白炭黑和炭黑在轮胎胎面胶配方中的比较

白炭黑和炭黑在轮胎胎面胶配方中的比较 N. Kobayashi等著　谭向东编译　涂学忠校 　　摘要　首先,我们通过比较 SBR 炭黑和 SBR白炭黑硫化胶的各种物理性能,研究了 SBR 炭黑硫化 胶的滚动阻力[ t g�( 50℃, 15Hz) ]和耐湿滑性[ t g�( 0℃, 15Hz ) ]的实验室指标是否也适用于 SBR 白炭黑 硫化胶。SBR 白炭黑硫化胶的移动因子( logaT )、t g�值( 0℃, 15Hz) 以及摩擦系数 �值对温度的依赖关 系几乎与 SBR 炭黑硫化胶的相同。因此,我们决定将这些指标用作 SBR白炭黑硫化胶性能实验室试验 的量度。接着,我们研究了 SBR 的微观结构及其改性方法对 SBR 白炭黑硫化胶的这些指标和蓝朋 (L amb ou rn)磨耗性能的影响。苯乙烯含量及玻璃化温度( T g )对 t g�( 50℃, 15Hz)和蓝朋磨耗性能有影 响。分批聚合溶液丁苯橡胶( S-SBR)的 t g�( 50℃, 15Hz )比乳液丁苯橡胶( E-SBR)和连续聚合 S-SBR 低。T g 对 0℃, 15Hz时的 t g�具有显著影响。在 SBR 白炭黑硫化胶中未观察到改性方法对物理性能的 影响。这是 SBR白炭黑硫化胶和 SBR炭黑硫化胶的主要差别。通过 S (动态应变振幅) , G′(动态贮存模 量)和 t g�( 150℃)可以解释 SBR白炭黑硫化胶的滚动阻力为何较低。 　　滚动阻力和耐湿滑性主要取决于轮胎胎 面胶的滞后性能。近年来,这两种性能的平衡 已得到了一定的改善。填充炭黑的普通轮胎 胎面胶的滚动阻力指标为约在 50℃, 10～ 20Hz 时的 tg�,耐湿滑性指标为约在 0℃, 10 ～20Hz时的 tg�。最近,填充白炭黑的轮胎胎 面胶由于可以降低滚动阻力, 已引起了人们 的注意。相应地,我们通过比较 SBR 白炭黑 硫化胶和SBR炭黑硫化胶的各种物理性能, 研究了以上填充炭黑硫化胶的滚动阻力和耐 湿滑性指标是否也适用于填充白炭黑硫化 胶。结果表明, SBR 白炭黑硫化胶的这两种 性能指标和 SBR 炭黑硫化胶的相同。 下面我们用这些指标和蓝朋磨耗来评价 SBR 的几种改性方法和微观结构对 SBR 白 炭黑硫化胶这两种性能和蓝朋磨耗性能的影 响。 1　实验 胶料配方如表 1 所示, 研究所用聚合物 的特性数据见表 2。 采用与以前文献 [ 1, 2]中的相同方法对改 性 SBR 进行制备、检定、配合及硫化。采用 蓝朋磨耗试验机(滑动率为60% )测定硫化 表 1　SBR胶料配方 份　 组　分 配方 1 配方 2 SBR 100 100 炭黑 N330 45 5 白炭黑( AQ) 0 40 硅烷偶联剂 Si691) 0 3. 2 氧化锌 3 3 硬脂酸 2 2 Nocrac 810N 2) 1 1 Nocceler DM 3) 1. 2 1. 2 Nocceler D4) 0 1. 5 硫黄 1. 5 1. 5 　　注: 1)双[ 3-三乙氧基甲硅烷基丙基]四硫烷; 2) N-苯基 -N′-异丙基-对苯二胺; 3)二硫化二苯并噻唑; 4)二苯胍。 胶的磨耗性能。采用 Stanley 便携式耐湿滑 性试验机测定硫化胶的摩擦系数 �。动态性 能测定采用Ⅱ型流变动态 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 仪在- 60～ 80℃, 0. 08～80Hz及 2%动态应变条件下进 行。采用 AST M 规定的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 试验方法测定硫 化胶的拉伸性能。 2　结果与讨论 采用 SBR-1研究 SBR白炭黑硫化胶滚 动阻力和耐湿滑性的实验室指标。沥青路面 温度与 SBR-1炭黑硫化胶和 SBR-1白炭黑 硫化胶的摩擦系数�的关系如图1所示。 348　　　　　　　　　　　　　　　　　　　轮　胎　工　业　　　　　　　　　　　　　1997 年第 17 卷 表 2　SBR 的特性数据 序号 改性剂 乙烯基含量/ % 苯乙烯含 量/ % T g / ℃ MV SBR-1 SnCl4 62 20 - 36 74 SBR-2 SnCl4 21 35 - 51 74 SBR-3 Ar-( NCO) n 18 30 - 63 48 SBR-4 T FAS 44 35 - 35 47 SBR-5 S iCl4 44 35 - 30 50 SBR-6 T FAS 43 36 - 23 41 SBR-7 SnCl4 32 5 - 79 60 SBR-8 SnCl4 45 10 - 64 73 SBR-9 SnCl4 57 15 - 48 61 SBR-10 T FAS 62 20 - 36 42 SBR-11 SnCl4 39 24 - 55 55 SBR-12 ABP 69 20 - 32 45 SBR-13 — 36 25 - 56 55 SBR-14 — 13 25 - 71 56 1500# — 18 23 - 55 52 　　注: 1)改性剂: R-( NCO) n—多官能异氰酸酯化合物, ABP—4, 4′-双-(二乙氨基) -苯甲酮, TFAS—三官能烷氧基 硅烷; 2) MV—ML ( 1+ 4 ) 100℃; 3) SBR-1～13—分批聚合 S-SBR, SBR-14—连续聚合 S-SBR; 4) 1500# —E-SBR。 图 1　沥青路面温度与摩擦系数的关系 □—炭黑硫化胶; �—白炭黑硫化胶 在试验温度范围内, 两种试样的 �值基本相 同。表 3 表明两种硫化胶的 tg�值 ( 0℃, 15Hz)也基本相同。据Wolf f等人报道,轿车 轮胎胎面胶在试验场试验的结果表明, 湿路 面牵引力和炭黑/白炭黑的并用比例无 关[ 3] 。因此 , 我们决定将0℃, 15Hz时的tg� 表 3　动态性能 t g� 白炭黑硫化胶 炭黑硫化胶 0℃ 0. 39 0. 41 50℃ 0. 077 0. 104 　　注:频率为 15Hz。 作为 SBR白炭黑硫化胶耐湿滑性的实验室 指标。 图 2(略)为各种温度下, SBR-1白炭黑 硫化胶的 tg�与角速度 关系的曲线图。图 3 为时间-温度相叠加的叠合曲线, 图 4 为 logaT 与温度关系的曲线图 [ 4, 5]。这两种硫化 胶的曲线十分相符。图 5是根据下面的WLF 方程式所得出的移动因子 logaT 与温度关系 的曲线: logaT = - C1( T - T r ) / C2 + T - T r ( 1) 　　式中 C1 和 C2为常数, T r ( - 20℃)为基 准温度。WLF 方程式适用于温度高于- 30℃ 的曲线。经计算, C1 和 C2 分别为 8. 85 和 1. 56, 所得到的 C1值与WLF 方程式的普适 常数( C1为 8. 86)非常吻合。我们采用上面的 logaT来叠加同种硫化胶的动态模量 logG′- log 的 曲 线 ( 见 图 6 )。两 种 硫 化 胶的log G′-log 曲线完好重叠。在 log aT 图 3　时间-温度相叠加的叠合曲线 注同图 1 349第 6 期　　　　　　　　谭向东编译 . 白炭黑和炭黑在轮胎胎面胶配方中的比较　　　　　　　　　　　 图 4　移动因子 logaT 对温度的依赖关系 注同图 1 图 5　白炭黑硫化胶的WLF 曲线图 - ( T - T r) / l ogaT = C 2/C 1 + ( T - T r) / C1; T r = - 20℃ 值较低范围内, SBR-1 白炭黑硫化胶的 logG′值比 SBR-1 炭黑硫化胶高, 这意味着 在较高温度范围内 SBR-1 白炭黑硫化胶的 G′值较高。轮胎行驶每周所产生的热能( H ) 用根据粘弹理论得出的方程式( 2)表示: H = S2G′tg�/ 2 ( 2) 式中　S——动态应变振幅。 图 7为室温下两种硫化胶的应力-应变 曲线。SBR-1白炭黑硫化胶的应力值比SBR 图 6　logG′叠合曲线 注同图 1 图 7　应力-应变曲线 1—白炭黑硫化胶, 2—炭黑硫化胶; 速度为 500mm·m in- 1,温度为 25℃ 炭黑硫化胶的高。根据这些结果,我们认为填 充白炭黑的轮胎胎面胶滚动阻力是由 50℃ 时的 tg�值和 G′值决定的。SBR白炭黑硫化 胶的 logaT, tg�( 0℃, 15Hz)和 �值对温度的 依赖关系基本和SBR炭黑硫化胶的相同。因 此我们决定将这些指标作为 SBR 白炭黑硫 化胶滚动阻力和耐湿滑性实验室试验的量 度。 350　　　　　　　　　　　　　　　　　　　轮　胎　工　业　　　　　　　　　　　　　1997 年第 17 卷 下面我们采用相同的指标和蓝朋磨耗来 评价 SBR的各种改性方法及其微观结构对 SBR 白炭黑硫化胶的这两种性能和耐磨性 能的影响。图 8为磨耗指数和玻璃化温度 T g 的关系图。E-SBR( 1500# )作为蓝朋磨耗试 验的标准试样。磨耗指数随着T g 的降低或苯 乙烯含量的增高而提高。图 9示出了 tg� ( 50℃, 15Hz)和 T g 的关系。tg�值 ( 50℃, 15Hz)随着玻璃化温度或苯乙烯含量的降低 而降低。苯乙烯含量比 T g 对 tg�( 50℃, 15Hz)的影响明显。在苯乙烯含量相同的情 况下进行比较, E-SBR ( 1500# )和连续聚合 的 S-SBR( SBR-14)的 tg�值( 50℃, 15Hz)比 分批聚合S-SBR高。图 10示出了 tg�( 0℃, 15Hz)和 T g 的关系。tg�( 0℃, 15Hz)主要取 决于 T g。在试验结果中(图 8～10)未观察到 不同改性方法对这些性能的影响,这是 SBR 白炭黑硫化胶和 SBR 炭黑硫化胶的主要区 别。但是表 4所示的各种试验 SBR中,锡改 性 SBR的胶料与生胶之间门尼粘度的差异 最小。这说明锡改性 SBR的加工性能优于其 它 SBR。 图 8　各种改性 SBR 磨耗指数与 Tg的关系 □—锡改性 SBR;○—异氰酸酯改性 SBR;△—T FAS改性 SBR; * —硅烷改性 SBR;▲—ABP 改性 SBR;●—未改性 SBR;■—E-SBR 1500# 。括号内为苯乙烯含量: 1—35% ; 2—20% ; 3—10% 图 9　各种改性 SBR的 tg�( 50℃ )与 Tg 的关系 注同图 8 图 10　各种改性 SBR 的 tg�( 0℃ )与 Tg 的关系 注同图 8 表 4　生胶与胶料门尼粘度的关系 序　号　　 改性剂 生胶门尼粘度 SBR-1 SnCl4 74. 0 SBR-3 Ar-( NCO) n 48. 0 SBR-5 SiCl4 50. 0 SBR-10 T FAS 42. 0 SBR-12 — 55. 0 1500# — 52. 0 3　结语 已查明 SBR白炭黑硫化胶的 logaT, tg� 值 ( 0℃, 15Hz)和 �值对温度的依赖关系与 351第 6 期　　　　　　　　谭向东编译 . 白炭黑和炭黑在轮胎胎面胶配方中的比较　　　　　　　　　　　 SBR 炭黑硫化胶基本相同。因此我们决定将 SBR 炭黑硫化胶的滚动阻力和耐湿滑性指 标作为 SBR 白炭黑硫化胶这些性能的指标。 但是在较高温度范围内, SBR 白炭黑硫化胶 的 G′值比 SBR 炭黑硫化胶高。因此我们断 定白炭黑填充的轮胎胎面滚动阻力是由 tg� 值( 50℃)和 G′值决定的。 随后我们用这些指标和蓝朋磨耗评价了 SBR 的各种改性方法及微观结构对 SBR 白 炭黑硫化胶这些性能及磨耗性能的影响。苯 乙烯含量和玻璃化温度对滚动阻力和磨耗性 能影响很大。在苯乙烯含量相同的条件下比 较这些 SBR 的 tg�值( 50℃, 15Hz) ,发现 E- SBR( 1500# )和连续聚合 S-SBR( SBR-14)的 滚动阻力比分批聚合 S-SBR 高。T g 对耐湿 滑性具有显著的影响。改性方法对白炭黑填 充的胎面胶这些性能并未产生明显的影响。 这是 SBR白炭黑硫化胶与 SBR炭黑硫化胶 的主要差异。然而, 锡改性 SBR 胶料与生胶 之间门尼粘度的差异比其它任何 SBR都小。 由此我们得出结论, 在试验所用的各种 SBR 中,锡改性 SBR的加工性能最好。- 参考文献(略) 译自“Ty re Tech. Asia′96”, No . 14 贵州轮胎厂轮研所改进子午线 轮胎胎面工艺性能 1995年贵州轮胎厂轮研所在分析一份 国外信息资料刊载的名牌轮胎解剖分析 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 中获悉一条颇有启发性的信息:合理调整配 方,既保证了轮胎质量, 又降低了生产成本。 据此, 轮研所将此项技术引进到前进牌子午 线轮胎的研制上。经多次试验,产品各项技术 指标均达到了要求。据1996年批量投产后的 试验和使用情况记载,改进工艺性能后的前 进牌轿车子午线轮胎胎面挤出尺寸稳定、胎 面光滑、断面无气孔、胎面半成品粘性好, 不 需加热处理便可直接用于成型。胎面磨耗性 能与原胶料胎面磨耗性能相差无几。与此同 时,轿车子午线轮胎每条可降低成本 6. 321 元,按 1996年生产 5 万条子午线轮胎计算, 全年可节省资金 31. 605万元。 (本刊讯) 轮胎气压监控器 美国《橡胶和塑料新闻》1996年 11月 18 日 32页报道: 车辆轮胎气压监控装置可能终于要走时 了,经过数年的试验后,汽车行业看来已准备 采用这种利用现有防抱死制动装置( ABS)或 防打滑装置( ASR)获得的数据来测定轮胎 欠压的装置。 将车轮转速测量值与轮胎弹性和气压相 关起来, 便可在轮胎跑气时报警。通过对 ABS/ ASR 软件稍加修改, 便可在跑气轮胎 成为真正问题之前将其识别出来。 丰田汽车公司最近宣布,它将在不久就 要在日本推出的 MarkⅡ型汽车上使用这种 装置。丰田与几家伙伴公司合作开发了这一 装置, 其中包括提供传感器的 Nippon Denso 公司。丰田宣称该装置不同于其它类似产品, 因为它可单独监控每个车轮轮胎的气压。 5年前住友橡胶公司的英国 SP 轮胎分 公司曾透露过类似的原理, 自那时以来它在 进行不断的研究开发活动。住友的跑气报警 装置( DWS)在轮胎气压下降 60Pa 时便向司 机报警, 该公司的工程师认为 60Pa 是一个 临界值。该公司宣布不久将在一些最近推出 的赛车和/或豪华轿车上安装这一装置。 大陆公司的气压监控装置正在研制中, 它根据 ABS/ ASR监控装置反馈数据来测定 轮胎气压。 (涂学忠译) 352　　　　　　　　　　　　　　　　　　　轮　胎　工　业　　　　　　　　　　　　　1997 年第 17 卷