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| 沉淀法白炭黑在輪胎胎面中的應(yīng)用 |
| 來源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-06-01 11:41:47 瀏覽次數(shù)： |
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（中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)/小悅）胎面是輪胎與路面接觸的部位，要滿足三個(gè)基本要求：一是具有較高的濕路面的抓著力或較好的牽引性，以確保車輛行駛及人員的安全；二是滾動(dòng)阻力小，以節(jié)省燃油。一般來講，輪胎滾動(dòng)阻力降低3%～4%，耗油量可減少1%?；谔ッ娴臐L動(dòng)阻力約為輪胎的50%，降低其滾動(dòng)阻力則是節(jié)省燃油的重要途徑；三是耐磨耗、使用壽命長(zhǎng)。胎面要獲得上述性能，白炭黑特別是高分散性沉淀法白炭黑是必不可少的。
1、乘用輪胎胎面
據(jù)報(bào)道，沉淀法白炭黑用在炭黑填充乘用輪胎胎面膠中可大幅度地改善輪胎的各項(xiàng)使用性能。
將具有高分散性的沉淀法白炭黑與特種溶液聚合物及硅烷偶聯(lián)劑并用，再加上最佳的混煉工藝能克服因胎面膠的滯后損失降低，濕路面抓著性能隨之降低的缺陷。完全以白炭黑作為填充劑的胎面膠可使輪胎滾動(dòng)阻力降低20 %，這意味著胎面滯后損失降低了約50%，燃
料消耗至少降低3%。
用36份沉淀法白炭黑，并摻入相當(dāng)于沉淀法白炭黑用量3%的巰基硅烷偶聯(lián)劑，構(gòu)成填料總用量為72份的填充體系，經(jīng)測(cè)試，乘用輪胎丁苯橡膠/聚丁二烯橡膠胎面膠的滾動(dòng)阻力下降約25%，同時(shí)干、濕路面牽引性能無(wú)明顯下降。
填充20份沉淀法白炭黑和40份N339炭黑的胎面膠，若使用TESPT偶聯(lián)劑，則可獲得平衡硫化效果，而且輪胎滾動(dòng)阻力下降9%，胎面磨耗性能的變化微乎其微。
用沉淀法白炭黑部分代替炭黑(占原炭黑用量的40%～60%)，并使用偶聯(lián)劑(占沉淀法白炭黑用量的13.6%)經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果表明，以充油天然橡膠/聚丁二烯橡膠為主的乘用輪胎胎面，其冰面牽引力增大5%，滾動(dòng)阻力下降18%，濕路面牽引力與對(duì)比輪胎的相等。胎面磨耗性能幾乎沒有變化。在天然橡膠/丁苯橡膠/聚二丁烯橡膠胎面膠研究中，發(fā)現(xiàn)增大沉淀法白炭黑用量，并使用有機(jī)硅烷，同時(shí)減少炭黑用量，可大幅度降低60℃時(shí)胎面膠的損耗角正切值。該數(shù)值一直被人們認(rèn)為是預(yù)期滾動(dòng)阻力的量度指標(biāo)。
在炭黑填充天然橡膠膠料摻用沉淀法白炭黑的研究中，用3,3’-二硫代二丙酸鹽作硅烷偶聯(lián)劑時(shí)，300%定伸應(yīng)力、回彈性和硬度值有所提高，60℃時(shí)胎面膠的損耗角正切值下降。用二氨基二丙酸鹽(2份)作偶聯(lián)劑，并用順式1,4-聚異戊二烯合成橡膠代替原配方中的天然橡膠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，扯斷伸長(zhǎng)率增大，損耗角正切值降低。
在對(duì)苯乙烯-異戊二烯-丁二烯( SIBR)橡膠/順丁橡膠胎面膠和SIBR/順丁橡膠/異戊二烯-丁二烯橡膠胎面膠進(jìn)行過填充沉淀法白炭黑的研究中，試驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果表明，只填充沉淀法白炭黑的胎面膠與填充炭黑/沉淀法白炭黑的胎面膠相比，前者50℃時(shí)的損耗角正切值減少，-20℃時(shí)的損耗角正切值增大，也就是說滾動(dòng)阻力降低了，濕路面抗滑性有所提高。
縱上所述，輪胎性能直接與胎面膠中沉淀法白炭黑的用量有關(guān)，即其性能隨后者用量的增加而提高。尤以其全部代之炭黑使用時(shí)所獲得的效果為最好。目前，沉淀法白炭黑在乘用輪胎胎面中的用量為65份。
2、載重輪胎胎面
白炭黑用于載重輪胎旨在提高胎面的抗刺穿能力和耐撕裂性。沉淀法白炭黑特別適用于其胎面，因不僅可減少滾動(dòng)阻力，而且行駛溫度低。對(duì)載重輪胎來講，行駛溫度低或低生熱是極其重要的。
沉淀法白炭黑與炭黑并用可改善載重輪胎胎面的各項(xiàng)使用性能。在填充60份N231炭黑的重型載重輪胎天然橡膠胎面膠的研究中，用30份沉淀法白炭黑直接代替該炭黑，再加入巰基硅烷偶聯(lián)劑(用量為該白炭黑用量的1%，即實(shí)際用量為3份)，結(jié)果提高了胎面膠的抗割口-崩花性能。在此基礎(chǔ)上，再增大沉淀法白炭黑用量，同時(shí)使用巰基硅烷偶聯(lián)劑。試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)生熱和胎面磨耗無(wú)不良影響。通常，載重輪胎胎面使用沉淀法白炭黑后，其磨耗性能會(huì)降低?；诖?，目前，白炭黑在其胎面膠料中的用量一般為15份。
在另一項(xiàng)已完成的載重輪胎天然橡膠胎面膠中用白炭黑部分代替炭黑的試驗(yàn)顯示，高分散性白炭黑在提高胎面膠的耐磨性、拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。無(wú)論其用量大小均有效。在用20份沉淀法白炭黑代替載重輪胎丁苯橡膠胎面膠配方中的N234炭黑，結(jié)果滾動(dòng)阻力降低，撕裂強(qiáng)度提高。
據(jù)稱，在天然橡膠載重輪胎胎面膠中，當(dāng)以硅烷偶聯(lián)劑改性的白炭黑完全代替N220炭黑使用時(shí)，滾動(dòng)阻力減少了30%，濕路面牽引力保持不變，胎面磨耗指數(shù)僅降低5%。以TESPT與白炭黑并用來減少載重輪胎胎面膠的滾動(dòng)阻力是由S. Wolff于1986年首次報(bào)道的。
在沒有硅烷偶聯(lián)劑的情況下，白炭黑會(huì)破壞硫黃/促進(jìn)劑的硫化機(jī)理，導(dǎo)致焦燒時(shí)間延長(zhǎng)、硫化速率降低和交聯(lián)密度減少。
3、越野輪胎胎面
沉淀法白炭黑用于越野輪胎胎面的目的是減少其生熱，提高其耐熱性和抗崩花掉塊的能力。據(jù)報(bào)道，大型輪胎胎面膠摻用沉淀法白炭黑后，其外觀質(zhì)量及在不良路面條件下的磨耗性能均有所改善。沉淀法白炭黑與二官能基硅烷如TESPT四硫化物并用，可改善工程輪胎胎面的磨耗性能。調(diào)整硫化劑用量，可成功地優(yōu)化含沉淀法白炭黑的越野輪胎胎面的物理機(jī)械性能。
研究結(jié)果表明，對(duì)基質(zhì)為天然橡膠的越野輪胎胎面而言，沉淀法白炭黑的硅烷活化效果對(duì)提高模量 和磨耗性能有利。試驗(yàn)室研究顯示，用丁苯橡膠部分代替天然橡膠，用沉淀法白炭黑部分代替炭黑，并采用半有效硫化體系，越野輪胎天然橡膠胎面的使用性能有所提高；胎面膠使用10份沉淀法白炭黑，其撕裂強(qiáng)度、抗崩花掉塊性能顯著提高。將含有沉淀法白炭黑的越野輪胎胎面與純炭黑填充胎面相比，前者的耐割口增長(zhǎng)性及撕裂強(qiáng)度較后者的有很大提高。全部使用高分散性沉淀法白炭黑的天然橡膠工程機(jī)械輪胎胎面可獲得低生熱性、較好的抗撕裂性和花紋塊耐疲勞撕裂性的效果。
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