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乐通lt118-密炼机厂家:白炭黑对轮胎胎面胶性能的影响

发布时间:2019-08-02 23:11:00 点击:    关键词:密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

泰州科德橡胶机械-密炼机开炼机捏炼机厂家2019年8月2日讯  研究白炭黑对轮胎胎面胶性能的影响。通过研究国内外5种不同白炭黑的粒径分布和分散性差异,以及其在胎面胶中的应用性能变化,为配方设计工作提供参考。

结果表明:在粒径分布相差不大的情况下,高分散性白炭黑较普通白炭黑具有一定优势,能够改善胶料的加工性能,提高强伸性能,降低滚动阻力;国产与进口同系列高分散性白炭黑各有优势;高比表面积白炭黑使用时应注意调整用量以达到胶料性能的最佳平衡。


绿色轮胎以其舒适安全、环保节能的特点,逐渐被大众接受,且需求量与产量日益提高。大量研究结果表明,在轮胎胎面胶中使用白炭黑作为补强填充剂,轮胎的滚动阻力显著降低,与使用炭黑的传统胎面胶相比,使用白炭黑的胎面胶滚动阻力可降低20%,滞后损失约减小50%,从而节约3%以上的燃油。通过添加高用量(50份以上)白炭黑,轮胎的各项性能都显著提高,特别是轮胎的主要参数湿牵引力和滚动阻力的综合平衡性改善[1-3]。


白炭黑性能参数较多,各项参数对轮胎胶料性能的影响并不十分明确。


本工作研究5种不同类型白炭黑在轮胎胎面胶中的应用,测试对比胶料性能,了解国内外同系列白炭黑的差异,以进一步考察白炭黑性能参数与胶料性能之间的关系。


1 实验


1. 1 主要原材料

溶聚丁苯橡胶(SSBR)(充油量为37. 5份),韩国LG企业产品;顺丁橡胶(BR),中国石油独山子石化企业产品;炭黑N234,江西黑猫炭黑股份有限企业产品;偶联剂Si69,南京曙光化工集团有限企业产品;1#白炭黑,普通白炭黑,国产;2#白炭黑,高分散性白炭黑,国产;3#白炭黑,高分散性白炭黑,进口;4#白炭黑,3#白炭黑同系列高分散性白炭黑,国产;5#白炭黑,高比表面积高分散性白炭黑,国产。


1. 2 配方

SSBR 96. 25,BR 30,炭黑N234 15,白炭黑 70,偶联剂Si69 6,氧化锌 3,硬脂酸 2,防老剂6PPD  2,防老剂RD 1,防老剂3100 0. 8,环保芳烃油 13. 25,防护蜡 1,硫黄 2,促进剂CZ 1. 5,促进剂DPG 1. 5。


1#—5#配方分别添加1#—5#白炭黑。


1. 3 主要设备和仪器

MU2000型激光粒度分析仪,英国马尔文企业产品;XK-160型开炼机,上海第一橡胶机械厂有限企业产品;BB2型密炼机,日本神钢企业产品;XLB-600型平板硫化机,青岛科高橡塑机械有限企业产品;MDR2000型无转子硫化仪和MV2000型门尼粘度仪,美国阿尔法科技有限企业产品;EPLEXOR 150N型动态粘弹性试验机,德国Gabo企业产品;AI-7000型拉力试验机,中国台湾高铁科技股份有限企业产品。


1. 4 胶料混炼

胶料混炼分三段进行。


一段混炼在密炼机中进行,填充因数为0.65,转子转速为80r·min-1,密炼室初始温度为70℃,压砣压力为0. 4MPa,混炼工艺为:生胶(35s)→白炭黑、炭黑、偶联剂Si69和小料→压压砣,升温至120℃→清扫→升温至158℃→保温120s→排胶。一段混炼胶在开炼机上过辊,压片,停放12h以上。


二段混炼在密炼机中进行,填充因数为0.63,转子转速为70r·min-1,密炼室初始温度为70℃,压砣压力为0. 4MPa,混炼工艺为:一段混炼胶(35s)→压压砣,升温至120℃→清扫→升温至158℃→保温120s→排胶。二段混炼胶在开炼机上过辊,压片,停放2h以上。


终炼在密炼机中进行,填充因数为0.60,转子转速为50r·min-1,密炼室初始温度为50℃,压砣压力为0. 4MPa,混炼工艺为:二段混炼胶(20s)→促进剂DPG、促进剂CZ和硫黄(15s)→清扫→80s或温度达到105℃,排胶。终炼胶在开炼机上过辊(辊距为3~4mm),左右割胶,打卷5次,压片,停放至室温。


1. 5 性能测试

白炭黑及胶料性能均按照相应国家标准进行测试。


2 结果与讨论


2. 1 白炭黑性能

白炭黑的理化分析结果如表1所示。


表1 白炭黑的理化性能

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从表1可以看出,3#和4#高分散性白炭黑的BET比表面积基本相同,5种白炭黑的pH值差异不大。


白炭黑粒径分布测试结果如表2所示。


表2 白炭黑的粒径分布参数

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采用激光粒度仪测定粒径分布时,颗粒形状越接近圆球形,粒径分布测定结果越准确。径距表征颗粒分布宽度,计算式为(D90-D10)/D50,其中,D10,D50,D90分别为颗粒累积分布为10%,50%,90%的粒径,径距越大,颗粒分布宽度越大。一致性表征粒径分布偏离中位值的程度。表面积平均粒径越小,比表面积越大,加工难度越大。


从表2可以看出:1#普通白炭黑与2#高分散性白炭黑的粒径分布相似;与4#高分散性白炭黑相比,3#高分散性白炭黑的比表面积较大,表面积平均粒径和体积平均粒径较小。


2. 2 胶料性能

不同白炭黑对胶料性能的影响如表3所示。


表3 填充不同白炭黑胶料的性能

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从表3可以看出:与2#配方胶料相比,1#配方胶料门尼粘度较大,加工性能略差,定伸应力、拉伸强度和撕裂强度略低,耐磨性能略差;与4#配方胶料相比,3#配方胶料加工性能较好,t90稍长可能是因为3#白炭黑pH值较低且比表面积略大,吸附的促进剂较多,导致胶料硫化速率降低;5#配方胶料的硬度较大,300%定伸应力较高,拉断伸长率较小,磨耗量较大,60 ℃时的tanδ较大,滚动阻力大,在使用5#白炭黑时应注意减小用量,使胶料综合性能达到最佳。


3 结论


(1)1#普通白炭黑和2#高分散性白炭黑的粒径分布测试结果相差不大,但是添加2#高分散性白炭黑的胶料加工性能较好,定伸应力、拉伸强度和撕裂强度较高,磨耗量及滚动阻力较低。

(2)国产4#高分散性白炭黑与进口同系列3#高分散性白炭黑相比,添加3#高分散性白炭黑的胶料在加工性能与低滚动阻力方面有一定优势,但其耐磨性能有所下降,使用时需要考虑硫化速率。

(3)相同白炭黑用量时,添加高比表面积白炭黑能够提高胶料硬度和定伸应力,但是胶料拉断伸长率有所降低,滚动阻力增大,配方设计时需要调节白炭黑用量以达到胶料性能的最佳平衡。


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