白炭黑填充胎面胶填料分散度定量分级系统

Quantitive silica–filled tread dispersion rating system

如果白炭黑在橡胶中的分散度能够达到炭黑的分散水平,那么使用沉淀法白炭黑替代炭黑在轿车轮胎胎面胶中应用,将能够改善轮胎的某些实际使用性能,包括提高湿滑路面的牵引性,降低滚动阻力,同时还能保持胎面胶的磨耗性能,使用寿命与炭黑补强轮胎相当。欧盟制定了强制性的轮胎标签法规,要求所有的轮胎必须加贴标签,标明轮胎的湿路面防滑性能级别、滚动阻力等级和滚动噪声水平,达不到法规限值要求的轮胎禁止销售。在这样的背景条件下,高分散性白炭黑在胎面胶中的应用比例有望进一步提高。ISO 11345标准规定了炭黑/白炭黑补强填充材料在橡胶中的分散度目测对比的快速评估方法,将填料分散度划分为10个等级。但是,这种分级方法完全依靠主观判断,而且在显微镜放大倍率为100X倍时,直径<~23μm的聚集体颗粒根本观察不到。在实际应用中,只有聚集体颗粒结构尺寸<~1μm的白炭黑才具有补强胎面胶的作用,能最大限度提高胎面胶的耐磨性。高分散性白炭黑Eecosil 350MG是一种专门为轿车轮胎胎面胶开发的产品。为了方便区分和评价高分散性白炭黑(HDS)和易分散性白炭黑的分散效果,开发了一种基于1000X倍放大倍率的扫描电子显微镜显微照相的填料分散度定量分级系统,分散度划分为10个等级,1级分散效果最差,10级分散最佳。我们研究了3种典型的轿车轮胎胎面胶配方试验胶料,选择了7种商业化生产的CTAB比表面积不同的HDS和易分散性白炭黑,混炼工艺分为3种,分别是三段、四段和五段混炼。用图像识别软件定量分析每一张显微照片的白色区域面积所占的百分比,依此建立白炭黑补强胎面胶填料分散度的定量分级系统。该系统能够同时生成填料颗粒尺寸分布图,很容易识别是否存在尺寸>~5μm的聚集体颗粒,据此区分高分散性白炭黑与易分散性白炭黑在轿车轮胎胎面胶中应用的差别。