗?jié)窕阅芎蜐L動阻力較為接近。

        (2)國產(chǎn)偶聯(lián)劑Si75膠料相比國外同類產(chǎn)品膠料,其加工性能和耐磨性能較為接近,壓縮生熱偏低,生產(chǎn)效率提高,物理性能優(yōu)異,滾動阻力和能耗降低。

        (3)國產(chǎn)偶聯(lián)劑SPsil 4241膠料相比國外同類偶聯(lián)劑NXT膠料,其加工性能、物理性能、耐磨性能和滾動阻力較為接近,生產(chǎn)效率有所降低,抗?jié)窕阅苈院谩?/p>

        第13屆全國橡膠助劑生產(chǎn)和應用技術(shù)研討會論文

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