微硅粉在轮胎配方中的应用

微硅粉在轮胎配方中的应用

    二氧化硅微粉(缩写为硅粉)是在硅铁冶炼过程中产生的"三废"物品.它是通过干式吸尘设备从冶炼烟灰中收集的,具有高二氧化硅含量,高活性和高细度.优异的性能,测试了硅粉作为填充增强剂的特性及其在轮胎配方中的应用.

    本文将硅粉与其他无机填料进行了比较,硅粉用于轮胎胎面胶和半成品胎面胶的配方及成品应用试验.结果表明,二氧化硅微粉作为无机填料具有更好的增强性能.它可以满足轮胎胎面和胎面的性能要求,可以降低成本,改善生态环境.

    一实验

    1.1原材料

    硅微粉(性能指标见表1),贵州遵义铁合金厂产品;其他原料是常用的生产原料.

    1.2主要测试设备

    主要测试设备有:XK-160型转炉,F270型搅拌机,XJ200型热喂料挤出机,25T板式硫化机,120T板式硫化机,R100E型橡胶硫化机,T10强力测试仪,XP-16橡胶疲劳测试仪,Akron磨损测试仪,XJ Y-TTM-T / P 01轮胎耐久性测试仪.

    1.3样品制备

    在XK 21 6 0型混合器中混合小试验胶,在F270混合器中分两步进行大混合,用XJ 200型热进料挤出机挤出机,120 T平板硫化机进行成品试验.

    1.4性能测试

    根据相应的国家标准测试粘合材料的物理性质;根据GB / T 528-1998,GB / T 689-1998,GB / T 531-92,GB 4501-84和GB / T 7035-测试成品的物理性能,耐久性和高速性能. 93标准;部分原材料测试项目委托Whirlich的实验室进行测试.

    二结果和讨论

    2.1硅粉与其他填充增强剂的小对比试验

    微硅粉末和其他填充增强剂的比较结果如表2所示.

    注意:测试公式:NR100;活化剂8;填充钢筋(品种)50;硫2. 5;助推器0.6.

    从表2中可以看出,硅微粉的300%固定拉伸应力显着低于半增强炭黑的固定拉伸应力,表明这些填料与橡胶的表面反应活性低.橡胶的化学交联弱点.硅微粉的强神性和抗撕裂性与半强化炭黑相似,并且明显高于其他填料.硫化仪试验数据表明,与半强化炭黑相比,正硫化时间基本相同.在相同的情况下,硅粉的安全性和流动时间比其他填料长.

    2.2硅粉和白炭黑的性能和配方比较

    由于硅粉和白炭黑是二氧化硅的主要成分,为了理解二者之间的性能差异,进行硅粉和白炭黑的微粒分析,并选择典型的胎面配方.使用白炭黑和微硅粉代替炭黑进行小的比较试验.

    硅粉和对比白炭黑的CTAB比表面积分别为2416和14610 M2·g  -  1.硅粉和白炭黑的颗粒形态如图1所示,颗粒尺寸和分布如图2所示.粘合剂的物理性能测试结果如表3所示.

    (a)硅粉(b)白炭黑

    硅粉和白炭黑在电子显微镜下的颗粒形态

    硅粉和白炭黑的粒径为1-白炭黑; 2-硅粉末

    可以看出,硅微粉的比表面积显着低于白炭黑的比表面积,并且粒径大且更宽.在电子显微镜下,硅微粉是连续光滑的小球粒子,而白炭黑是蓬松的.未固定的絮凝,硅粉的比表面积和粒径不在同一等级.

    注意:测试基本配方:NR70; BR30;活化剂7;硫1. 5;助推器0. 8;抗老化剂3;其他9.

    从表3可以看出,当配方不与Si69结合时,配方1的硫化物具有佳性能,配方2和3具有低于式1的恒定拉伸应力.强肾的性质和配方3的抗撕裂性硫化物略优于配方2.其他性质基本相似.主要原因是硅微粉的颗粒结构简单,光滑,配方中的分散性优于白炭黑.添加偶联剂Si69后,4号配方硫化物凝胶的物理性能得到明显改善,各项性能均达到1号配方的水平.造成这种差异的主要原因是微硅粉的主要成分和白炭黑都是二氧化硅,由于加工环境不同,它们的表面活性也不同.白炭黑颗粒的表面含有许多活性官能团,如硅氧烷和硅烷醇基,偶合剂Si 69是双官能团的硅烷改性剂.官能团可以与白炭黑表面的活性官能团反应以形成Si-O-Si键.另一种官能团可以化学键合到橡胶大分子上,偶联剂Si 69用作橡胶和白炭黑之间的交联.在混合中,偶联剂Si 69与白炭黑的反应增加了橡胶向白炭黑的渗透,并改善了白炭黑的分散.在高温煅烧后形成硅氧烷粉末.颗粒表面不含硅氧烷和硅烷醇.

    2.3硅粉在轮胎配方中的应用试验

    在室内性能测试之后,根据正常的生产过程进行车间材料测试.从表4和表5可以看出,硅粉的胎面配方可以完全达到正常生产配方的水平;用硅粉代替胎体的配方,300%的正常拉应力,强肾的性能和抗撕裂性能得到改善,其他物理性质与活性钙相似.随着硅粉的增加,强肾的性能逐渐降低.

    注意:测试的基本公式是:NR25; SR75;炭黑60;硫化活性剂616;其他16.生产配方是:NR30; SR70;炭黑60;硫化活性剂910;其他17.

    注意:测试基本配方:NR50; SR50;炭黑45;硫化活性剂8;其他12.

    2.4用于胎面胶粘剂的硅粉成品测试

    表4的试验配方用于制造轮胎产品.轮胎橡胶挤出工艺正常,胎面尺寸稳定性好,成型和硫化过程正常.

    注:试验结果达到国家标准后3A正常停机;在B和C达到测试结果的国家标准后,它们因设备而关闭. 00  -  14 8PR; B是6. 50  -  14 8PR; C是7. 50  -  16 8PR.

    从表6中可以看出,试验轮胎性能可以满足正常轮胎生产的要求.

    2.5问题

    硅粉的密度太大,直接使用会导致体积成本增加.

    三结论

    硅粉是替代半强度炭黑的理想材料.

    硅粉和白炭黑的比表面积和粒径不在同一等级.

    成品轮胎采用硅微粉和胎面凝胶配方,可满足常规配方的性能水平和使用要求.

    (4)硅粉单价为1.60元·kg-1,活性钙单价为1.30元,kg-1,两者的密度相同,但硅粉性能为 优于活性钙; 另一方面,由于硅微粉或微硅粉是冶金工业中的"三废"回收产品,这些产品的开发和利用将改善生态环境. 改善人民的健康是非常有利的.