溶聚丁苯橡膠在綠色輪胎胎面體系中的應用

鄭 昆, 顧培霜, 陳 松, 楊京輝, 袁金琪

（特拓（青島）輪胎技術有限公司，山東 青島 266061）

0 前 言

隨著歐盟標簽法規(guī)要求的提出，對半鋼子午線輪胎行業(yè)胎面的抗?jié)窕院蜐L動阻力的要求日益嚴格，傳統(tǒng)胎面配方體系中使用的乳聚丁苯橡膠抗?jié)窕院茫珴L動阻力大；天然橡膠和順丁橡膠滾動阻力小，但抗?jié)窕杂植?；而溶聚丁苯橡膠有耐磨、耐寒、生熱低、回彈性好等優(yōu)點[1]，兼具了抗?jié)窕院谩L動阻力低的綜合性能，所以溶聚丁苯橡膠日益成為半鋼子午線輪胎橡膠配方設計者的新寵。

溶聚丁苯橡膠是丁二烯和苯乙烯在烴類溶劑中采用引發(fā)劑引發(fā)陰離子聚合制成的，依據生產方式和催化體系的不同，可在一定范圍內自由控制苯乙烯基和乙烯基的含量；在充油溶聚丁苯橡膠中，所充油的種類及數量不盡相同，從而導致生產出的混煉膠性能存在一定差異。本文選取了行業(yè)內用量較大的幾種溶聚丁苯橡膠，從對苯乙烯和乙烯基含量的不同、充油種類的不同等方面，在綠色輪胎胎面膠配方體系下進行了研究。

1 實 驗

1.1 主要原材料

SSBR，詳見表1；BR，牌號BR9000，齊魯石化產品；高分散白炭黑，牌號7000GR，羅地亞公司產品；硅烷偶聯劑，牌號X-50S，贏創(chuàng)公司產品；其他材料均為行業(yè)內通用產品。

表1 溶聚丁苯橡膠材料基本信息

1.2 配方

試驗配方見表2。

表2 試驗方案

1.3 主要設備及儀器

1.5 L小型密煉機，益陽橡機產品；XK-160開煉機，廣東湛江機械廠產品；動態(tài)力學性能頻譜儀，德國GABO公司產品；MDR2000型無轉子硫化儀，美國阿爾發(fā)科技有限公司產品；Tensometer2000型拉力機，美國阿爾法科技有限公司產品。

1.4 試樣制備

試驗膠料的混煉在密煉機內完成，通過開煉機下片，實驗基本工藝見表3、4。

表3 母煉膠實驗工藝

1.5 測試與分析

膠料各項性能均按相應國家標準或化工行業(yè)標準測定。

表4 終煉膠實驗工藝

2 結果與討論

2.1 物理性能

對3種試驗方案進行物理性能測試，結果如表5所示。

表5 物理性能結果

從表5可以看出：

1） J-1與J-2相比，在苯乙烯和乙烯基含量相同、充油量相同、充油種類不同的情況下，使用充環(huán)烷油的溶聚丁苯膠的混煉膠（J-2）焦燒時間短，硫化流變速度較快，硬度低，拉伸強度大，100%、300%定伸應力低。說明環(huán)烷油（NAP-10）在等量使用的情況下，比TDAE有更好的增塑效果。

2）J-1與J-3相比，在充油量相同、充油種類相同，而苯乙烯、乙烯基含量不同的情況下，硫化流變性能基本一致，除了硬度稍低之外，其余物理性能（靜態(tài)）基本一致。

2.2 動態(tài)性能

在既定實驗條件下（見表6）對三種方案進行動態(tài)力學性能測試，結果如表7所示。

表6 動態(tài)力學性能測試條件

表7 動態(tài)性能測試結果

結合表7和圖1所示可以看出：

1）充環(huán)保芳烴油（TDAE）的溶聚丁苯膠與充環(huán)烷油（NAP-10）的溶聚丁苯膠相比，充環(huán)保芳烴油（TDAE）的溶聚丁苯膠使用后，混煉膠tanδ（0℃）高，tanδ（60℃）低，即使用TDAE填充的溶聚丁苯橡膠（J-1）的胎面膠料抗?jié)窕约皾L動阻力較好；

2）苯乙烯含量高、乙烯基含量低的溶聚丁苯膠（J-3）的Tg較低，因此其胎面混煉膠的Tg低，tanδ（0℃）稍低，tanδ（60℃）也低，即抗?jié)窕陨圆?，滾動阻力好于使用J-1和J-2溶聚丁苯膠的胎面混煉膠。

圖1 動態(tài)性能測試結果圖

3 結 論

通過上述實驗可以看出，溶聚丁苯膠中苯乙烯含量、乙烯基含量的變化，以及所充油品種類的變化，對膠料的基本物理性能及動態(tài)性能有一定程度的影響，對配方的設計也有一定的指導意義。

1） 在苯乙烯和乙烯基含量相同、充油量相同、充油種類不同的情況下，使用充環(huán)烷油的溶聚丁苯膠的混煉膠（J-2）焦燒時間短，硫化流變速度快，硬度低，拉伸強度大，100%、300%定伸應力低。說明環(huán)烷油（NAP-10）在等量使用的情況下，比TDAE有更好的增塑效果。

2）在充油量相同、充油種類相同，溶聚丁苯膠的微觀結構變化時，即苯乙烯、乙烯基含量不同的情況下，硫化流變性能基本一致，除了硬度稍低之外，其余物理性能基本一致。

3）充環(huán)保芳烴油（TDAE）的溶聚丁苯膠與充環(huán)烷油（NAP-10）的溶聚丁苯膠相比，充環(huán)保芳烴油（TDAE）的溶聚丁苯膠使用后，混煉膠tanδ（0℃）高，tanδ（60℃）低，即抗?jié)窕约皾L動阻力較好；

4） 使用苯乙烯含量高、乙烯基含量低的溶聚丁苯膠的胎面混煉膠Tg低，tanδ（0℃）稍低，tanδ（60℃）也低，即抗?jié)窕陨圆?，滾動阻力較好。

上述結論是針對本次實驗所采用的溶聚丁苯橡膠。除了丁苯橡膠的微觀結構（苯乙烯和乙烯基含量）、充油種類、充油量以外，橡膠的分子量、分子量分布和主鏈形態(tài)（直鏈、支鏈）也對混煉膠和輪胎的性能有影響。我們將在后續(xù)的研究中進一步探索和驗證。

[1]夏 斌. 溶聚丁苯膠發(fā)展概況[J]. 彈性體, 2011,21(5):79-84.