不同廠家炭黑在半鋼子午線輪胎胎面膠中的應用研究

鄭 濤，龍飛飛，李海艷，王傳磊，潘恩華，劉 偉

（山東豐源輪胎制造股份有限公司，山東 棗莊 277300）

橡膠和填料是彈性體復合材料的主要組成成分，當不同的填料填充同一種橡膠時，較小的粒徑和較高結構度的填料可有效提高復合材料的耐 磨性[1]。

炭黑N234的耐磨性較高，在高苛刻度下使用，更能顯示出良好的耐磨性能，主要應用于高速輪胎胎面膠配方中。本工作研究不同廠家生產的炭黑N234對胎面終煉膠性能的影響，以針對不同市場和車型采用不同的填料。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），20#標準膠，馬來西亞產品；順丁橡膠（BR，牌號9000）和溶聚丁苯橡膠（SSBR，牌號RC2557S），北京四聯創業化工有限公司產品；炭黑N234，江西黑貓炭黑股份有限公司/龍星化工股份有限公司產品；環保油，牌號V700，德國漢圣公司產品；微晶蠟，牌號Antilux111，萊茵化學（青島）有限公司產品；氧化鋅、硬脂酸，中國石化齊魯石油化工公司產品；防焦劑CTP、防老劑4020、促進劑CZ和硫黃，山東尚舜化工有限公司產品。

1.2 試驗配方

基本配方：NR 20，BR 20，SSBR 78，炭黑N234 70，氧化鋅 3，硬脂酸 2，環保油 15，C5樹脂 10，微晶蠟 2，防焦劑 0.1，防老劑4020 3，促進劑CZ 1.5，硫黃 1.5。

1.3 主要設備和儀器

MV3000型門尼粘度儀，德國Montech公司產品；Zwick Z010型拉力試驗機、Z3130型邵爾A型硬度計，德國Zwick公司產品；VMA型橡膠流動性測試儀，特拓（青島）輪胎技術有限公司產品。

1.4 膠料制備

胎面膠采用傳統混煉工藝生產，需多段完成，進行下一次混煉之前，母煉膠需進行停放，過程運轉多次方可生產出胎面終煉膠[2]。

1.5 性能測試

膠料的各項性能均按相應的國家標準進行 測試。

2 結果與討論

2.1 理化性能

江西黑貓炭黑股份有限公司和龍星化工股份有限公司生產的炭黑N234產品分別簡稱為黑貓N234和龍星N234，其理化性能如表1所示。

從表1可以看出，兩個廠家生產的炭黑N234的理化性能均達到了企業標準的要求。龍星N234檢測數據滿足我公司驗收標準，與正常使用的黑貓炭黑N234檢測數據無明顯差異，但炭黑的純度相對稍低。

表1 炭黑N234的理化性能檢測結果

2.2 小配合試驗

使用黑貓N234和龍星N234生產的胎面膠編號分別為W01F和W02F，膠料的快檢結果如表2 所示。

表2 胎面膠快檢結果

從表2可以看出，與生產配方W01F相比，W02F混煉膠的快檢門尼粘度略降低，焦燒時間稍縮短，不利于擠出加工。整體而言，W02F和生產配方W01F快檢結果均達到企業標準要求。

胎面膠小配合試驗膠料物理性能檢測結果如表3所示。

表3 胎面膠小配合試驗膠料物理性能

從表3可以看出，與配方W01F相比，配方W02F硫化膠的硬度降低，拉伸強度和拉斷伸長率等性能提升，耐磨性能降低（阿克隆磨耗量和DIN磨耗量增大），但是壓縮疲勞生熱提高了4.3%，不利于成品輪胎性能。

2.3 大配合試驗

胎面膠大配合試驗膠料物理性能檢測結果如表4所示。

表4 胎面膠大配合試驗膠料物理性能

從表4可以看出，大配合試驗整體數據變化趨勢與小配合試驗一致。

2.4 工藝性能

胎面終煉膠的快檢結果如表5所示。

表5 胎面終煉膠快檢結果

從表5可以看出，與配方W01F相比，配方W02F膠料的焦燒時間縮短，加工性能降低。

2.5 成品路試

采用配方W01F和W02F各生產成品輪胎8條，分別挑選兩條數據較優的輪胎裝在兩輛出租車的前輪上進行路試。以5次測量數據為基點做趨勢變化直線并延長至花紋深度為1.6 mm（磨耗標識）處，如圖1所示。

圖1 成品輪胎道路磨耗里程試驗結果

從圖1可以看出，采用配方W01F和W02F生產的輪胎的預計行駛里程分別為10萬和9萬km。

3 結論

對比研究同一牌號、不同廠家的炭黑對胎面終煉膠性能的影響。結果表明，隨著炭黑篩余物的減少，膠料的拉斷伸長率等拉伸性能得到不同程度的提升，耐磨性能提高，壓縮生熱降低，使成品輪胎的耐磨性能得到提升，行駛里程延長。

本研究有利于針對不同市場及車型使用不同廠家及價格的炭黑，提高輪胎產品的技術水平及市場競爭力。