首页 >> 技术服务 >> 技术论文 >> 绢云母粉在轮胎胶料中的应用研究

字号:   

绢云母粉在轮胎胶料中的应用研究

浏览次数: 日期:2010年2月3日 10:00

摘要: 对绢云母粉在轮胎胎侧胶和帘布胶中的应用进行小配合、大配合及成品性能检测。结果表明,绢云母粉活化后对胶料的老化性能、疲劳性能、半成品粘合强度、H 抽出力等性能有所改善,但焦烧时间和正硫化时间缩短;用添加10份活性绢云母粉的胎侧胶和内层帘布胶制得的轮胎成品性能达到国家标准要求。

关键词: 绢云母粉;填充剂;轮胎胶料;物理性能

引言: 近些年来,为改善胶料的工艺性能和降低成本,无机填充剂的开发与应用得到了相应的重视。对配方设计人员来说,如何在保证质量的前提下合理应用无机填充剂是一个很有意义的课题。绢云母粉由天然绢云母矿石研磨制得,具有优良的耐热性、耐酸碱性和耐磨性能,是一种价格低廉的补强填充剂。本研究对未活化和活化两种绢云母粉进行基本物理性能鉴定,并在胎侧和内层帘布胶中进行小配合、大配合试验及成品性能测试,以验证其在轮胎中的应用效果。

1 实验

1.1 原材料

    绢云母粉1#(未活化)和2#(活化);其余原材料均为橡胶工业常用原材料。

1.2 试验配方

    采用基本配方对绢云母粉与其它填充剂进行基本物理性能对比试验,并在胎侧胶和内层帘布胶内分别添加10份绢云母粉与正常生产配方进行小配合和大配合对比试验。

(1)基本配方:1#烟胶片 100;硫黄 2.5;促进剂CZ 1;氧化锌 5;硬脂酸 3;防老剂D 1;补强填充剂(变品种) 50。

(2)小配合试验配方:

①胎侧胶试验配方

    1:炭黑N330 30;炭黑N660 20;白炭黑 7;绢云母粉1# 10;其它配方组分及用量同生产配方。试验配方2:炭黑N330 35;炭黑N660 15;其它组分及用量同试验配方1。

②内层帘布胶:

    试验配方A:防老剂4010NA 1.5;炭黑N330 15;炭黑N660 20;绢云母粉1# 10;其它配方组分及用量同生产配方。

(3)大配合试验配方:

①胎侧胶试验

    配方3:炭黑N330 35;炭黑N660 15;白炭黑 7;绢云母粉2# 10;其它配方组分及用量同生产配方。

②内层帘布胶试验

    配方B:防老剂4010NA 1.5;炭黑N330 15;炭黑N660 20;绢云母粉2# 10;其它配方组分及用量同生产配方。

(4)生产配方:

①胎侧胶生胶 

    100;硫化剂 2.45;氧化锌 4.13;硬脂酸 3;软化剂 8;炭黑N330 30;炭黑N660 20;白炭黑 7;其它 15。

②内层帘布胶生胶 

    100;活化胶粉 6.44;硫化剂 2.88;氧化锌 5;硬脂酸 2;软化剂 4.5;防老剂RD 1.5;炭黑N660 28;炭黑N539 10;其它 3。

1.3 胶料混炼与性能测试

    基本物理性能测试和小配合试验采用1.7L本伯里密炼机进行混炼,硫黄在Φ150 mm开炼机上加入。

    胎侧胶大配合试验一段在PN370 密炼机上混炼(其主机和下辅机由意大利POMINIS.P.A.公司生产),二段(终炼)在XM140/20密炼机上进行。内层帘布胶大配合试验胶料在XM140/20密炼机上采用一段混炼法混炼。

    半成品和成品性能按国家标准进行测定。

2 结果与讨论

2.1基本物理性能对比

    采用基本配方对绢云母粉1#和2#、半补强炭黑(SRF)、超补强炭黑(SR5#)、平顶山塑胶填充剂—Ⅱ号(325目活化水云母,简称平顶山Ⅱ号)及碳酸钙的性能进行对比(见表1)由表1可知,绢云母粉具有一定的补强作用,与其它填充剂相比, 绢云母粉的回弹值最大,定伸应力和硬度仅次于半补强炭黑;拉伸强度和扯断伸长率略优于半补强炭黑,但逊于SR5#和平顶山-Ⅱ号;绢云母粉的撕裂强度最差,其活化后焦烧时间和正硫化时间缩短。

2.2 小配合试验

    将绢云母粉1#分别用于载重轮胎胎侧胶和内层帘布胶配方中,与正常生产配方进行对比试验。小配合试验结果如表2和3所示。

    从表2可以看出,在胎侧胶中直接加入10份绢云母粉1#的试验配方1,其硫化胶的拉伸强度、扯断伸长率、热老化性能和疲劳性能均有不同程度的下降,焦烧时间缩短,而300%定伸应力和硬度有所提高,10万次裂口增长得到改善。同时增大高补强炭黑N330 用量的试验配方2,其硫化胶的拉伸强度有所提高,但综合性能较试验配方1差。

    在帘布胶配方中,鉴于直接添加绢云母粉1#会对老化性能及强伸等性能产生不利影响,故调整了炭黑体系和防老化体系。结果表明,试验配方A 胶料的强伸性能与现生产配方相当,300%定伸应力和H抽出力略有下降,焦烧时间略短,老化性能和疲劳性能较好。

2.3 车间大配合试验

    车间大配合试验如表4和5所示。绢云母粉1#只在内层帘布胶中进行试验,胎侧胶则采用活性绢云母粉2#。

    从表4可以看出,与正常生产配方相比,胎侧胶试验配方3添加活化绢云母粉2#后,胶料的拉伸强度、300%定伸应力、硬度、扯断永久变形略有下降,焦烧时间缩短,10万次裂口增长较好,其它性能相当。在内层帘布胶配方中,大配合试验与小配合试验结果有较大出入,这可能是因为两者的炼胶条件有较大差异所致。大配合试验胶料的300%定伸应力和硬度增大,10万次疲劳因数、老化性能、H抽出力和撕裂强度下降,焦烧时间缩短。

    从表5可见,添加绢云母粉2#的试验配方B胶料的老化性能、疲劳性能和300%定伸应力比添加绢云母粉1#的试验配方A 好,且对胶帘布半成品粘合强度有所改善,这可能是因为填充剂在橡胶中的补强作用体现在橡胶分子与填充剂粒子表面形成一种化学键,粒径和分散性能影响这种反应的程度而它的表面化学活性则对绢云母粒子与橡胶分子之间的化学反应能力起关键作用。绢云母粉通过改性在表面包覆一层活性物质,改变了绢云母粉的分散性和表面物理化学性质,提高了胶料物理性能。

2.4 成品性能

    取添加活化绢云母粉2#的试验胶料(胎侧胶配方3和内层帘布胶配方B)做3条9.00-20 16PR轮胎,并对成品轮胎分别进行解剖、耐久和耐天候老化性能试验,3条轮胎的内层帘布胶均采用试验配方B;解剖和耐天候老化试验轮胎的胎侧一半为正常生产配方,一半为试验配方3,而耐久试验轮胎均采用试验配方3。

2.4.1 解剖试验

    解剖试验轮胎胎侧胶的物理性能如表6所示。从表6可以看出,除试验配方3的拉伸强度较低外其余性能试验配方与生产配方相当帘布层与胎侧胶间粘合强度的试验结果为:正常生产配方 6.0 kN•m-1;试验配方36.2 kN•m-1。帘布层2-3,3-4,4-5,5-6层间粘合强度分别为6.4,7.2,6.9,7.5 kN•m-1,平均值为7.0 kN•m-1;取8和10月份同规格轮胎(正常生产配方)的测试结果,其平均值分别为7.200和7.025 kN•m-1。可见试验配方和正常生产配方的成品粘合强度相当。

2.4.2 耐久性能试验

    试验轮胎的累计行驶时间为76.7 h,结果达到了标准要求(国家标准为47h以上)。而同期正常生产轮胎为79.5 h,轮胎跑坏现象均为胎肩鼓泡,耐久性能与正常胎面相当。

2.4.3 耐天候老化试验

    为考察绢云母粉对胎侧胶耐天候老化性能的影响,分别采用试验轮胎胎侧配方和正常生产轮胎胎侧配方试制9.00-20 16PR外胎,轮胎充气后放置楼顶曝晒,经2 个多月观察,两胎侧龟裂时间及裂口发展速度相当。

3 结论

(1)绢云母粉具有一定的补强作用,且回弹值高。

(2)绢云母粉在不同配方中对轮胎胶料性能影响有较大差异。若配方调整得当,可满足配方要求,并能明显降低胶料成本。

(3)绢云母粉活化后对胶料的老化性能、疲劳性能、半成品粘合强度和H 抽出力等性能有所提高,但焦烧时间和正硫化时间缩短。

(4)用添加10份活性绢云母粉的胎侧胶和内层帘布胶制得的轮胎成品性能达到国家标准要求。

所属类别 技术论文