陳新中 (山東耐斯特炭黑有限公司，山東 東營 257506)
1? 前? 言
NC8515炭黑是一種高結構中等比表面積和粒 徑的高耐磨炭黑，它能賦予橡膠更好的耐磨性能 和較低的生熱性，其耐磨性能與 N234 相當，但其 生熱性與N351相當，是一種可以取代N234炭黑， 但性能優于 N234 炭黑的新炭黑品種，主要應用于 全鋼子午線輪胎和半鋼子午線輪胎的胎面、需要 高耐磨及低生熱的傳送帶、輸送帶行業。本文主 要從橡膠基本配方研究NC8515炭黑的性能，并采 用半鋼子午線輪胎的實驗配方進行論證，從而研 究此炭黑品種的性能及對橡膠性能的影響。
2? 實驗部分
2.1? 實驗所需材料：
天然橡膠：泰國1# 煙片膠
氧化鋅：天津科密歐化學試劑有限公司生產
硬酯酸：國藥集團化學試劑有限公司
硫磺粉：山東單縣尚舜化工有限公司
促進劑 DZ：山東單縣尚舜化工有限公司
N234 炭黑：山東耐斯特炭黑有限公司產品
NI34 炭黑：山東耐斯特炭黑有限公司產品
NC8515 炭黑：山東耐斯特炭黑有限公司產品
N375 炭黑：山東耐斯特炭黑有限公司產品
2.2? 實驗所需儀器
拉力機：上海嘉杰試驗儀器有限公司生產
DIN 磨耗機：臺灣高鐵實驗儀器公司生產
阿克隆磨耗機：臺灣高鐵實驗儀器公司生產
氮吸附比表面積分析儀：美國麥克公司產品
吸油計：德國布拉本特公司產品
壓縮吸油機：青島潤福德機械公司生產
萬分之一天平：梅特勒·托利多
紅外水份測定儀：梅特勒·托利多
著色強度儀：美國 HunterAlab 產品
硫化機：上海化機廠
煉膠機：上海化機廠
烘箱：上海化機廠
振蕩機：上海化機廠
門尼硫變儀：阿爾法特公司生產
老化箱：臺灣高鐵實驗儀器公司
2.3? 實驗標準配方及實驗條件如下
實驗 1 以橡膠標準配方作為依據，通過對比 NC8515、N134、N234、N375炭黑及其混煉膠的拉 伸強度、拉斷伸長率、100%定伸應力、300%定伸 應力和 DIN 磨耗數據，分析對比 NC8515 炭黑與 N134、N234及N375炭黑對橡膠性能的影響，來評 價 NC8515 炭黑的優缺點;實驗 2 采用半鋼子午線 輪胎工業配方，在實驗室進行小配合實驗，研究 NC8515 炭黑應用于胎面膠配方中性能。
3? 實驗結果討論
3.1? 各品種炭黑的分析數據
按照炭黑的分析方法對表征炭黑性能的幾個 指標進行了分析，分析結果如表 1.
小結：由上表可以看出，相對于N134和N234 炭黑來說，NC8515 炭黑的粒徑較大，比表面積較 低，結構較高，但相對于N375來說，NC8515炭黑 的粒徑與N375相當，結構更高。在表面殘油方面， NC8515 表面的殘油較多，其表面活性較強。
3.2? 橡膠標準配方實驗物性分析
研究輪胎標準配方中各炭黑對膠料性能的影 響，我們分析了膠料的拉伸強度、扯斷伸長率、 100% 定伸應力、300% 定伸應力、膠料比重、DIN 磨耗指數，其分析結果如表 2.
小結：
Ⅰ .NC8515 因其具有較高的 100% 定伸應力和 300% 定伸應力，因此其拉斷伸長率較低。
Ⅱ .NC8515 的 300% 定伸和 100% 定伸應力在 此四種炭黑中最高，其DIN磨耗指數也最高，因此 DIN 磨耗與膠料的定伸應力具有正相關性。
Ⅲ .DIN 磨耗指數與膠料的拉伸強度相關性不 強。 Ⅳ .DIN 磨耗指數越高，耐磨性越好。
3.3? 工業配方小配合實驗數據討論
工業配方的小配合實驗我們在相關的配方及 工藝條件下，用等量的 NC8515 炭黑替代 N234 炭 黑，分析兩種炭黑的混煉膠及混煉膠硫化膠的門 尼、硫變、焦燒、老化性能，耐撕裂性能、變形及 磨耗指數，對比性能的變化，為工業化實驗尋求替 代依據。
3.3.1 兩種硫化條件下硫變儀測量數據對比
小結：從表3和表4可以看出，硫變性能中ML、 MH兩種炭黑沒有明顯差異，硫化時間方面兩種炭 黑相差不大，表征正硫化時間的T90雖有差異，但 差異在可以接受的范圍內。
3.3.2 研究兩種炭黑補強的膠料門尼及焦燒，其 數據列于表5
由上表可以看出：用 N234 炭黑填充的膠料門 尼粘度比用 NC8515 炭黑填充的膠料高 2 度，焦燒 時間是用NC8515炭黑填充的膠料更長，加工安全 性更佳。
3.3.3 研究在硫化溫度為 150℃條件下硫化不同 時間，兩種不同炭黑的小配合實驗，膠料的各項 物理性能對比如表6、表7、表8。
由上表可以看出：對應于NC8515炭黑填充的 硫化膠和 N234 炭黑填充的硫化膠，膠料的硬度 N234 炭黑填充的硫化膠老化前高 4 度，老化后相 當，老化前后兩種炭黑填充的硫化膠拉伸強度和 定伸應力無明顯變化撕裂強度也未見明顯變化， 但用NC8515填充的硫化膠的永久變形老化前后均 優于用 N234 炭黑填充的硫化膠。
小結：由上表可以看出，在硫化溫度為150℃， 硫化時間為 18min 時分析兩種炭黑填充的硫化膠 老化前后性能，膠料的硬度 N234 炭黑填充的硫化 膠比 NC8515 炭黑填充的硫化膠均高 2-3;老化前 后的拉伸強度、伸長率及100%定伸應力、200%定 伸應力和300%定伸應力均無明顯變化;撕裂強度 表現一致，永久變形及磨耗量、DIN 磨耗指數相 當，表明兩種炭黑的耐磨性相當，壓縮生熱方面， 用NC8515炭黑填充的硫化膠壓縮溫升老化前后均 比 N234 炭黑填充的硫化膠低 5℃，表明此種炭黑 的耐磨性優異，生熱降低。
小結：由上表可以看出，在硫化溫度為150℃， 硫化時間為30min時，分析兩種炭黑填充的硫化膠 老化前后性能，膠料的硬度老化后具有上升趨勢， 拉伸強度老化后比老化前略有下降，同時 NC8515 炭黑填充的硫化膠拉伸強度與N234炭黑填充的硫 化膠拉伸強度老化前后均低約 1.0Mpa，伸長率兩 種膠料差異不明顯，但兩種炭黑填充的膠料老化 后伸長率比老化前均有明顯下降，定伸應力兩種 膠料無明顯差距，永久變形方面，用 NC8515 炭黑 填充的膠料明顯低于用 N234 炭黑填充的膠料，主 要原因應該是NC8515炭黑的高結構所致，撕裂強 度方面兩種硫化膠無明顯差異。
4? 實驗結論
● NC8515炭黑化學性能類似于N300系炭黑， 其粒徑類似于 N375，結構類似于 N343，是一種高 結構中等粒徑的非標準炭黑。
●對比用橡膠的標準配方混煉的膠料性能， 用 NC8515 炭黑填充的膠料與 N134、N234、N375炭黑填充的膠料，在100%定伸應力和300%定伸應 力上均明顯偏高，相差約 1Mpa，伸長率略低，但 DIN 耐磨指數方面，NC8515 炭黑最高，與 N134 炭 黑相近，明顯高于N234炭黑和N375炭黑，此應該 與該炭黑具有較高的結構和高的定伸應力有關。
●對比工業化小配合實驗配方，用NC8515炭 黑填充的膠料與 N234 炭黑填充的膠料性能，硫化 時間為11min和30min，老化前后表現的趨勢相同， 兩種膠料的性能沒有明顯差異，但在永久變形方 面，NC8515填充的膠料明顯好于N234炭黑填充的 膠料，分析原因應是NC8515炭黑具有較高的結構， 其膠料的彈性好，變形低，在壓縮溫升方面，用 NC8515填充的膠料老化前后壓縮溫升明顯低于用 N234炭黑填充的膠料，平均降低幅度達到50C，表 明 NC8515 炭黑的壓縮生熱低，但 DIN 磨耗兩者的 膠料表現相當。
●綜上所述：NC8515 炭黑在工業化配方中完 全可以等量替代 N234 炭黑，且其膠料的性能得到 了很大提高，不僅其耐磨性相當，其壓縮生熱明顯 降低，這是目前輪胎行業追求的目標。
