1、航空轮胎 (一) 赵冬梅 摘 要： 本发明是关于一种航空轮胎胎面胶配方的设计。轮胎胎面胶采用两种橡胶并用, 以专用的顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶为主, 顺式 1, 4-聚异戊二烯橡胶为辅, 补强填充剂为沉淀法白炭黑与橡胶补强炭黑并用。关键词： 航空轮胎; 胎面胶配方; 滞后损失; 耐磨性; 加工性; 1 发明背景航空轮胎胎面比传统的汽车轮胎胎面承受更加严苛的使用条件。在飞机着陆时, 于轮胎接触地面的瞬间, 胎面要经受巨大的冲击力;在飞机起飞时, 轮胎在承载负荷的同时, 还需在极短的时间内加速到相对较高的速度以及承受巨大的摩擦力。此外, 航空轮胎与传统的汽车轮胎相比, 在自然状态下刚性更大, 这
2、是因为航空轮胎胎体帘布层数多, 至少在轮胎的某些部位是多层结构。例如, 在一些航空轮胎中, 胎体层数多达 8 层甚至更多。这种状况将导致轮胎滞后损失明显增大, 内部生热量激增, 使轮胎工作温度快速升高, 对轮胎的耐热性产生极为不利的影响。对于刚性大、滞后损失相对较高的航空轮胎而言, 在上述极端的飞机起飞和着陆的使用条件下, 由于轮胎内部生热量很大, 将导致航空轮胎胎面以极快的速度升温。因此, 必须考虑胎面胶应具有长时间的耐热性能, 同时, 轮胎胎面经受着极大的摩擦力, 胎面胶还应具备良好的耐磨性能。在实际应用中, 航空轮胎胎面胶中普遍应用具有较高韧性且耐磨性能相对较好的天然橡胶。有时为了进一步
3、提高耐磨性, 少量并用聚丁二烯橡胶, 这样的并用胎面胶, 其滞后损失相对较大, 在上述的外力作用下将会大量生热。在普通的航空轮胎胎面胶中, 天然橡胶作为主要的弹性体组分, 配合较少的顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶, 是提升耐磨性的重要材料。通常使用的顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶具有中等水平的数均分子量 (Mn) , 在 175 000275 000 范围内, 重均分子量 (Mw) 在 400 000650 000 范围内;不均匀指数 (Mw/Mn) 相对较窄 (或较低) , 在大约 1.5/12.5/1 范围内。在实际应用中, 为了提升航空轮胎的耐磨性能, 通常在胎面胶中配合少量中等数均分子量的
4、顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶作为第二弹性体材料, 同时, 还需要使用高填充量的橡胶补强炭黑, 共同促进耐磨性提高。本发明的目的是提供一种航空轮胎胎面胶配方, 该配方胶料可以采用传统的橡胶加工设备进行加工成型, 包括通过挤出设备加工成表面相对光滑的胎面胶条。轮胎胎面胶中的主要橡胶组分是顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶, 无需大量使用橡胶补强炭黑就可以提高硫化胶的耐磨性, 因为炭黑含量高的橡胶其内部生热速度快, 生热量大, 会导致轮胎升温速度提高。但是, 以顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶作为主要弹性体的胶料, 其未硫化胶的加工性能一般较差。在本发明中, 对航空轮胎胎面胶配方的橡胶组分进行了前所未有的互换
5、性调整, 这将是一个极大的挑战。增加顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶组分的用量, 相应减少天然橡胶组分在配方中的用量, 通常会导致未硫化胎面胶的加工性能下降, 很难加工成型, 包括挤出加工和压延加工, 基本无法保证未硫化胎面胶表面光滑, 也就无法满足轮胎制造过程的需要。在通常情况下, 为了实现各种不同的改进目的而改变轮胎胎面胶配方的组分, 有时会使某些相关的物理性能下降。比如, 通过简单增加顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶组分用量来优化提高航空轮胎胎面胶的耐磨性能, 将会对胎面胶的一项或多项其它性能指标带来不利的影响, 包括前面提到的未硫化胶的加工性能。图 2 为图示外框和内框的 5 项重要的物理性能
6、, 其中包括航空轮胎胎面胶的未硫化胶和硫化胶的物理特性。图 2 下载原图外框 5 个相连的点代表相应的性能参数, 从顶部开始逆时针方向, 分别是滞后损失 (100回弹性和 tan 值) 、胎面磨耗 (耐磨性) 、刚性 (拉伸强度和动态剪切模量) 、抗撕裂性 (抗裂口增长性) 和加工性能 (例如未硫化胶的平滑挤出半成品) 。由内框相连的五个点分别指向外侧五个对应点的箭头, 表示希望航空轮胎胎面胶的 5 项物理性能均衡同步提高, 但是, 这样的目的确实难以实现, 过于理想化。众所周知, 现有的相关技术在优化其中某一项性能时, 通常会对另外的一项或多项物理性能产生负面影响, 使其不同程度下降。比如,
7、 在天然橡胶/聚丁二烯橡胶并用航空轮胎胎面胶中, 如果显著增加顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶组分, 尽管有利于提高硫化胶的耐磨性能, 但未硫化胶的加工性能将会明显降低。再举一例, 用沉淀法白炭黑和中粒子橡胶补强炭黑并用替代单独配合炭黑, 有利的一面是能够降低胎面胶的滞后损失 (减少内部生热) , 提高撕裂强度;不利的一面是, 添加一定量的沉淀法白炭黑, 尤其是减少相应的炭黑用量, 将会使硫化胶的耐磨性能降低。因此, 在这种配方中, 更有必要配合高顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶, 以弥补配合白炭黑和中粒子橡胶补强炭黑对耐磨性能带来的负面影响。由此可见, 航空轮胎胎面配方以顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶
8、为主, 可以提高硫化胶的耐磨性能 (比如 DIN 磨耗) , 降低滞后损失 (100回弹性) , 但是, 带来的挑战性难题是需要解决未硫化胶的加工性能不佳的问题。因此, 在本发明中要改变以往航空轮胎胎面胶配方设计的经验, 创新设计理念。在本发明中, 关注的重点是提高航空轮胎胎面硫化胶的耐磨性能 (比如, DIN磨耗) 和降低滞后损失 (100回弹性和 tan 值) , 同时, 保证未硫化胶料具有合适的加工性能, 表面相对平滑的未硫化胎面胶部件 (比如, 胎面胶条) , 使其表面缺陷最小化, 满足航空轮胎生产过程中的贴合、成型和硫化等各个工序的工艺要求。航空轮胎的“行驶面”一词, 除非另有说明,
9、 在这里是指设计用于与地面接触的胎面外表面。在本发明中, 除非另有说明, 这里的“橡胶”和“弹性体”两个名词可以互换使用。术语“胶料”、“混炼胶”和“填充胶料”在本文中可以互换使用, 是指与各种配合剂或其它材料混合或混炼的“橡胶”。这些术语和名词在橡胶混炼和橡胶配合工艺领域尽人皆知。在这个工艺领域具有“硫化”含义的“cure”和“vulcanize”两个词, 如果没有特殊说明可以互换使用。本专利描述中的“质量份”是指每 100 质量份橡胶或弹性体中, 添加某种材料所占的质量份数。文中所述的顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶的数均分子量 (Mn) 和重均分子量 (Mw) , 可以用凝胶渗透色谱仪 (G
10、PC) 进行检测, 这是一个在现有分析技术中普遍使用的方法。弹性体的不均匀性指数, 以顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶为例, 是它的重均分子量 (Mw) 与数均分子量 (Mn) 的比值, 即 Mw/Mn。相对较低的不均匀性指数 (Mw/Mn 在 1.5/12.5/1 范围内) 表明相对的分子量分布较窄。较大的不均匀性指数 (在 3/15/1 范围内) , 表明重均分子量 (Mw) 与数均分子量 (Mn) 之间的差异较大, 相对的分子量分布较宽。2 概述和实施本发明根据本发明, 在航空轮胎胎面胶配方中, 以 100 质量份橡胶为基准, 各种主要材料的配比如下:(A) 二烯系弹性体(1) 专用顺式 1
11、, 4-聚丁二烯橡胶 5595 质量份, 其微观结构中顺式 1, 4-异构单元占 96%99%;反式 1, 4-异构单元占 0.1%1%;1, 2-乙烯基异构单元占 1%3%;数均分子量 (Mn) 在 75 000150 000 范围内, 属于顺式 1, 4-聚丁二烯弹性体中相对较低的数均分子量;不均匀性指数 (Mw/Mn) 在 3/15/1 范围内, 这一不均匀性指数相对较高, 表明重均分子量 (Mw) 与数均分子量 (Mn) 之间的差异很大。(2) 顺式 1, 4-聚异戊二烯橡胶 545 质量份, 可以选择使用天然橡胶或合成顺式 1, 4-聚异戊二烯橡胶。(3) 共轭二烯系丁苯橡胶 020
12、 质量份, 215 质量份更好, 可以是乳液聚合丁苯橡胶, 或者是溶液聚合丁苯橡胶。(B) 20120 质量份并用补强填充剂:(1) 粒状沉淀法白炭黑约 1060 质量份。(2) 橡胶补强炭黑约 1060 质量份, 按 ASTM D 2414 方法检测的 DBP 吸油值为约 60160 cc/100g, 按 ASTM D 1510 方法检测的吸碘值为约 70130 g/kg, 最好是约 70100 g/kg。(C) 偶联剂偶联剂分子结构中一部分官能团与沉淀法白炭黑表面的羟基 (比如硅醇基团) 发生反应, 而另一不同部分则与二烯系弹性体相互作用。依据本发明, 上述航空轮胎胎面胶采用硫黄硫化体系,
13、 硫化胶的物理性能和优先取值范围如下:(1) 相对耐磨性能约小于 80, 在约 2080 范围内 (ASTM D 5963 方法, 10N 力作用下的相对体积损失值) ;(2) 100下的回弹性, 约 45%70% (ASTM D-53512 方法) ;(3) 伽维式 (Garvey) 挤出未硫化胶质量等级, 目测边缘质量等级为 7 级或更好, 比如 79 级, 表面质量等级为 B 级或更高, 比如 A 级或 B 级 (参照 ASTM D-2230-96 方法) ;(4) 胎面胶在 100、应变 10%、频率 1 Hz 条件下的 tan 值最好是约0.070.17;(5) 硫化胶 300%定伸
14、应力的理想取值范围是约 712 MPa (ASTM D-412 方法) ;(6) 硫化胶在 100、应变 10%、频率 1 Hz 条件下的储能模量 (G) 最好是约7502 000 k Pa;(7) 上述硫黄硫化胶在 100下的英斯特朗撕裂强度的理想取值范围为约100400 N。实际上, 本专利使用的专用顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶可以用美国 5, 451, 646号专利列举的方法制备, 即在催化剂作用下, 1, 3-丁二烯单体在有机溶剂中进行溶液聚合。催化剂可以是有机镍或有机钴化合物、有机铝化合物、含氟化合物和对位苯乙烯二苯胺等。这样的催化剂成分由辛酸镍、三异丁基铝、氟化氢和对位苯乙烯二苯胺
15、等组成。本专利专用的顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶无需过多的试验就可以制备完成。前面提到的普通顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶, 其分子量高, 不均匀性指数低 (为1.5/12.5/1) 。与此类普通顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶相比, 专用顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶具有相对较宽的不均匀性指数 (Mw/Mn 在 3/15/1 范围内) 。以顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶作为橡胶配方中的主要弹性体组分而不是次要弹性体组分时, 专用顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶将会提高未硫化胶的加工性能, 挤出加工型胶部件的表面相对平滑, 改善效果明显。此外, 专用顺式 1, 4-聚丁二烯橡胶分子结构中, 含有一定数量的独
16、特的接枝聚合链。在本发明的进一步研究工作中, 需要在配方中使用低生热的橡胶补强炭黑。低生热橡胶补强炭黑在起到补强作用的同时, 可在一定程度上相对减少补强橡胶的滞后生热。为了达到这一目的, 橡胶补强炭黑应满足前面提到相对较窄的DBP 吸油值和吸碘值特性指标要求。要求在相对较窄的 DBP 吸油值范围内。通常认为 DBP 吸油值可以表征炭黑的补强特性, 在某种程度上, DBP 吸油值越高, 对航空轮胎胎面胶中的共轭二烯系橡胶补强的效果越好, 在现有技术领域对此结论已经形成共识。要求在炭黑相对较窄的吸碘值范围内。吸碘值表征炭黑的比表面积和炭黑的粒度。在某种程度上, 吸碘值越高, 炭黑颗粒的比表面积越大
17、, 炭黑的粒度越小。粒度较小的炭黑, 对二烯系橡胶的抗撕裂性能和耐磨性能提升效果更好, 但是, 橡胶体系的内部生热增大, 温度上升速度加快, 这也是现有技术已经证明了的事实。因此, 超出我们前面规定的较窄的 DBP 吸油值和吸碘值范围之外的炭黑, 在本发明的航空轮胎配方中不允许使用。按照 ASTM 标准的规定, 各种橡胶补强炭黑的名称和相对应的 DBP 吸油值以及吸碘值, 在范德比尔特橡胶手册1978 年版的第 417 页中有相关的说明, 本发明以此作为参考。在本发明应用的材料中, 人工合成的无定形白炭黑 (比如沉淀法白炭黑) , 是由沉淀法二氧化硅的聚集体组成, 其中含有沉淀硅铝酸盐, 是二
18、氧化硅和金属铝的共沉淀物。这样的沉淀法白炭黑, 其生产制造技术已经很成熟。通常在硫酸钠或其它电解质存在的条件下, 向硅酸盐基础溶液 (比如硅酸钠的氢氧化钠基础溶液) 加入酸溶液 (例如盐酸或硫酸) , 通过控制盐酸或硫酸的加入, 就可以制得沉淀法白炭黑。首先, 在这个过程中形成胶体二氧化硅颗粒, 很快凝聚形成初始颗粒的聚集体, 然后通过过滤收集沉淀物, 用水或水溶液冲洗过滤得到的滤饼, 再经过干燥处理, 得到最终的沉淀法白炭黑。这种制备沉淀法白炭黑的方法, 以及在此基础上的改进方法, 是该领域现行的通用方法。本发明橡胶配方中使用的沉淀法白炭黑, 最理想的是通过硅酸盐溶液 (比如硅酸钠溶液) 酸
19、化处理制得的二氧化硅聚集体, 这种方法制备的白炭黑, 含有少量铝和二氧化硅的共沉淀物。白炭黑通常用 BET 比表面积进行表征, 是使用氮气测试的比表面积, 理想的BET 比表面积是约 40600 m/g, 最佳的取值范围为约 50300m/g。测试 BET 比表面积的方法请参见美国化学协会杂志的 1930 年第 60 卷第 304 页的介绍。白炭黑也可以用邻苯二甲酸二丁酯 (DBP) 吸油值进行表征, 取值范围一般是约50400cm/100g, 常用的白炭黑 DBP 吸油值范围为约 100300 cm/100g。在本发明中可以使用从市场上可以买到的各种沉淀法白炭黑商品, 这里仅是举例而不局限于
20、使用如下产品:比如, PPG 工业公司生产的 Hi-Sil 品牌中的 Hi-Sil 210 和 Hi-Sil 243 等白炭黑品种;罗地亚 (Rhodia) 公司生产的 Zeosil 1165MP 和 Zeosil 165GR 两个牌号白炭黑;J.M.Huber 公司生产的 Zeopol 8745和 Zeopol 8715 牌号的白炭黑;德固萨公司生产的 VN2、VN3、Ultrasil 7005 和其它牌号的白炭黑等, 这些都是沉淀法白炭黑, 具有补强弹性体的作用。在含有白炭黑的橡胶配方中, 通常使用偶联剂增强白炭黑的补强作用。常规的偶联剂分子由两部分功能不同的结构组成, 其中的一部分官能团
21、与沉淀法白炭黑表面的羟基基团反应, 而另一部分基团与二烯烃类弹性体材料相互作用。在实际应用中, 偶联剂可以是下列产品的任意一种:(A) 双- (3-三烷基甲硅烷基烷基) 多硫化物, 比如双- (3-三乙氧基硅烷基丙基) 多硫化物, 这类多硫化物的多硫桥键一般由平均 24 个硫原子相连, 最佳情况是由平均 22.6 个硫原子相连, 或者平均 3.44 个硫原子相连。(B) 由平均 22.6 个硫原子相连形成多硫桥键的双- (3-三乙氧基硅烷基丙基) 多硫化物可与多硫桥键由平均 3.44 个硫原子相连的双- (3-三乙氧基硅烷基丙基) 多硫化物并用。这里所说的由平均 22.6 个硫原子相连形成多硫
22、桥键的双- (3-三乙氧基硅烷基丙基) 多硫化物 (不包括平均 34 个硫原子相连的多硫桥键的多硫化物) , 首先与没有添加硫黄和促进剂的橡胶混合物混合, 混合后的混炼胶再与这里所说的多硫桥键由平均 3.44 个硫原子相连的双- (3-三乙氧基硅烷基丙基) 多硫化物混合, 此时应添加硫黄和至少一种硫化促进剂同时混炼。(C) 巯基有机烷氧基硅烷的通用结构如分子式 (1) 所示:式中:X 是从卤族元素 (即氯基团或溴基团, 最好是氯基团) 和从烷基基团选择的基团。烷基基团一般含有 116 个碳原子, 最好是含有 14 个碳原子的烷基基团, 即最好是甲基、乙基、丙基 (比如正丙基) 和丁基 (比如正
23、丁基) 基团;R 7是含有 118 个碳原子的烷基基团, 通常是含有 14 个碳原子的烷基基团, 理想的选择是甲基和乙基, 但是更倾向于乙基;R 8是含有 116 个碳原子的烯烃基基团, 最好是含有 14 个碳原子, 其中优选丙烯基;n 是平均数, 范围从 0 到 3, 最好是 0, 在这种情况下 n 是 0 或者是 1;每个分子结构中的 (R 7O) 部分, R 7可以相同, 也可以不同。(D) 符合通用结构分子式 (1) 的巯基有机烷氧基硅烷, 它的巯基基团往往会被分子中的一部分基团所环绕, 但是, 当加热胶料使其达到较高的温度时, 巯基基团就会显露出来。有代表性的巯基有机烷氧基硅烷的例子
24、很多, 比如, 巯基丙基三乙氧基硅烷、巯基丙基三甲氧基硅烷、巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、巯基丙基甲基二乙氧基硅烷、巯基丙基二甲基甲氧基硅烷、巯基乙基三乙氧基硅烷、巯基丙基三丙氧基硅烷、巯基丙基乙氧基二甲氧基硅烷、巯基丙基乙氧基二异丙氧基硅烷、巯基丙基乙氧基二十二烷氧基硅烷和巯基丙基乙氧基二十六烷氧基硅烷等。巯基有机烷氧基硅烷可以是上述的任意一种结构形式。巯基有机烷氧基硅烷中, 有代表性的硅烷偶联剂是 GE 有机硅公司生产的 NXT 硅烷, 该偶联剂呈液态, 分子结构是 3-正辛硫醇-1-丙基三乙氧基硅烷。在橡胶配方中, 偶联剂可以单独添加, 但通常情况是预先与沉淀法白炭黑混成复合材料, 然后以复
25、合材料的形式与弹性体材料混合。这里所说的沉淀法白炭黑, 或者至少是一部分上述白炭黑, 在加入弹性体材料之前可以进行预处理, 预处理白炭黑使用的偶联剂包括:(A) 通用结构分子式 (2) 所示的烷基硅烷;(B) 双- (3-三乙氧基硅基丙基) 多硫化物, 多硫交联桥键中平均有 24 个硫原子相连;(C) 巯基有机烷氧基硅烷, 特指通用结构分子式 (1) 所代表的封端基团为有机烷氧基硅烷的偶联剂;(D) 具有通用分子式 (1) 所示的烷基硅烷与双- (3-巯基丙基三乙氧基硅烷) 多硫化物 (多硫交联桥键中平均具有 24 个硫原子数相连) 并用;(E) 具有普通分子式 (2) 的烷基硅烷与具有普通分
26、子式 (1) 的巯基有机烷氧基硅烷并用。这里所说的具有普通分子式 (1) 的烷基硅烷用下式 (2) 表示:式中:R 6是烷基基团, 碳原子数为 118 个, 最佳碳原子数是 14 个;n 是 13 的值;X 是从卤族元素基团 (最好是氯基团) 选择的基团以及从甲氧基和乙氧基 (最好是乙氧基) 选择的烷氧基基团。对白炭黑进行预处理的重要目的是, 减少或消除白炭黑与弹性体混炼时混炼胶中的乙醇产生量, 乙醇是在橡胶混炼过程中添加的偶联剂与白炭黑表面的羟基 (例如硅醇基) 发生反应而生成的。在实际应用中, 橡胶配方中使用的橡胶补强炭黑, 其吸碘值 (ASTM D-1510 测试方法) 应在约 7013
27、0 g/kg 范围内, 最佳范围是约 70100g/kg;DBP 吸油值 (ASTM D 2414 测试方法) 的范围是约 60160 cc/100g。有代表性的橡胶补强炭黑的吸碘值和 DBP 吸油值可按照 ASTM 标准方法测定, 该标准方法可在范德比尔特橡胶手册1990 年第 13 版中的第 416417 页查到。实际上, 制备胶料需要至少先后两个分开且独立的密炼机混炼阶段, 首先, 二烯系弹性体与炭黑和/或白炭黑按顺序进行混炼, 可以在一个混炼阶段完成, 也可以分两段混炼;在最后一段混炼中, 在前面混炼完成的胶料中加入硫化剂, 在低温且相对较短的时间内混炼均匀。在传统的混炼过程中, 每一
28、阶段混炼完成后, 需要将混炼胶排出密炼机, 冷却到 40以下, 一般是 2040, 然后才能再次加入到密炼机内进行下一阶段的混炼。航空轮胎的胎面胶通常是采用挤出方法将混炼胶挤出, 形成规定形状的未硫化胎面型胶部件, 比如挤出规定轮廓的胎面未硫化胶条, 形成轮胎行驶面的胎面胶层, 如果胎面胶是由冠部橡胶层和基部橡胶层两层结构组成, 则需要复合挤出形成冠部橡胶层和基部橡胶层, 基部橡胶层位于冠部橡胶层下方。这样的胎面成型技术是现行的成熟方法。众所周知, 轮胎是由众多型胶部件组合成型的制品, 在组合成型后, 将未硫化的生胎胚放在规定的模具中, 在高温 (比如 140180) 和高压条件下进行硫化,
29、即可得到成品轮胎。该技术是轮胎制造的通行方法。在现行技术条件下, 加工混炼胶要通过加入硫黄硫化体系的各种通用添加剂, 比如硫化助剂系列的硫黄、活化剂、防焦剂和促进剂;加工助剂系列操作油;包括增粘树脂在内的各种树脂、白炭黑、增塑剂、填充剂、颜料、脂肪酸、氧化锌、防护蜡、抗氧化剂、抗臭氧剂、塑解剂、炭黑之类的补强材料。要根据硫化胶的用途和硫化的弹性体材料不同设计不同的橡胶配方, 有选择性地使用上述添加剂, 而且每种材料都有常用剂量的限制。硬脂酸作为脂肪酸类添加剂的典型代表, 用量一般为约 0.53 质量份;氧化锌的标准用量为约 15 质量份;防护蜡的配比用量是约 15 质量份, 而且通常使用的是微
30、晶蜡;塑解剂的标准用量为约 0.11 质量份, 常用主要是五氯硫酚类和二苯甲酰氨基二苯基二硫化物类塑解剂。弹性体的硫化过程是在硫黄类硫化剂存在的条件下发生的。适用的硫黄类硫化剂包括元素硫 (游离硫黄) 或者给硫配体硫化剂, 比如胺基二硫化物、聚合多硫化物或者硫黄与烯烃的加成化合物。本发明优先选用的硫黄类硫化剂是元素硫。在现行技术中, 硫黄类硫化剂的正常用量为约 0.54 质量份, 在某些特殊情况下, 最高可以使用到约 8 质量份, 然而优选的用量为约 0.752 质量份。促进剂的作用是控制硫化过程的时间和/或温度。在一个具体的实施方案中, 可以使用单一促进剂体系, 即只有主促进剂。主促进剂的用
31、量一般为约 0.55 质量份, 优选的用量是约 0.84 质量份。在另一个具体实施方案中, 可以并用主促进剂和助促进剂。助促进剂的用量相对较少, 一般为约 0.053 质量份, 起到活化硫化体系和改善硫化胶性能的作用。并用促进剂对最终硫化胶的性能产生协同效应, 在某种程度上并用促进剂比单独使用任意一种促进剂效果都会更好。此外, 配方中还可以使用迟效促进剂, 这种促进剂不会受到正常加工过程中的温度影响, 但是在常规的硫化温度下会产生满意的硫化效果。硫化体系中还可以使用防焦剂。适合在本发明中使用的促进剂类型有胺类、二硫化物类、胍类、硫脲类、噻唑类、秋兰姆类、次磺酰胺类、二硫代氨基甲酸盐类和黄原酸盐
32、类。优选使用的主促进剂是次磺酰胺类促进剂。如果使用助促进剂, 可以选用胍类、二硫代氨基甲酸盐类或秋兰姆类促进剂。胶料的混炼可以通过前面提到的分段混炼加工完成。各种配合剂分别在先后不同的混炼阶段加入, 或者在母炼胶混炼阶段混入, 或者在终炼阶段加入。硫化剂一定是在终炼阶段加入, 这一阶段通常称为“成品”阶段或“最终”混炼阶段, 在这个阶段的混炼温度和最终排胶温度远远低于前面的母炼胶混炼阶段。“母炼胶”混炼阶段和“终炼胶”混炼阶段是行业内通用的术语。图 1 是以图表形式描述橡胶补强炭黑胶体的性质;通过附图 (图形化表示) 有助于更好地理解本发明。图 1 炭黑胶体性质 下载原图在图 1 中, 本发明
33、可以使用的橡胶补强炭黑图示于矩形框 A 内, 优先选用的橡胶补强炭黑图示于矩形框 B 中, 矩形框 B 是从矩形框 A 内划分出来的一部分。矩形框 A 中具有邻苯二甲酸二丁酯 (DBP) 吸油值为 60160 cc/100g, 吸碘值为 70130 g/kg, 被称为中粒度橡胶补强炭黑。根据 ASTM 的炭黑品种定义, 矩形框 A 内有示范性和起到说明作用的橡胶补强炭黑有 N220、N299、N326、N330 和 N347 等。本发明选择使用的橡胶补强炭黑有ASTM 定义的 N200 和 N300 两个系列产品, 属于中粒度和中等比表面积的炭黑。具有位于矩形框 A 以外的 DBP 吸油值和吸
34、碘值的橡胶补强炭黑在本发明的航空轮胎胎面胶配方中不选择使用。根据 ASTM 的定义, 具有矩形框 A 以外性能的橡胶补强炭黑的比表面积过高或过低, 其中有代表性的炭黑品种, 比如 N110 炭黑, 是粒度小、比表面积大的炭黑品种, 而 N550、N660 和 N990 炭黑是属于粒度大、比表面积小的炭黑品种。矩形框 B 包括在矩形框 A 内, 包含了非常窄范围的中粒度和中等比表面积的橡胶补强炭黑, 包括 N347、N326 和 N330 等炭黑, DBP 吸油值范围为 60160 cc/100g, 吸碘值范围更窄, 在 70100 g/kg 范围内, 不包括补强作用更高的N220 和 N299 炭黑, 这两种炭黑吸碘值较高, 用于航空轮胎胎面橡胶配方中容易使橡胶的内部生热提高。(未完, 待续)
