孫 稷，鄭 濤，張 寧，曹進忠，王樹舉

(1.山東豐源輪胎制造股份有限公司，山東 棗莊 277300；2.山東八億輪胎制造有限公司，山東 薛城 277000)

炭黑屬于一種無定形碳，是一種輕、松且極細的黑色粉末，它的表面積非常大[1]。炭黑N375在胎面膠料中的補強性能、耐磨性能及抗裂口增長性能特別適用于丁苯橡膠與順丁膠并用體系，主要用于轎車胎、載重胎及越野胎胎面膠以及高速輪胎側(cè)膠配方中。因此對比研究同一牌號不同廠家的炭黑對胎側(cè)終煉膠性能的影響，有利于針對不同的市場及車型使用不同的填料。

1 實驗部分

1.1 原料

天然橡膠(20#標膠)：上海攀仞國際貿(mào)易有限公司；高順丁橡膠(BR9000)：中國石油天然氣獨山子石化分公司；氧化鋅：海順鋅業(yè)(淄博)有限公司；炭黑N375：美國卡博特公司/奧瑟亞建陽炭黑有限公司；芳烴環(huán)保油(V700)：漢圣石化(寧波)有限公司；石蠟與微晶蠟的混合物(ANTILUX 111)：萊茵化學(青島)有限公司；促進劑CZ、防老劑4020、防焦劑CTP、硫磺：山東尚舜化工有限公司。

1.2 儀器及設(shè)備

X(S)M-1.5X型小密煉機、XK-160型小開煉、XLB-400-400型平板硫化機：青島科高橡塑機械技術(shù)裝備公司；XM370型密煉機、XM305型開煉機：軟控股份有限公司；MV3000型門尼黏度檢測儀：德國Montech公司；Z010拉力試驗機、Z3130硬度計：德國Zwick公司；GT-7011-DG型屈撓試驗機：高鐵檢測儀器(東莞)有限公司。

1.3 基本配方

基本配方(質(zhì)量份)為：20#標膠 40；高順丁橡膠(BR9000) 60；氧化鋅 3；硬脂酸 1；炭黑N375 50；微晶蠟Antilux111 1.5；環(huán)保油V700 12；防老劑4020、促進劑CZ、防焦劑CTP、硫磺合計13.2。

1.4 胎側(cè)膠料生產(chǎn)

美國卡博特公司和奧瑟亞建陽炭黑有限公司生產(chǎn)的炭黑N375產(chǎn)品分別標記為A廠家N375和B廠家N375。輪胎胎側(cè)配方中分別應用A廠家N375、B廠家N375生產(chǎn)胎側(cè)終煉膠試樣，其生產(chǎn)過程運用的生產(chǎn)工藝為傳統(tǒng)式混煉工藝，傳統(tǒng)式煉膠工藝生產(chǎn)胎側(cè)終煉膠需進行多段混煉，方可完成[2-10]，母煉膠進行二次加工混煉前，需要進行6～8 h停放，停放過程有利于結(jié)合膠的生成，如果整體工藝為4段，則中間需停放3次，方可生產(chǎn)出胎側(cè)終煉膠，終煉膠打卷后繼續(xù)停放6～8 h，半部件車間方可領(lǐng)用，用于擠出、壓出等生產(chǎn)線的膠料半部件加工，胎側(cè)擠出使用三復合擠出生產(chǎn)線，該設(shè)備可保證胎側(cè)膠與胎圈護膠的完美復合，擠出效果好[11]。

1.5 硫化膠的制備

胎側(cè)配方生產(chǎn)的胎側(cè)終煉膠試樣的各項物理化學性能檢測參照相應的國家標準，硫化特性按照GB/T16584—1996進行測定；門尼黏度按照GB/T1232．1—2016進行測定；硬度按照GB/T531．1—2008進行測定；拉伸性能按照GB/T528—2009進行測定；撕裂強度按照GB/T529—2008進行測定；炭黑分散等級按照GB/T6030—2006進行測定；屈撓龜裂性能按照GB/T13934—2006進行測定。成品輪胎的耐久性按照企業(yè)標準Q/B NP01—2018《轎車子午線路胎耐久性能試驗方法》進行測試；成品輪胎的高速性能按照企業(yè)標準Q/B GP04—2018《轎車子午線輪胎高速性能試驗方法》進行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 物理化學性能

A廠家N375和B廠家N375，檢測的物理化學性能數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 炭黑N375的理化測試結(jié)果1)

從表1可以看出，兩個廠家生產(chǎn)的炭黑N375的物理化學性能均在我公 司企業(yè)標準 范圍之內(nèi)。B廠家N375的檢測數(shù)據(jù)與公司在用的A廠家N375對比，基本無差異，除炭黑純度稍低,體現(xiàn)在加熱減量和篩余物數(shù)值偏高。

2.2 小配合實驗

使用A廠家N375生產(chǎn)的胎側(cè)配方編號標記為F01F,使用B廠家N375生產(chǎn)的胎側(cè)配方編號標記為F02F。

從表2的檢測數(shù)據(jù)可以看出，與配方F01F相比，配方F02F胎側(cè)混煉膠的門尼黏度值略低，焦燒時間(t5)略短，但偏差不大，部件擠出性能下降，其他數(shù)據(jù)基本接近。整體來講，配方F01F、配方F02F檢測結(jié)果，均達到內(nèi)控標準要求。

表2 快檢檢測數(shù)據(jù)1)

從表3胎側(cè)膠小配合物性檢測數(shù)據(jù)可以看出，與配方F01F相比，配方F02F生產(chǎn)的胎側(cè)硫化膠硬度稍低，50%定伸應力略有增加，斷裂伸長率等性能略有降低。同時配方F02F生產(chǎn)的胎側(cè)膠料的回彈性約降低7%，這將影響胎側(cè)的屈撓性能，會在早期發(fā)生老化龜裂，與老化后的拉伸強度等測試數(shù)據(jù)互相佐證，炭黑分散等級降低1級，回彈性與炭黑分散將影響成品輪胎胎側(cè)的整體性能。

表3 胎側(cè)膠小配合物性檢測數(shù)據(jù)1)

2.3 大配合實驗

因小配合中，老化前、后的測試數(shù)據(jù)一致，大配合測試數(shù)據(jù)不進行老化前、后對比。

從表4胎側(cè)膠大配合物性檢測數(shù)據(jù)可以看出，與配方F01F相比，配方F02F生產(chǎn)的終煉膠硫化后，硬度降低，50%定伸應力略有提高(約為+2.4%)，斷裂伸長率性能略有降低(約為-2.3%)。同時配方F02F生產(chǎn)的胎側(cè)膠料的回彈性差別約為9.7%，也不利于膠料的屈撓性能，易發(fā)生早期老化龜裂，炭黑分散度降低一個等級，以上檢測數(shù)據(jù)均不利于成品輪胎的胎側(cè)性能，整體數(shù)據(jù)趨勢與小配合物的檢測數(shù)據(jù)趨勢一致。

表4 胎側(cè)膠大配合物性檢測數(shù)據(jù)1)

2.4 工藝性能

終煉膠的快檢結(jié)果如表5所示。從表5可以看出，與配方F01F相比，配方F02F硫化膠的焦燒時間(t5)略短，加工性能降低。

表5 終煉膠快檢數(shù)據(jù)

2.5 屈撓性能

配方F01F、配方F02F生產(chǎn)的終煉膠取不同的車次，平板硫化后制作成測試試片，1、2、3試片對應配方F01F的3車終煉膠；4、5、6試片對應配方F02F的3車終煉膠，試樣測量屈撓次數(shù)后取平均值，結(jié)果見表6。

表6 終煉膠料屈撓性試驗數(shù)據(jù)

3 成品性能驗證

生產(chǎn)的胎側(cè)膠料進行成品輪胎性能驗證，成品輪胎規(guī)格為：185/60R14 82 h RRD16。

3.1 耐久性能

測試依據(jù)企業(yè)標準Q/B NP 01-2018《轎車子午線輪胎耐久性能試驗方法》，測試輪胎的充氣壓力為180 kPa，結(jié)果如表7所示。從表7可以看出，配方F01F、配方F02F生產(chǎn)輪胎的測試的結(jié)果分別為86 h、84 h，性能差異約為2.3%，成品輪胎耐久性能測試時間超過研發(fā)標準，高于國家標準要求。

表7 成品輪胎耐久性能試驗結(jié)果

3.2 高速性能

測試依據(jù)企業(yè)標準Q/B GP 04—2018《轎車子午線輪胎高速性能試驗方法》，測試輪胎的充氣壓力為280 kPa，結(jié)果如表8所示。配方F01F、配方F02F生產(chǎn)輪胎的測試結(jié)果分別為118 min、115 min，性能差異約2.5%，成品輪胎高速性能測試時間，超過研發(fā)標準，高于國家標準要求。

表8 成品輪胎高速性能試驗結(jié)果

4 結(jié) 論

通過研究對比不同廠家生產(chǎn)同一牌號的炭黑，針對性的應用于胎側(cè)配方中，并分析配方生產(chǎn)的胎側(cè)終煉膠的性能發(fā)現(xiàn)，炭黑純度的不同，隨著篩余物的減少，斷裂伸長率等性能得到不同程度的提升，膠料的屈撓性能得到提升，可針對性的優(yōu)化成品胎的高速及耐久性能，這將對個性化市場及車型配方的選配有相應的指導作用，有利于針對性地做細、做強。