1、第5期 周 胜偶联剂预分散混合母料RSiB在航空轮胎胎面胶中的应用研究 l7 偶联剂预分散混合母料 RSiB在航空轮胎胎面胶中的应用研究 周 胜 (中橡集团曙光橡胶工业研究设计院，桂林541004) 摘要：研究了偶联剂预分散混合母料RSiB在航空轮胎胎面胶中的应用，并与普通型偶联剂Si69(液态)进行对比。试验 表明，在含沉淀法白炭黑的轮胎胎面胶中用偶联剂预分散混合母料RSiB代替普通液态Si69偶联剂，可提高偶联剂在胶料中 的分散性，得到的胶料损耗角正切值较低，胶料的300定伸应力、耐疲劳性能和耐磨性得到改善；该胶料用于航空轮胎，轮胎 动态静态性能达到原配方和标准要求。 关键词：预分散混合母
2、料；偶联剂；航空轮胎；胎面胶；分散性 为提高航空轮胎胎面抗刺穿能力和抗撕裂性 能，沉淀法白炭黑作为一种主要补强剂部分代替 普通炭黑或大量配合是近几年的一大变化。为获 得良好的加工性及耐磨耗性和更好的动态性能， 需加入一定量的硅烷偶联剂，如双(3一三乙氧基 硅烷丙基)四硫化物(Si69)，以进一步增加聚合物 与填充剂间的相互作用及降低填充剂与填充剂间 的相互作用。 Si69最初由迪高沙公司开发与推广，正是Si69 的发现，才确立了沉淀法白炭黑作为主要补强剂 在轮胎中的地位，甚至被称为轮胎发展史的一场 革命。添加白炭黑和Si69后，轮胎胎面表现出滚 动阻力低、湿地抓着力强、耐磨耗的优异性能，所 以
3、沉淀法白炭黑和Si69在轮胎中的应用越来越受 到重视。Si69为液状化合物，为便于混炼时易分 散和加工方便，国外特将Si69加工成炭黑的混合 母料出售，如迪高沙公司生产的产品XSOS和XS0 等。国内Si69主要还是以液体形式提供。据介 绍，国内率先开发的预分散Si69的炭黑混合母料 RSiB达到了国外先进水平。本文讨论了Si69 预分散炭黑混合母料RSiB偶联剂代替液体偶 作者简介：周胜，男，广西博白人，中橡集团曙光橡胶工业研 究设计院高级工程师，从事轮胎及橡胶制品的配方研究设计及工 艺管理工作。 联剂Si69在航空轮胎胎面胶的应用情况。 1实验 11主要原材料 硅烷偶联剂RSiB，南京曙光
4、化工总厂产品； NR，1#烟片胶，印尼产品；合成橡胶(SBR、BR等)， 吉林化学工业公司产品；白炭黑，南昌产品；偶联 剂WD一40，武汉大学化工厂产品；其它均为橡胶 工业常用原材料。 12试验配方 试验配方为：生胶100；偶联剂RSiB 44； 氧化锌5；硬脂酸2；防老剂3；炭黑+白炭黑52； 芳烃油7，硫黄18；促进剂16；含胶率为564。 生产配方的偶联剂用WD一40，用量为22，其余组 分均与试验配方相同。 13试验仪器 Rhemeter 100型硫化仪，孟山都公司产品； TENsoM 10高速电子拉力机，孟山都公司产 品；XHM一140密炼机，大连橡胶机械厂产品；PL一 140疲劳试
5、验机，上海中艺机器厂产品；YS一25压 缩疲劳试验机，上海非金属材料厂产品；XI_BQ 平板硫化机，浙江湖州宏图机械有限公司产品； RPA 2000橡胶加工分析仪，美国阿尔法公司产品； 航空轮胎动态模拟试验机，太原重型机械厂。 维普资讯 http:/ 18 现代橡胶技术 2003年第3o卷 14胶料制备 小配合试验在XK一160型开炼机上进行，胶 料混炼工艺如下：Nil(已塑炼)+合成胶一炭黑+ 白炭黑+偶联剂一活化剂、防老剂一芳烃油一硫 黄、促进剂一下片。 大配合试验在XHM一14020型密炼机上进 行，胶料混炼采用三段混炼。一段混炼工艺：NR (已塑炼)+合成胶一白炭黑+偶联剂+炭黑一芳
6、烃油一下片；二段混炼工艺：一段混炼胶一活化 剂、防老剂一下片；三段混炼工艺：二段混炼胶一 硫黄、促进剂一下片。 15性能测试 硫化胶的物理性能按国家相关标准测试；航 空轮胎动态性能按国军标GJB108B一98的要求进 行试验。 胶料动态性能由RPA 2000橡胶加工分析仪 测得，动态力学性能与轮胎滚动阻力有密切关系， 6o损耗角正切值(ta )较小者，其滚动阻力也 小。 2结果与讨论 21化学分析 预分散Si69混合母料RSiB偶联剂的化学 分析结果见表1。从表1可见，偶联剂RSiB的 化学性能达到指标要求。 表1偶联剂RSiB的化学分析结果 22偶联剂RSiB的基本特性 偶联剂RSiB是Si
7、69与N330炭黑按1：1比 例制成的预分散混合母料，产品外观为黑色颗粒， 便于手动和自动称量。由于采用了预分散的混合 技术，所以RSiB偶联剂的分散性很好，可克服 原先使用的Si69(液态)在混炼时其液滴易被其他 配合剂吸附而不易分散的情况。而对混炼条件要 求又相当苛刻的含白炭黑胶料来说，偶联剂的良 好分散相当重要。 胎面胶中配合白炭黑，可使轮胎具有低的滚 动阻力和好的湿路面防滑性能而耐磨性不降低。 这种白炭黑的效果是通过加入一定量硅烷偶联剂 Si69而获得。Si69可进一步增加聚合物与填充剂 间的相互作用及降低填充剂与填充剂间的相互作 用。偶联剂RSiB中含有Si69，且容易分散，因而 这
8、种作用更明显。 23小配合试验 小配合试验结果见表2。从表2可见，用偶联 剂预分散混合母料RSiB代替液态Si69使用，胶 料的硫化特性和加工安全性基本不变，胶料的损 耗角正切(tan )值降低，硫化胶的300定伸应力 和撕裂强度提高、耐疲劳性能及耐磨性和耐老化 性能得到改善，这是由于偶联剂得到充分分散的 缘故。 表2小配合试验结果 24大配合试验 大配合试验胶料采用三段混炼工艺，胶料性 能见表3。而从表3可看出，大配合试验胶料的物 维普资讯 http:/ 第5期 周胜偶联剂预分散混合母料RSiB在航空轮胎胎面胶中的应用研究 19 理性能与小配合结果基本上相同。混炼时，试验 胶料成团性好，胎面
9、压出热炼供胶正常，压出的胶 片光滑，无气泡和烂边现象，胎面成型和硫化工艺 也正常。这表明用偶联剂预分散混合母料RSiB 代替液态Si69使用的工艺是可行的，由于偶联剂 中的Si69得到了很好分散，增加了聚合物与填充 剂间的相互作用并降低填充剂与填充剂间的相互 作用，因而胶料性能比含液态Si69的胶料高。 表3大配合试验物理性能结果 项目 生产配方 试验配方 硫化仪数据(138) 玎L(Nm)06 05 MHL(Nm) 35 35 homin 10 10 min 31 32 l2o焦烧时间min 54 50 硫化胶性能(138aOmin) 邵尔A型硬度度 72 73 300定伸应力MPa 151
10、 l58 拉伸强度MPa 274 27 扯断伸长率480 490 扯断永久变形 30 28 撕裂强度kNm 143 140 回弹性 33 34 6otan8 0125 0113 阿克隆磨耗m31611on 0210 O200 压缩疲劳温升 23 23 屈挠龟裂万次级 302，303，303 303，303，305 伸张疲劳寿命历次 456 513 10024h老化后 拉伸强度MPa 226 23 扯断伸长率 330 340 邵尔A型硬度度 77 76 25成品轮胎性能 为进一步考察混合母料RSiB偶联剂的性 能，将试验配方作为胎面胶试制成航空轮胎，并按 GJB108B一98(军用航空轮胎试验方
11、法的技术条 件进行动态模拟试验和轮胎成品胎面胶解剖试 验，各项试验结果达到标准要求，并达到了生产配 方的水平，有的性能还有一定的改善，这说明在含 白炭黑胶料中用混合母料RSiB偶联剂代替通 常使用的偶联剂Si69(液态)是可行的。解剖后胎 面胶性能见表4。 表4轮胎成品胎面胶试验物理性能结果 3结论 (1)偶联剂预分散混合母料RSiB是偶联剂 Si69与炭黑的混合物，其作用与偶联剂Si69相同， 但较液态Si69偶联剂容易在胶料中分散，易于保 存，且计量操作方便，混炼时不易被其它配合剂吸 附，因而分散性较好。 (2)偶联剂预分散混合母料RSiB代替液态 偶联剂Si69，胶料硫化特性及加工安全性几乎无 变化，硫化胶的300定伸应力、撕裂强度、耐屈挠 龟裂、伸张疲劳寿命、耐磨性和耐热老化性能等均 有提高或改善。 (3)偶联剂预分散混合母料RSiB可直接代 替液态Si69在配方中使用，即用2份RSiB代替 1份Si69，其它无需调整。 维普资讯 http:/
