高分散白炭黑在绿色轮胎中的应用

HCSIL-822MP HCSIL-833MP高分散白炭黑在绿色轮胎中的应用高分散白炭黑在绿色轮胎中的应用无锡恒诚硅业有限公司WUXI HENGCHENG SILICON CHEMICAL CO.LTD 无锡恒诚硅业有限公司唐英俊2010年 10月 .北京HCSIL-833MP与 Z1165在胎面胶中物性对比应用配方（典型绿色轮胎配方）Contents前言性能测试一三四六五七结果讨论总结二 HCSIL-822MP、 833MP型高分散白炭黑简介一、前言u在世界轮胎发展史中，德国的 Wolff等人曾在 1974年率先将白炭黑应用于胎面胶中。法国米其林在 1992年推出了称之为 “ 绿色轮胎 ” 的第一代环保节能胎。该类轮胎的胎面也是用白炭黑加偶联剂作填料制造的。与传统的轮胎相比，滚动阻力低，生热小，抗湿滑和抗冰雪滑性能好。自此以后，众多知名轮胎厂纷纷效仿。使白炭黑成为高性能轮胎必不可缺的补强添加剂。u HCSIL-822MP和 HCSIL-833MP是无锡恒诚硅业有限公司根据高性能绿色轮胎的应用要求，采用独特的技术配方、合成工艺与国外一流进口设备相结合，自主研发生产出来的一种高性能白炭黑。目前已申请了国家专利。该产品经国内外多家知名轮胎企业使用证明，其各种化学及物性指标达到并超过了国外某著名品牌，且其性价比更高，深受广大用户欢迎。二、 型高分散白炭黑简介HCSIL-822MPHCSIL-833MP生产流程二、 HCSIL-822MPHCSIL-833MP 型高分散白炭黑简介固体水玻璃CULLET固 体 水 玻 璃 溶 解CULLET DISSOlVER液 体 水 玻 璃 的 调 整SILICATE ADJUSTMENT合 成 反 应PRECIPITATOR压 滤FILTER PRESS滤 饼 浆 化LIQUEFIER丹麦 NIRO 压 力 式 干 燥NOZZLE SPRAY DRYER白 炭 黑 包 装HAVER PACKER98%硫酸SULFURIC ACID白炭黑成品入库WAREHOUSE蒸汽STEAM水PROCESS WATER天然气NATURAL GASl 微珠颗粒状外观 -既环保无粉尘且流动性又好生产过程易输送l 具有高分散性、高补强性l 最佳表层结构、良好的固化结合能力l 极高的产品纯度二、 型高分散白炭黑简介1. 产品特征 HCSIL-822MPHCSIL-833MPHCSIL-822MPHCSIL-833MP白炭黑在 橡胶中的 分散（ TEM）二、 型高分散白炭黑简介HCSIL-822MPHCSIL-833MP普通白炭黑 高分散白炭黑HCSIL822MPHCSIL833MP恒诚白炭黑 (补强性 vs BET比表面积 ) 80 100 120 140 160 180 200 220 240BET比表面积 (m/g)HCSIL833 MP/165补强性HCSIL822 MP/115HCSIL165GRHCSIL115GRHCSIL833R/125HCSIL833R/175HCSIL833R/195HCSIL215GR压块造粒高分散微珠普通粉状二氧化硅HCSIL833 MP/205二、 型高分散白炭黑简介HCSIL-822MPHCSIL-833MP恒诚白炭黑恒诚白炭黑 (补强性补强性 vs 加工性能加工性能 ) HCSIL833MP/165补强性HCSIL822MP/115HCSIL165GRHCSIL115GRHCSIL833R/125HCSIL833R/175HCSIL833R/195HCSIL215GR压块造粒高分散微珠普通粉状二氧化硅HCSIL833MP/205加工性能二、 型高分散白炭黑简介HCSIL-822MPHCSIL-833MP二、 型高分散白炭黑简介测试项目 HCSIL-822MP HCSIL-833MP外观 白色微珠状 白色微珠状SiO2含量（灼烧基） % 98 98SiO2含量（干基） % 90 90比表面积（氮吸附） m2/g 11510 16510水份（ 105 ） 4.08.0 4.08.0灼烧减量（ 1000 ） 7.0 7.0pH值 6.07.5 6.07.5硫酸盐含量 2.0 2.0DBP（ cm3/100g） 210250 220260粒径 D50（ m） 280350 280350筛余物 0.5 0.5表 1. 化学指标HCSIL-822MPHCSIL-833MP二 、 型高分散白炭黑简介3. 工艺控制与设备u 整个系统采用 DCS控制系统HCSIL-822MPHCSIL-833MPu采用最先进的压力干燥设备。u引进全套自动包装设备，可以满足国内外不同客户的包装需求，如阀口、吨袋等。三 、 应用配方（典型绿色轮胎配方）配方号 1# 2# 3# 4#原材料名称 Ultrasil 7000GR Z1165MP HCSIL-833MP HCSIL-822MP充油溶聚丁苯胶 OESSBR(Buna VSL-5025-1) 96 96 96 96顺 丁胶 BR（ Buna CB 24） 30 30 30 30白炭黑 80 80 80 80硅 烷 偶 联剂 Si-69 6.4 6.4 6.4 6.4高芳 烃 油 10 10 10 10氧化 锌 3 3 3 3硬脂酸 2 2 2 2防老化 剂 4020 1.5 1.5 1.5 1.5防 护 蜡 1.0 1.0 1.0 1.0促 进剂 TBZTD 0.2 0.2 0.2 0.2促 进剂 DPG 2.0 2.0 2.0 2.0促 进剂 CZ 1.5 1.5 1.5 1.5硫黄 1.5 1.5 1.5 1.5表 2. 应用配方三 、 应用配方（典型绿色轮胎配方）绿色轮胎胎面胶的配方特点：u橡胶体系：充油溶聚丁苯胶和溶聚顺丁胶u补强体系：高分散白炭黑加硅烷偶联剂u硫化体系：并用二苯胍作次促进剂溶液聚合橡胶体系和高分散性白炭黑的应用，使轮胎的滚动阻力、湿牵引力、雪地抓着力和耐磨性达到了更好的平衡。三 、 应用配方（典型绿色轮胎配方）炭黑 N234 HCSIL833MP填充丁苯胶料的耐磨性 - 炭黑 vs.白炭黑四 、 性能测试项 目 1# 2# 3# 4#ML(1+4)100 （ DIN 53 523） 60 59 58 55胶料物性（ DIN 53 504） 16520 16520 16520 16520 扯断 强 度（ MPa） 18.4 18.7 19.1 16.3100%定伸 应 力（ MPa） 2.3 2.3 2.4 2.6200%定伸 应 力（ MPa） 5.8 5.9 6.1 7.3300%定伸 应 力（ MPa） 11.1 11.3 11.6 13.2扯断伸 长 率（） 420 430 430 350撕裂 （ ASTM D624） (N/mm) 35 36 37 35回 弹 性（ DIN 53 512） ( ) 35 35 36 38邵氏 A硬度（ DIN53 505） 64 64 65 63磨耗（ DIN 53 516）（ mm3） 93 91 89 95比重（ ASTM） 1.180 1.790 1.182 1.184表 3. 性能对比五 、 HCSIL-833MP与 Z1165在胎面胶中物性对比编 号 项 目 溶聚丁苯+HCSIL833MP 溶聚丁苯 + Z1165 乳聚丁苯 +HCSIL-833MP 乳聚丁苯 +Z1165 采用标准硫化仪试验165 60 T10/min 0.90 0.95 0.83 0.82 GB/T16584-1996T50/min 5.03 4.73 3.95 3.92T90/min 15.77 16.18 10.88 12.15最大转距/Nm 3.99 4.21 3.57 3.43最小转距/Nm 0.30 0.39 0.26 0.25门尼粘度 /ML（ 1+4） 100 67 63 69 64 GB/T1232.1-2000门尼焦烧 T5 67.28 59.63 35.73 37.92 GB/T1233-2008T35 109.97 88.18 56.05 52.73黏度最小值 47 42 55 47硫化条件（ 165 min） 20 20 20 20 GB/T6038-2006邵尔 A硬度 度 76 79 76 75 GB/T531.1-2008拉伸强度 /MPa 17.47 17.81 18.14 19.22 GB/T528-2009扯断伸长率 /% 531 476 463 493100% 定伸应力 /MPa 2.67 2.75 2.81 2.36300% 定伸应力 /MPa 9.53 9.55 10.01 9.82500% 定伸应力 /MPa 16.31 - - -永久变形 /% 14 9 10 12炭黑分散 /级 6.5 5 5.5 5 GB/T6030-1985五 、 HCSIL-833MP与 Z1165在胎面胶中物性对比编 号 项 目溶聚丁苯 +HCSIL-833MP 溶聚丁苯 + Z1165乳聚丁苯 +HCSIL-833MP 乳聚丁苯 +Z1165 采用标准撕裂强度/kN/m最大值 68 65 70 69 GB/T529-2008中位数 64 55 60 63最小值 62 47 48 49抗湿滑 33 33 29 32有效弹性 /% 36 39 38 37 GB/T1681-2008滚动阻力 变形量 /mm 1.00 1.04 0.92 1.10功率损耗 /J/r 0.88 0.95 1.10 1.23温度 / 34.8 34.7 36.5 37.3耐切割 损失量 /g 1.20 1.65 1.31 1.52压缩生热 终动压缩率 /% 10.6 10.1 10.8 10.3 GB/T1687-1993压缩疲劳温升 / 29.4 31.2 33.4 34.4永久变形 /% 2.7 2.7 2.4 2.7屈挠龟裂/万次1级 - - 0.5 - GB/T13934-20062级 - - - -3级 0.5 0.5 - 0.54级 2 - 1 -5级 5 1 - -6级 6 3 2 1磨耗 密度 /Mg/m3 1.22 1.23 1.22 1.23 GB/T533-2008磨耗体积 /cm3 0.12 0.13 0.12 0.16 GB/T1689-1998五 、 HCSIL-833MP与 Z1165在胎面胶中物性对比中橡材料检测中心轮胎胎面配方丁苯胶 顺丁胶 ZnO SAC 防老剂 白炭黑 70 30 5 2 6 70 Si-69 炭黑 芳烃油 S+促进剂 6 5 8 3.4 顺丁和丁苯均为燕山石化产品六 、 结果讨论1.从表 3中可以看出， HCSIL-833MP硫化胶的扯断强度、定伸应力、伸长率、撕裂及磨耗性能均优于 Ultrasil 7000GR,而与 Z1165MP基本相当，甚至略高。而 HCSIL-822MP其硫化胶的扯断强度、伸长率、撕裂及磨耗性均略低，因其优异的抗湿滑性和雪地抓着力而适用于对耐磨要求不高的冬季雪地轮胎中。2. 从表 4、表 5中可以看出， HCSIL-833MP与 Z1165对比，在胶料拉伸强度、伸长率、抗湿滑性等方面基本相当，而 HCSIL-833MP在分散性、滚动阻力、压缩生热、撕裂强度、耐切割、屈挠龟裂等性能方面均要略优于Z1165.七 、 总结综上所述， HCSIL-822MP、 HC