白炭黑分散剂DST-100在全钢载重子午线轮胎胎面胶中的应用

巫 超，谢 润

（中国化工橡胶桂林轮胎有限公司，广西 桂林 541004）

白炭黑是绿色轮胎的理想填料，目前我国在半钢子午线轮胎胎面胶中已大量使用白炭黑并且拥有成熟的生产经验，但在全钢载重子午线轮胎胎面胶中白炭黑用量还不大。半钢子午线轮胎胎面胶白炭黑的用量一般为40～60份，甚至70份，而全钢载重子午线轮胎胎面胶的白炭黑用量通常为15～20份。在目前的生产条件下如果全钢载重子午线轮胎胎面胶的白炭黑用量过大，轮胎行驶性能达不到要求。

我公司生产全钢载重子午线轮胎多年，胎面胶的白炭黑用量一直是15份，用户反映轮胎质量优良。根据其他企业的使用经验，我公司在正常生产配方的基础上进行了白炭黑用量扩大试验，并添加2份白炭黑分散剂DST-100。白炭黑分散剂DST-100是脂肪酸金属皂与表面活性剂的混合物，其可明显改善白炭黑胶料的加工性能，提高白炭黑在胶料中的分散性，对硫化胶的物理性能无不良影响[1-2]。本工作研究白炭黑分散剂DST-100在全钢载重子午线轮胎胎面胶中的应用。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），STR20，泰国产品；炭黑N234和白炭黑，江西黑猫炭黑股份有限公司产品；硅烷偶联剂XG-669C，江西新益农化工有限公司产品；白炭黑分散剂DST-100，无锡市东材科技有限公司产品。

1.2 配方

胶料配方如表1所示。在生产配方（1#配方）的基础上，本着稳步改进的思路，设计了3个试验配方（2#—4#配方）：2#配方白炭黑用量比1#配方只增大3份；3#配方白炭黑用量在2#配方基础上增大5份，比1#配方大8份；为了更好了解在其他配合剂不变的情况下高用量白炭黑胶料的性能变化，4#配方白炭黑用量是1#配方（15份）的两倍，达到30份；试验配方均使用2份白炭黑分散剂DTS-100。

表1 胶料配方 份

1.3 主要设备和仪器

BB-2型密炼机，日本神户制钢公司产品；Φ160×320开炼机，广东省湛江机械厂产品；GK400N和GK255N型密炼机，益阳橡胶塑料机械集团有限公司产品；XLB-D 400×400型平板硫化机，浙江湖州东方机械有限公司产品；RPA2000橡胶加工分析仪，美国阿尔法科技有限公司产品；MV-3000型门尼粘度试验机、TCS-2000型电子拉力试验机和阿克隆磨耗试验机，高铁检测仪器有限公司产品；RCC型动态耐切割试验机，北京万汇一方科技发展有限公司产品。

1.4 试样制备

小配合试验胶料混炼分两段进行。一段混炼在BB-2型密炼机中进行，混炼工艺为：生胶→提压砣（30 s）→活性剂、炭黑（60 s）→白炭黑分散剂DST-100、偶联剂、防老剂等小料（30 s）→白炭黑（60 s）→清扫，压压砣（30 s）→排胶，停放4 h。二段混炼在Φ160×320开炼机上进行，混炼工艺为：一段混炼胶→通过5次→硫黄、促进剂→左右割刀3次→薄通5次→出片。

大配合试验胶料混炼分四段。一、二、三段混炼在GK400N型密炼机中进行。一段混炼转子转速为50 r·min-1，混炼工艺为：生胶、部分小料、炭黑（35 s）→压压砣（25 s）→压压砣（20 s）→排胶[（170±5） ℃]。二段混炼转子转速为40 r·min-1，混炼工艺为：一段混炼胶、剩余小料、白炭黑（35 s）→压压砣（30 s）→排胶[（145±5） ℃]。三段混炼转子转速为40 r·min-1，混炼工艺为：二段混炼胶（25 s）→压压砣（30 s）→排胶[（145±5） ℃]。四段混炼在GK255N型密炼机中进行，转子转速为30 r·min-1，混炼工艺为：三段混炼胶→硫黄、促进剂（45 s）→压压砣（45 s）→排胶[（100±5） ℃]。

1.5 性能测试

抗切割试验在RCC型动态切割试验机上进行，圆轮状试样装在旋转轴上，切割刀以1 Hz的频率垂直打击旋转试样，刀对试样的静态负荷400～475 g，试样转速 （750±15） r·m-1，试验时间 20 min。

胶料其余性能均按相应国家标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 小配合试验

小配合试验结果如表2所示。从表2可以看出：与1#配方胶料相比，增加3份白炭黑的2#配方与增加8份白炭黑的3#配方胶料门尼粘度、硫化特性、硬度、炭黑分散等级和耐压缩疲劳性能基本相近；2#配方胶料的强伸性能变化不大；3#配方胶料则表现出强伸性能稍有下降，2#和3#配方胶料的切割量和阿克隆磨耗量均有所减小。

表2 小配合试验结果

从表2还可以看出，与1#配方胶料相比，增加30份白炭黑的4#配方胶料门尼粘度明显增大，强伸性能和耐压缩疲劳性能明显下降，原因是白炭黑用量过大。

2.2 大配合试验

根据小配合试验结果，并考虑下步生产实施的可能性，只选取2#配方进行大配合试验，结果如表3所示。从表3可以看出，与1#配方胶料相比，2#配方胶料性能变化规律与小配合试验基本一致。

表3 大配合试验结果

3 结论

（1）对于全钢子午线轮胎胎面胶，在只用15份白炭黑的生产配方基础上，增大白炭黑用量3～8份并添加2份白炭黑分散剂DST-100，胶料的硫化特性、炭黑分散性、强伸性能和耐压缩疲劳性能与生产配方胶料相近，抗切割性能和耐磨性能提高。

（2）通过添加白炭黑分散剂DST-100，在全钢载重子午线轮胎胎面胶中适当增大白炭黑用量是可行的。