硅烷偶联剂/白炭黑/炭黑补强体系在胎面胶配方中的应用

根据目前轮胎的使用情况，我公司正常生产的轮胎不适合自卸翻斗车较苛刻的使用条件，由于自卸翻斗车使用条件多为砂石路面，这就要求提高胎面的磨耗及抗撕裂性能非常重要。胎面磨耗机理可用在使用中同时发生的机械磨损和化学氧化磨耗来描述。为提高胎面胶性能，一种方法是开发一种可提高定伸应力而不牺牲扯断伸长的稳定交联体系，更要求胶料有较好的耐磨性能，较高的抗撕裂耐刺扎性能。由于在白炭黑与炭黑胶料中添加硅烷偶联剂，可增大白炭黑的生胶活性表面，并改变交联位置分布。为此，在设计新的胎面胶配方时，采用硅烷偶联剂（KH-845-4）与白炭黑和超耐磨炭黑（N115CB）的并用补强体系，以提高胎面胶的综合性能适应翻斗车的使用需要。
1实验
1．1原材料
试验配方中加入硅烷偶联剂KH-845-4，南京曙光化工厂；白炭黑，无锡产；超耐磨炭黑N115CB，卡博特；其余原材料均为橡胶工业常用原材料。
1．2基本配方
实验配方：NR（SMR20）100；炭黑+白炭黑53.5；活化剂5.5；防老剂3.5；硫化剂1；硅烷偶联剂3；其它4。
生产配方：NR（SMR20）100；炭黑50；活化剂6；防老剂3；硫化剂0.9；其它6.45。
1．3主要设备与仪器
DXLL-2500型电子拉力试验机；PL-140疲劳试验机；育肯EK-2000型硫化仪；T-10电子拉力机。
1．4性能测试
胶料硫化特性用硫化仪测定，延伸性能按GB/T528-1998测定；
撕裂强度按GB/T529-1999测定；
邵尔A型硬度按GB/T531-1994测定；
磨耗在阿克隆磨耗试验机上测定。
2结果与讨论
2．1硅烷偶联剂KH-845-4理化性能
测试结果见表1。
2．2小配合试验
从表2可以看出，实验配方中加入硅烷偶联剂/白炭黑/炭黑补强体系后，从硫变仪数据可以看出小转矩、大转矩、焦烧时间都有所增加，从而保证了后续加工的安全性。从硫化胶的物性结果看定伸应力、强度、硬度等指标均有提高，由于翻斗车使用路面比较苛刻，这就要求胎面胶具有耐切割、耐刺扎、抗崩花掉块耐磨耗、硬度高等特点，由于实验配方中补强体系的作用，硫化胶的各项指标明显高于正常生产配方。所以说从小配合实验结果看，实验配方能够满足翻斗车的使用要求。
2．3车间大配合试验
为进一步考察配方的工艺性能，进行了车间大配合试验。结果见表3，从物性结果可以看出，其结果与小配合试验结果基本吻合。
2．4测温实验
以11.00R20规格轮胎进行硫化测温试验。其硫化时间为54min，正常配方生产的轮胎胎面过友谊化程度在451.8%，而实验配方胎面过硫化程度为285.3%。这更证明在试验配方中提高正硫化时间是防止胎面过硫，影响耐磨程度。
2．5实际里程实验
11.00R20规格轮胎（花纹深度15mm）在河北迁安一车队进行实际里程试验，以其中一部车8条轮胎（正常配方4条，试验配方4条）的平均实验数据结果见表4。
3结语
1．胶料中加入硅烷偶联剂/白炭黑补强体系，提高了轮胎在载荷下的抗撕裂和耐磨耗性能。胶料的强伸性能明显优于正常生产配方。
2．新设计的胎面胶配方压出工艺性能良好，混炼胶均匀。
3．配方投入生产后，定期抽查轮胎耐久性能良好，胎面无任何质量问题。进行实际里程试验效果良好。
4．新设计的胎面胶配方采用硅烷偶联剂/白炭黑补强体系适合翻斗车在苛刻路面的行驶条件。