山西丰海纳米科技有限公司

摘要：研究了大比表面积活性氧化锌在轮胎肩垫中的应用效果。试验结果表明，用5份大比表面积活性氧化锌替代8份普通氧化锌，胶料的门尼粘度略有下降，焦烧时间和t10稍有延长，t90缩短；硫化胶的邵尔A型硬度、拉伸强度、300%定伸应力和撕裂强度均有所提高，而扯断伸长率和固特里奇生热有所降低；采用试验配方生产的轮胎成品性能明显提高，且配方成本下降。

中图分类号：TQ330.38+5 文献标识码：B 文章编号：1006-8171(2001)08-0480-02

随着我国市场经济的进一步发展与完善，以及轮胎行业中个体和集体企业的大量涌现，导致轮胎市场供大于求的矛盾日益尖锐。提高产品质量，降低生产成本，以满足市场的需要，不仅是轮胎企业赖以生存和发展的途径，也是企业提高获利能力和竞争能力的主要手段。这就要求轮胎配方设计人员在原材料的运用上进行合理选择。

山西稷山县福利化工厂开发的大比表面积活性氧化锌是采用氨浸法工艺进行生产的，与普通间接法氧化锌相比，在浸除、除杂、结晶和焙烧4个工序上都有了较大改进，具有有害金属离子含量低和比表面积大的特点，而且工艺性能良好，分散性也较好。由于活性氧化锌在胶料硫化过程中所起的活化作用较普通氧化锌强，毡具有高活性，因此在轮胎胶料中可以适当减小其用量，从而达到降低配方成本的目的。本工作研究了大比表面积活性氧化锌在轮胎肩垫中的应用效果。

NR, 海南农垦橡胶公司产品；BR, 北京燕山石油化学工业公司产品；大比表面积活性氧化锌，山西稷山县福利化工厂产品；其它均为橡胶工业常用原材料。

生产配方：NR 80；BR 20；炭黑 43；防老剂 3.0；促进剂 1.8；操作油 5.0；硬脂酸；粘合树脂；普通氧化锌；其它。

试验配方中用5份大比表面积氧化锌替代8份普通氧化锌，其余各组分均同生产配方。

型门尼粘度仪，北京友深电子仪器厂产品；电子拉力机和型无转子硫化仪，美国孟山都公司产品；型开炼机，广东湛江橡胶机械厂产品。

胶料的门尼粘度仪、邵尔A型硬度、拉伸强度和撕裂强度分别按照标准进行测试。

大比表面积活性氧化锌的化学分析结果见表1。从表1可以看出，大比表面积活性氧化新的化学分析结果符合指标要求。

项目	测试值	指标
外观	白色粉末	白色粉末
氧化锌质量分数	0.98	0.95—0.98
水分质量分数	0.005	≤0.007
水溶物质量分数	0.006	≤0.007
灼烧减量/%	2.7	1.0—4.0
盐酸不溶物质量分数x10²，	0.02	≤0.05
氧化铅(以Pb计)质量分数x10²，	0.01	≤0.05
氧化锰（以Mn计）质量分数x10²，	0.001	≤0.003
氧化铜（以Cu计）质量分数x10²，	0.002	≤0.003
筛余物(45μm)质量分数	0	≤0.004

从表2可以看出，与正常生产配方胶料相比，试验配方胶料的门尼粘度略有下降，门尼焦烧时间和t10稍有延长，而正流化时间t90略有缩短。这是由于大比表面积活性氧化锌在橡胶中具有良好的分散性，且具有高活性的缘故。

从表2硫化胶性能可以看出，采用试验配方胶料的邵尔A型硬度，拉伸强度，300%定伸应力和撕裂强度均有所提高，而胶料的扯断伸长率和固特里生热有所下降。这是由于大比表面积活性氧化锌所具有的高活性可有效提高胶料的硫化程度，对胶料在定负荷下的生热也极为有利。通过大量试验证明，填充剂的粒径越小、表面活性越大、结构越高，则补强效果越好，因此采用大比表面积活性氧化锌的试验配方胶料的拉伸强度较生产配方胶料有所提高。

项目	试验配方		生产配方
门尼粘度[ML(1+4)100°C]	59.5		60.2
门尼焦烧(120°C)/min	40.2		38.3
硫化仪数据（143°C）
M_L/(N.m)	2.93		2.80
M_H/(N.m)	15.49		15.52
T₁₀/min	11.1		10.6
T₉₀/min	20.7		21.2
硫化时间（143°C）/min	30	40	30	40
邵尔A型硬度/度	65	65	64	64
拉伸强度/MPa	22.8	22.9	22.1	21.9
300%定伸应力/MPa	14.5	14.6	13.6	13.7
扯断伸长率/%	397	403	450	443
扯断永久变形/%	16	14	14	12
撕裂强度/(kN.m^-1)	106	108	98	91
固特里奇生热/°C	—	18	—	20
100°C *24h热空气老化后
撕裂强度/ (kN.m^-1)	71	72	68	69

为了进一步验证大比表面积活性氧化锌对硫化胶物理性能的影响，在小配合试验的基础上又进行了车间大料试验。胶料在GK270型密炼机上分二段进行混链，并采用与正常生产配合相同的工艺，试验结果见表3。

从表3可以看出，车间大料的物理性能基础上与小配合试验结果相同。

项目	试验配方		生产配方
门尼粘度[ML(1+4)100°C]	73		77
门尼焦烧(120°C)/min	56		53
硫化仪数据
M_L/(N.m)	2.71		2.83
M_H/(N.m)	15.32		15.10
T₁₀/min	12.3		11.2
T₉₀/min	24.5		22.3
硫化时间（143°C）/min	30	40	30	40
邵尔A型硬度/度	60	66	65	65
拉伸强度	25.0	24.8	25.2	24.9
300%定伸应力/MPa	12.2	12.7	10.8	11.2
扯断伸长率/%	547	520	584	573
扯断永久变形/%	22	18	26	22
撕裂强度(kN.m^-1)	108	112	115	107
固特里奇生热/°C	—	30.5	—	33.0
100°C *24h热空气老化后
撕裂强度/(kN.m^-1)	74	70	67	59

采用正常生产配方和试验配方生产9.00-20 16PR轮胎各4条，分别按相应的国家标准进行成品物理性能，耐力和速度性能试验，结果见表4

从表4可以看出，采用试验配方生产的轮胎成品物理性能与小配方试验和车间大料试验结果基本相符，耐力和速度性能较正常配方生产的产品有较大提高。

项目	试验配方	生产配方
300%定伸应力/MPa	12.1	11.3
拉伸强度/Mpa	25.1	24.2
扯断伸长率/%	502	512
扯断永久变形/%	10	12
邵氏A型硬度/度	65	63
阿克隆磨耗量/cm³	0.097	0.113
耐久性能/h	100	90
速度性能	90km.h^-1下行驶1.3h	80km.h^-1下行驶1.6h

1）采用大比表面积活性氧化锌可以改善其在胶料中的分散性，适当提高胶料的物理性能及轮胎肩不得耐热性能，有利于减少轮胎再使用过程中的早期肩空，延长轮胎的使用寿命。

2）由于氧化锌的价格较高，用5份大比表面积活性氧化锌替代8份普通氧化锌，可降低配方成本，具有较好的经济效益。

Abstract: The application of the active zinc oxide with large specific surface to shoulder pad was investigated. The results of test compound using 5 phr of active zinc oxide with large specific surface instead of 8 phr of conventional zinc oxide showed that the Mooney viscosity decreased a little, the scorch time and t₁₀ increased a little, t₉₀ reduced ;the shore A hardness ,tensile strength,300% modulus and tear strength of vulcanizate increased, and the elongation at break and Goodrich heat build-up decreased; the performance of finished tire using test compound improved significantly, and the formula cost decreased.