Page 49 - 《橡塑技术与装备》2021年6期（3月下半月 塑料）

车用制品技术与应用 张林峰 等·活性硅格粉与炭黑结合机理与生产工艺探索

活性硅格粉与炭黑结合机理与生产

工艺探索

张林峰，孙亚光
( 杭州中策清泉实业有限公司，浙江 杭州 311402)

摘要 ： 炭黑、硅格粉两者都是橡胶的无机填充料，炭黑主补强功能，增强橡胶轮胎的耐磨性能，提高使用寿命，硅格粉主伸
展功能，提高橡胶的伸长率，减少形变生热，降低橡胶轮胎的滚动阻力。但由于硅格粉分子内含有较多的活性官能团，直接在橡
胶中投加使用时分子内基团相互作用较多，导致硅格粉在橡胶中分散不均匀，形成大颗粒状及块状分布，反而破坏了橡胶的性能。
因此本研究开发将这两种无机材料进行化学结合，将硅格粉的优势性能赋予到炭黑上，形成一种新型的双相炭黑，突破轮胎的“魔
鬼三角”，提高胶料的物理机械性能、减少胶料滞后、降低轮胎的滚动阻力而又不损失抗湿滑性能。
关键词 ： 炭黑 ；硅格粉 ；射流器
中图分类号 ： TQ330.381 文章编号 ： 1009-797X(2020)06-0031-03
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2020.06.006

随着全球能源供应的日益紧张和环境的恶化，汽 C—短链状结构（图 1）。
车节能减排已经迫在眉睫。轮胎滚动阻力造成的汽车
燃油消耗约占 20%，所以轮胎的滚动阻力对汽车燃油
有重大影响。据测算得出，那么每公里二氧化碳排放
量可以减小 4 g，每辆车每年可以节省燃油 23 L，以
全国机动车保有量 3.6 亿辆计算（截至 2020 年 6 月），
每年可节省燃油 600.3 万 t。
作为轮胎的重要性能指标，滚动阻力和耐磨性能、
抗湿滑性能存在着 “ 魔鬼三角 ” 的关系：在通常情况下， 图 1 粉末活性硅射流投加系统工艺流程图
这 3 种性能往往此消彼长，调整三者中任何一项都会
粉末活性硅射流投加系统技术为硅格粉解包后通
导致另外两项的变化。而轮胎的滚动阻力、耐磨性和
过气力压送装置输送至料仓，通过料仓中机械破拱、
抗湿滑性都又与橡胶补强剂炭黑息息相关，因此在炭
气流破拱装置和料仓下部的犁刀搅拌装置被输送到精
黑性能上进行改进能直接影响轮胎的各方面性能。
密定量的相嵌双螺旋中，经过称重系统和精密定量螺
旋计量过的硅格粉进入高速射流混合器的传质腔体中，
1 工艺设计方案
与射流载体即工艺水瞬间混合，硅格粉在运动过程中
（1）原料油配方以 95% 煤焦油与 5% 乙烯焦油进
被强制分散到射流载体中，并在射流器尾部的扩散器
行生产，水分含量≤ 2.0% ；使用新型原油枪头对原料
中通过压力变化快速扩散成均匀地悬浊液，输送到压
油进行雾化，保证雾化效果 ；提高空气预热温度，提
力雾化系统中进入炭黑急冷系统。
升原料油裂解效果 ；原料油在反应炉段内 1 600 ℃以
通过炭黑的聚集作用，形成双相炭黑聚集体。炭
上高温燃烧气流混合，使原油充分裂解成炭黑原生粒
黑烟气经过主袋滤器收集分离，分离出的尾气用于尾
子。
气炉供热及锅炉发电，经糖蜜黏合剂对炭黑进行造粒，
（2）通过粉末活性硅射流分散技术，将硅格粉和
工艺水混合后喷入炭黑反应炉，粉状硅格粉与炭黑原 作者简介 ：张林峰（1982-），男，高级工程师，主要从事
炭黑生产设备技术的研究工作。
生粒子在高温下化学结合形成—Si—C—与—Si—O—
收稿日期 ：2020-12-17

2021 第 47 卷 ·31·
年