利用功能性白炭黑提高輪胎的生產(chǎn)率和性能

1、利用功能性白炭黑提高輪胎的生產(chǎn)率和性能朱永康編譯摘要:通過(guò)巰基有機(jī)金屬改善偶聯(lián)效率和聚合物－填充劑相互作用，并通過(guò)提高A－400G白炭黑親有機(jī)物質(zhì)特性賦予共價(jià)鍵間的恰當(dāng)結(jié)合以及與非極性或低極性烴聚合物的物理相互作用可提供更好的耐磨性。通過(guò)配合劑并用來(lái)生產(chǎn)這種特殊填充劑可以有效地減少影響較低應(yīng)變(即填充劑－填充劑相互作用)的鍵合，同時(shí)又可保持形成影響較高應(yīng)變(即聚合物－填充劑間相互作用)的鍵合的能力。兩種相互作用的結(jié)合提供了適當(dāng)?shù)臏箜憫?yīng)

2、，可以提高牽引性和降低滾動(dòng)阻力。關(guān)鍵詞:功能性A－400G白炭黑胎面膠配方生產(chǎn)率性能汽車的燃油消耗與克服輪胎的滾動(dòng)阻力有部分關(guān)系，而克服滾動(dòng)阻力所消耗的車輛可用功率多達(dá)三分之一，這意味著單是輪胎就占了車輛油耗的20%～30%。與這種消耗相伴而來(lái)的是付出了環(huán)境代價(jià)。由此產(chǎn)生的與全球氣候變暖相關(guān)的溫室氣體(GHG)，是人為排放的二氧化碳的最大單一來(lái)源———它相當(dāng)于人類產(chǎn)生的溫室氣體的60%左右。車輛所造成的污染多達(dá)25%來(lái)自于克服車輛輪胎的

3、滾動(dòng)阻力。根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(EPA)的資料，燃油效率較高的車輛可以減少使全球氣候變暖的污染。提高燃油效率從而減少相關(guān)的溫室氣體，是最近一些國(guó)家立法和國(guó)際立法活動(dòng)的目的(圖1和圖2)。輪胎的性能對(duì)于安全也有直接的影響。每年發(fā)生的車禍中起因于惡劣天氣的占了大約25%，與天氣有關(guān)的車禍?zhǔn)鹿蕩缀?0%發(fā)生在濕滑路面上。圖2乘用車輛溫室氣體排放:車隊(duì)平均性能和標(biāo)準(zhǔn)(按國(guó)家地區(qū))早在1976年就有文獻(xiàn)報(bào)道稱，在含SBR和BR聚合物的乘用輪胎胎面膠

4、料中使用無(wú)定形沉淀法白炭黑與硅烷偶聯(lián)劑組合好處多多。業(yè)已表明，用沉淀法白炭黑替換乘用輪胎胎面膠料中的大部分補(bǔ)強(qiáng)填充劑，并與適當(dāng)?shù)墓柰楹途酆衔锵嘟M合，可以使?jié)L動(dòng)阻力降低30%之多。這種滾動(dòng)阻力的降低又轉(zhuǎn)化為燃油效率提高6%。如果應(yīng)用于美國(guó)的乘用輪胎市場(chǎng)，則可能會(huì)導(dǎo)致每年減少多達(dá)80億加侖的燃油消耗，二氧化碳排放量降圖1乘用車輛燃油經(jīng)濟(jì)性:車隊(duì)平均性能和標(biāo)準(zhǔn)(按國(guó)家地區(qū))23第2期朱永康利用功能性白炭黑提高輪胎的生產(chǎn)率和性能2橡膠配方的評(píng)價(jià)

5、本文討論的標(biāo)準(zhǔn)乘用輪胎胎面膠配方采用如化的特定組合列于表2。設(shè)計(jì)空間圖示于圖5。從MDR2000硫化儀獲得的典型硫化曲線如圖6～圖9所示。表1所示的通用配方。依據(jù)ASTMD3182－89，利用一臺(tái)189升(L)法雷爾－B密煉機(jī)(BR型)和一臺(tái)法雷爾12英寸開(kāi)煉機(jī)研究包括添加填充劑和硫化組合在內(nèi)的混合。采用非生產(chǎn)性設(shè)備混合A－400G白炭黑，接著用此前報(bào)道的材料和方法，在開(kāi)煉機(jī)上終煉壓片。對(duì)于填充劑用量研究，A－400G白炭黑的總量按80

6、0、825、850、875或900重量份添加。表1標(biāo)準(zhǔn)乘用輪胎胎面膠料配方圖3Angilon400G配合量圖4用于傳統(tǒng)HDS偶聯(lián)劑乘用輪胎胎面膠配方的典型促進(jìn)劑表2正交中央合成設(shè)計(jì)所用的硫化組合利用由本研究得出的結(jié)果制圖(見(jiàn)圖3)。在總共10個(gè)膠料配方中采用兩種硫化組合，共5種配合量。這些硫化組合采用了在傳統(tǒng)HDS硅烷乘用輪胎胎面膠配方(如圖4所示)中所用的兩種標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)劑。一種硫化組合由14份RM硫、17份N－環(huán)己基－2－苯并噻唑次磺酰

7、胺(CBS)和20份二苯胍(DPG)組成。另一種硫化組合由20份RM硫黃、30份CBS和05份DPG組成。用一種經(jīng)改進(jìn)的正交中央合成設(shè)計(jì)來(lái)探討硫化組合(即RM硫黃、CBS和DPG的各種組合)的影響。對(duì)于硫化組合研究，按864份的恒定總填充劑用量添加A－400G白炭黑。各種膠料配方硫膠料號(hào)RM硫黃phrCBSphrDPGphr123456789101112131415161212501503503502502502502502501501

8、50379350150350200200100100100200071200329200100300200300300300050010100000100050050114050050000100050100000000非生產(chǎn)性一段混煉1(NP1)非生產(chǎn)性一段混煉(NP1)SSBR1031BR250傳統(tǒng)HDS800TESPT70Sundex8125TN50清掃上頂栓排膠:160℃，5″非生產(chǎn)性二段混煉(NP2)氧化鋅(720C)25硬脂