劉志芳，蒙毅釗，巫 超，陳 延

（中國化工橡膠桂林有限公司，廣西 桂林 541805）

近年來，許多輪胎企業(yè)在子午線輪胎氣密層膠中添加層狀硅酸鹽粘土作為填料，該粘土為平行或重合分布的納米磷片狀晶體，可以增加氣體的擴(kuò)散路徑，使橡膠的氣密性提高[1]。

橡膠增強(qiáng)劑Create-E是一種層狀硅酸鹽粘土，其以富硅礦石為原料，通過超細(xì)研磨和化學(xué)改性制成，粒徑約為10 μm，二氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.8。橡膠增強(qiáng)劑Create-E在膠料中具有優(yōu)異的分散性能和良好的補(bǔ)強(qiáng)性能，已在摩托車輪胎和自行車輪胎膠料中廣泛應(yīng)用，但在汽車輪胎中的應(yīng)用還有待考察。

本工作進(jìn)行橡膠增強(qiáng)劑Create-E在全鋼載重子午線輪胎溴化丁基橡膠（BIIR）/天然橡膠（NR）氣密層膠中的應(yīng)用試驗(yàn)，為其在汽車輪胎中的應(yīng)用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

BIIR，牌號2030，德國朗盛化學(xué)公司產(chǎn)品；NR，牌號STR20，泰國產(chǎn)品；丁基橡膠（IIR）再生膠，南通回力橡膠有限公司產(chǎn)品；炭黑N660，江西黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰井a(chǎn)品；橡膠增強(qiáng)劑Create-E，寧波卡利特新材料有限公司產(chǎn)品。

1.2 主要設(shè)備與儀器

BB-2型密煉機(jī)，日本神戶制鋼所產(chǎn)品；Φ160 mm×320 mm開煉機(jī)，湛江橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品；45 t平板硫化機(jī)，上海虹口機(jī)器廠產(chǎn)品；MD-3000A無轉(zhuǎn)子硫化儀，高鐵檢測儀器（東莞）有限公司產(chǎn)品；T-10型橡膠電子拉力試驗(yàn)機(jī)，美國孟山都公司產(chǎn)品。

1.3 配方

采用的全鋼載重子午線輪胎BIIR/NR氣密層膠配方見表1。

表1 配方 份

1.4 試樣制備

小配合試驗(yàn)?zāi)z料分兩段混煉，一段混煉在密煉機(jī)中進(jìn)行，密煉室初始溫度為60 ℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為60 r·min-1，混煉工藝為：生膠小料炭黑、橡膠增強(qiáng)劑Create-E和軟化劑排膠。二段混煉在開煉機(jī)上進(jìn)行，混煉工藝為：一段混煉膠→促進(jìn)劑和硫化劑→薄通4次→下片。

1.5 性能測試

（1）氣密性。根據(jù)ISO 2782-1—2012《硫化橡膠或熱塑性橡膠 透氣性的測定 第1部分：差壓法》自制自動化氣密性測試儀。測試氣體為氮?dú)?，壓力?.4 MPa，溫度為40 ℃，試樣為厚度（2.5±0.5）mm、直徑8 cm的圓形薄片。測試前用乙醇清洗試樣表面，然后試樣在干燥器中干燥24 h。氣體分析裝置為氣相色譜分析儀，保持試樣兩側(cè)壓差恒定，檢測單位時間透過的氣體體積，用Visual Basic程序處理測試數(shù)據(jù)，計(jì)算得出透氣率（P）。計(jì)算公式如下。

式中，V為透過氣體體積，m3；d為試樣厚度，m；s為試樣透氣面積，m2；t為氣體透過時間，s；p為試樣兩側(cè)壓差，Pa。

（2）膠料其余性能按照相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化性能

橡膠增強(qiáng)劑Create-E的理化性能見表2。從表2可以看出，橡膠增強(qiáng)劑Create-E的主要成分為二氧化硅，還含有少量三氧化二鋁。

表2 橡膠增強(qiáng)劑Create-E的理化性能

2.2 氣密層膠性能

氣密層膠性能見表3。從表3可以看出：與C0配方膠料相比，采用17份和22份橡膠增強(qiáng)劑Create-E分別等量部分替代炭黑的C1配方和C2配方膠料門尼粘度較低，門尼焦燒時間較長；FL和Fmax略低，硫化速度略快；硬度、300%定伸應(yīng)力和撕裂強(qiáng)度較低，拉斷伸長率和正硫化時間（30 min）的拉伸強(qiáng)度較高，耐熱老化性能相當(dāng)；氣密性差別不大，C2配方膠料氣密性略有提高。

表3 氣密層膠性能

從表3還可以看出：與C0配方膠料相比，炭黑用量不變，分別添加17份和22份橡膠增強(qiáng)劑Create-E，同時減小BIIR用量的C3和C4配方膠料的硬度和300%定伸應(yīng)力略大，拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長率和撕裂強(qiáng)度降低，氣密性略有降低，這是BIIR含量降低所致；C3配方膠料氣密性優(yōu)于C4配方膠料，與C0配方膠料差別較小。綜合來看，C3配方膠料綜合性能較好。

2.3 成本分析

由于橡膠增強(qiáng)劑Create-E成本低于炭黑N660，NR價格低于BIIR，因此C1～C4配方膠料成本低于C0配方膠料。按2015年1月原材料市場價格計(jì)算，膠料成本見表4。從表4可以看出，與C0配方膠料相比，C3配方和C4配方膠料成本明顯降低。以年產(chǎn)120萬條全鋼載重子午線輪胎計(jì)算，如果用性價比較高的C3配方膠料替代C0配方膠料，每年可節(jié)約成本300多萬元，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

表4 膠料成本

3 結(jié)論

（1）橡膠增強(qiáng)劑Create-E等量部分替代炭黑N660，氣密層膠的門尼粘度降低，門尼焦燒時間延長，物理性能略低，氣密性較好。

（2）炭黑N660用量不變，增添橡膠增強(qiáng)劑Create-E，同時BIIR用量減小，氣密層膠的氣密性均略有降低。其中，BIIR/NR/橡膠增強(qiáng)劑Create-E用量比為83/17/17的膠料綜合性能較好，性價比較高。

（3）橡膠增強(qiáng)劑Create-E原材料來源廣泛，成本較低，能大大降低氣密層膠生產(chǎn)成本，具有明顯經(jīng)濟(jì)效益。