官能化溶聚丁苯橡胶SSBR2466性能研究——李花婷
官能化溶聚丁苯橡胶研究进展
2020年06月准、污染源源强核算技术指南、行业技术规范、区域或行业环境准入条件或负面清单、产业结构调整指导目录和环境保护处理处置设施建设标准和施工规范等。
学生们经过自己查阅相关环评法律法规信息和技术导则和标准等文件,不仅可以掌握最新的环评导则和标准、更重要的是对环境保护行政主管部门的组织架构、服务范围和工作内容有了初步的认识,为以后从事环保行业的工作,奠定了很好的基础。
除了环境保护行政主管部门的官方网站外,互联网上有很多免费的与环评相关的APP 或微信公众号,比如环评云助手APP 、环评互联网微信公众号等,本研究要求学生每人手机上都安装环评云助手APP ,并从APP 客户端直接查阅环评所涉及到的标准政策、分类名称、行业经济代码、化学品信息、术语、数据站点信息、环评师信用平台、坐标转换以及环评收费政策等基本信息,通过一学期的查询,学生们以熟练掌握查询方法,养成实时查询的好习惯,专业水平进一步提高。
4模拟校外环评企业的环境影响评价工作环节在教学过程中,给学生布置下载和学习环保标准的任务,并在课堂上要求学生以PPT 的形式向大家介绍学习的环保导则和标准的内容、结构,以及还未看懂的部分,互动交流,帮助他们快速理解环评相关政策,了解目前环评行业中存在的尚未解决的问题和难题。
同时,本研究还在课堂上模拟项目环评评审会,将学生分组,让他们分别担任建设方、环境保护行政主管部门和环评公司人员的角色,就某一个具体的项目的环境影响报告书的可行性和规范性进行讨论,并各自提出合理的理由及可行性建议,取得了很好的效果,使学生能够更好地理解不同角色的担当和使命,更全面地理解环境影响评价工作的重要性。
5结语通过对环境影响评价实践课程的教学与学习模式进行全新的探索和实践,大大提高了我们环境专业的实践课程的实用性和规范性,极大地激发了学生们的学习兴趣,提高了课堂互动热情,并最终取得了良好的教学效果。
参考文献:[1]王军良,何志桥,宋爽.新形势下以应用能力培养为出发点的环境影响评价课程教学实践改革探索[J].教育教学论坛,2019(37):120-122.[2]侯珺.以实践技能培养为目标的“环境影响评价”课程建设[J].课程教育研究,2019(29):255.[3]康群,杨喆,霍苗苗.构建《环境影响评价》课程实践教学体系[J].课程教育研究,2019(9):256.[4]王强.“环境影响评价”课程的教学改革与实践研究[J].西南师范大学学报(自然科学版),2017,42(1):153-156.[5]顾云兰,王彦卿,张红梅等.“环境影响评价”课程实践教学的改革与探索[J].化工时刊,2015,29(12):55-57.作者简介:王庆(1980-),男,新疆阿克苏人,博士,讲师,从事环境功能材料开发与应用研究,长期从事环境影响评价教学工作基金项目:新疆师范大学本科教学质量工程建设教学研究与改革项目(项目编号:SDJG2019-05)官能化溶聚丁苯橡胶研究进展呼振鹏王雪(中国石油化工股份有限公司北京化工研究院燕山分院橡塑新型材料合成国家工程研究中心,北京102500)摘要:溶聚丁苯橡胶因具有良好的抗湿滑性、低滚动阻力以及耐磨性,在高性能绿色轮胎领域具有重要应用前景,官能化改性可进一步提升综合性能。
官能团改性的溶聚丁苯橡胶开发与生产方案(一)
官能团改性的溶聚丁苯橡胶开发与生产方案一、实施背景溶聚丁苯橡胶(SSBR)是一种高性能合成橡胶,具有优异的耐磨性、抗湿滑性和低滚动阻力,广泛应用于轮胎、胶带、密封件等领域。
随着汽车工业的快速发展,对轮胎性能的要求不断提高,传统SSBR的性能已无法满足需求。
因此,开发官能团改性的溶聚丁苯橡胶(F-SSBR)成为产业结构改革的重要方向。
二、工作原理官能团改性的溶聚丁苯橡胶(F-SSBR)是通过在SSBR分子链上引入特定官能团,如羧基、磺酸基、氨基等,以改善其性能。
这些官能团可以与橡胶配合剂发生化学反应,提高橡胶的交联密度和力学性能。
同时,官能团的引入还可以改善SSBR的耐油性、耐化学腐蚀性和耐老化性。
三、实施计划步骤1. 研发阶段:通过实验室研究,确定最佳的官能团种类和引入方式。
对不同的官能团进行筛选和优化,以达到最佳的改性效果。
此阶段需要进行大量的化学实验和分析测试,预计耗时3-6个月。
2. 中试阶段:在实验室研究的基础上,进行中试规模的生产和测试。
通过调整工艺参数和设备,优化生产流程,确保F-SSBR的质量和稳定性。
此阶段预计耗时6-12个月。
3. 工业化生产阶段:在中试成功的基础上,进行工业化规模的生产。
对生产线进行改造和升级,以满足F-SSBR的生产需求。
同时,对生产过程进行严格的质量控制和环境监测,确保产品的质量和环保要求。
此阶段预计耗时1-2年。
四、适用范围官能团改性的溶聚丁苯橡胶(F-SSBR)适用于轮胎、胶带、密封件等高性能合成橡胶制品的生产。
通过与橡胶配合剂的化学反应,可以提高制品的力学性能和耐老化性,延长使用寿命。
同时,F-SSBR的优异性能还可以满足汽车工业对轮胎性能的不断提高的需求。
五、创新要点1. 官能团的引入:通过在SSBR分子链上引入特定官能团,如羧基、磺酸基、氨基等,改善其性能。
这些官能团可以与橡胶配合剂发生化学反应,提高橡胶的交联密度和力学性能。
2. 生产工艺的优化:通过对生产工艺的优化和改进,实现F-SSBR的工业化生产。
国产中乙烯基含量溶聚丁苯橡胶性能的研究
(7)流变性能 (加工性 能 ):采用Instron3211
· 12 ·
2们 3年第 9期
Theo ̄。Reseamh
型 毛细 管流 变仪 分析 表征 ,试 验温 度为 100 ℃ ,毛 细管 直径 1.6 mm,毛 细管 长度为25.6 mm,长 径 比为
分部分拖尾 明显 ,相 对 分子 质量 分布 较宽 。一 般 而 言 , 受 大相对 分子 质量级 分影 响较大 ,其值接 近 大相对 分子质量 级分端 ; 受小 相对 分子 质量 级分 影 响较 大 ,其值 较接 近小相 对分 子质量 级分 端 。因 此 ,MV1和MV21 ̄' JM.分别 高于 MV3和MV4, 远 低 于 MV3和MV4。
此外 ,MV1和MV2的填充油 品种和用量与MV3和 MV4不 同。从抽提物 总量来看 ,MV1和MV2的油含量 均较 小 ,含胶率较高 ;MV3和MV4的油含量较 大。国 产MV1和MV2可 以适 当提 高相对 分子质量 ,进一 步增 大充油量 。
国产 中乙烯基含量溶聚丁苯橡胶性能的研究
张新军,陈瑞军,陈名行 ,李花婷
(北京橡胶工业研 究设计院,100143 北京 )
摘要 :介绍 国产 中乙烯基含 量溶聚丁苯橡胶 (MVSSBR)性 能的研究 。结果表 明 :与国外同类产 品相 比,国产 MVSSBR相对分子质 量和油含量较小 ,加工性能稍 好 ,大部分物理性能相 近。今后应增 大国产MVSSBR的相对分子质量和油含量 ,提 高性 价比。
(3)玻璃 化温度 ( ):采用美 国TA—MDSC一 2901型差热扫 描仪测试 ,升 温速度 10℃ ·min~,氮 气 气 氛 。
多官能化溶聚丁苯橡胶的制备及在节能轮胎中的应用
多官能化溶聚丁苯橡胶的制备及在节能轮胎中的应用张颖;廖桂英;张新军【摘要】将极性分子引入溶聚丁苯橡胶(SSBR)中,进行了合成方面的研究,同时对合成的官能化的SSBR、通用丁苯橡胶及进口官能化的SSBR在胎面胶的应用方面进行了性能检测.结果表明,使用通用SSBR胎面胶的滚动阻力相比乳聚丁苯橡胶(ESBR)的改善率达22%;官能化率低的SSBR相比于通用SSBR的滚动阻力又可改善10%;多官能化的“SSBR-N-Si加成物”相比于极性低分子有机硅化合物改性的SSBR滚动阻力还可改善25%,极性基团愈多且相对含量愈高的SSBR滚动阻力愈低.同时,官能化的SSBR还具有较低的生热性和加工性.官能化的SSBR将是合成橡胶及绿色轮胎工业发展的方向.【期刊名称】《世界橡胶工业》【年(卷),期】2016(043)010【总页数】8页(P44-51)【关键词】端基官能化;溶聚丁苯橡胶;绿色轮胎;低滚动阻力;节能【作者】张颖;廖桂英;张新军【作者单位】中国地质大学材料工程及化学学院,湖北武汉430000;中国地质大学材料工程及化学学院,湖北武汉430000;北京橡胶工业研究设计院,北京100143【正文语种】中文【中图分类】TQ336.1由于矿物燃料储量耗尽以及减少温室气体(例如CO2)方面的国际协定,节能和省燃料技术显得越来越重要。
在欧洲、美国和日本,通过立法机构的几个最新决定,将促进新的省燃料技术的实现。
2016年的欧洲环境条例规定,轿车的车队平均CO2排放量指标为130 g[CO2]/km,计划通过采用节省燃料的轮胎再减少二氧化碳排放量10 g[CO2]/km,甚至设想到2020年制订更严格的指标。
另外,轿车轮胎和载重汽车轮胎的新轮胎标签规定必须标有轮胎滚动阻力、轮胎湿路面抓着力和滚动轮胎噪声特性。
规定将抓着力分为A~D级,将滚动阻力分为A~G级,并将其编入了法规。
美国运输部(DOT)将采用标有轮胎滚动阻力、轮胎湿路面牵引力、轮胎胎面磨耗、燃料效率、安全性和耐久性数据的替换轮胎标签。
SSBR基本性能的研究
SSBR基本性能的研究李文东;耿新亭;聂万江;曾季【期刊名称】《轮胎工业》【年(卷),期】2011(31)8【摘要】对比研究溶聚丁苯橡胶(SSBR)Buna(R) VSL 5025-2和2438-2HM、乳聚丁苯橡胶(ESBR)1712和1721生胶、混炼胶和硫化胶的基本性能.结果表明:与ESBR1712相比,SSBR Buna(R) VSL 5025-2生胶的加工性能稍差,混炼胶的操作安全性能较好,硫化胶的定伸应力较大,拉伸强度和拉断伸长率较小,抗湿滑性能较好,滚动阻力稍高;与ESBR1721相比,SSBR Buna(R) VSL 2438-2HM硫化胶的滚动阻力较低,其余性能变化趋势和SSBR Buna(R) VSL 5025-2与ESBR1712的变化趋势相似.【总页数】8页(P473-480)【作者】李文东;耿新亭;聂万江;曾季【作者单位】北京橡胶工业研究设计院,北京100143;北京橡胶工业研究设计院,北京100143;北京橡胶工业研究设计院,北京100143;北京橡胶工业研究设计院,北京100143【正文语种】中文【中图分类】TQ333.1;TQ336.1【相关文献】1.CB/CNTs/SSBR与SiO2/CNTs/SSBR复合材料的基本性能研究 [J], 肖同亮;李培军;赵树高2.SSBR2535基本性能的研究 [J], 陈宏;陈丽;李花婷;颜晋钧;蔡尚脉;王雪3.SSBR/NdBR和SSBR/NiBR并用胶的动态压缩性能研究 [J], 李波;巩红光;王奇;周雷;胡海华;龚光碧4.炭黑补强ESBR1502/SSBR2466并用胶的性能研究 [J], 马秀菊; 付友健; 徐艺; 倪淑杰5.不同结构官能化SSBR的性能研究 [J], 张玺;宋玉萍;杨广明;李洪波;闫蓉因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
官能化溶聚丁苯橡胶的性能评价
收 稿 日期 :2017—07—11;修 订 日期 :2018—03—19。 作 者 简 介 :韩 明 哲 (1974一 ),男 ,山 东 济 南 人 ,硕 士 研 究 生 。 主要 从 事 橡 胶 新 产 品开 发 方 面 的 工 作 ,已发 表 论 文 10余 篇 。 基 金 项 目 :中国 石 油 天 然 气 股 份 有 限 公 司科 技 管 理 部 资 助 项 目 (2化 溶 聚 丁苯 橡 胶 的 性 能 评 价
凝胶 渗 透 色谱 (GPC)分 析 用 美 国 Watars 公 司生产 的 1525型 GPC分 析仪 测试 。
核 磁 共振 (NMR)分析 用 德 国 Bruker公 司 生 产 的 AV一600型 NMR分 析 仪 测试 ,氘 代 氯 仿 为溶剂 ,四 甲基 硅烷 为 内标 。
力口工 ·应 用
合CH成IN橡A胶 工SY业NT,2 H0E1T8IC— 05R—U1B5B,4 E1 R( 3)IN:1D9U0S~TR19Y3
官 能 化 溶 聚 丁 苯 橡 胶 的性 能 评 价
韩 明哲 一,仝 璐 “ ,孙福 权h一,杨 广 明h ,陈晓博
(1.中 国石 油 独 山子 石 化 公 司 a.研 究 院 ;b.乙 烯 厂 ,新疆 克 拉 玛 依 833699; 2.新 疆 橡 塑 材料 实 验 室 ,新 疆 克 拉 玛依 833699)
关 键 词 :溶 聚 丁 苯 橡胶 ;炭 黑 ;官 能 化 ;抗 湿 滑性 ;滚 动 阻力 ;耐 磨 性 中图 分 类 号 :TQ 330.7 文献 标 志码 :B 文章 编 号 :1000—1255(2018)03—0190—04
通用型及官能化溶聚丁苯橡胶在高性能轮胎胎面胶中的应用
中图分类号:TQ333. 1 ;U463. 341+.4/. 6
文章编号:1006-8171 (2019)07-0409-05
文献标志码:A
DOI: 10. 12135/j. issn. 1006-8171.2019. 07. 0409
溶聚丁苯橡胶(SSBR)主要用于轿车轮胎
胎面胶,其特有的分子结构赋予轮胎较低的生热 和滚动阻力以及较高的湿滑抓着牵引力⑴。自
中国石化巴陵石化公司合成橡胶事业部产品。
SSBR,牌号VSL5025-2HM,填充TDAE油,属非官 能化型,德国朗盛公司产品。SSBR,牌号Y-031,
相对分子质量为双峰窄分布,基团端封率不大于
50%,日本旭化成公司产品。白炭黑ZEOSIL1165,
青岛罗地亚白炭黑有限公司产品。
1.2试验配方 丁苯橡胶(变品8,氧化锌4. 8,硬脂酸2. 4,偶 联剂Si69 10,防老剂4010 2,防老剂RD 1,混 合蜡1,TDAE 7,硫黄2. 4,促进剂CZ 2. 7, 促进剂D 2.3。 1.3主要设备和仪器
1.57L本伯里密炼机,英国法雷尔公司产品; XK-160型开炼机,上海橡胶机械有限公司产品; M200E型门尼粘度计,北京友深电子仪器有限公 司产品;Maxims820型液相凝胶渗透色谱(GPC) 仪,美国Waters公司产品;TAMDSC-2901型差示 扫描量热(DSC)仪,美国TA公司产品;DMTA-IV 型粘弹谱仪,美国Rheometric Scientific公司产品;
度与Payne效应相关,复合材料中引入的官能化基
团增强了其与白炭黑的亲和性,使复合材料中的 炭黑/白炭黑分散得更加均匀®。另外,极性官能 团还减小了硫化后网络大分子最终交联点到链端 的惰性单元的长度和浓度,被基团“钝化”的大分子 长链节可有效参与周期性形变弹性回复,因此减 少了轮胎的滞后损失,降低了生热"叫
官能化溶聚丁苯橡胶的研究与进展
官能化溶聚丁苯橡胶的研究与进展马万彪1,梁爱民1,王 雪2(1. 中国石化 北京化工研究院,北京 100013;2. 中国石化 北京化工研究院燕山分院橡塑新型材料合成国家工程研究中心,北京 102500)[摘要]综述了溶聚丁苯橡胶(SSBR )的合成方法,包括封端法合成链端官能化SSBR 、官能化引发剂合成链端官能化SSBR 、偶联改性法合成链端官能化SSBR ,介绍了官能化SSBR 的研究进展以及官能化技术在橡胶轮胎应用中的重要性。
将偶联技术和官能化技术结合在一起制备出双端官能化的星型溶聚丁苯橡胶是丁苯橡胶未来发展的一个重要方向。
[关键词]官能化封端剂;官能化引发剂;官能化偶联剂[文章编号]1000-8144(2020)12-1246-05 [中图分类号]TQ 333.1 [文献标志码]AResearch and development of fnuctionalized solution polystyrene -butadiene rubberMa Wanbiao 1,Liang Aimin 1,Wang Xue 2(1.Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry ,Beijing 100013,China ;2.Sinopec Beijing Research Instituteof Chemical Industry Yanshan Branch ,National Engineering Research Center for Synthesis of New Rubber andPlastic Materials ,Beijing 102500,China )[Abstract ]The development process of solution polystyrene-butadiene rubber is introduced. The research progress of functional solution polystyrene-butadiene rubber and functionalization technology in rubber tires are introduced from three aspects :functionalized end-capping agent ,functionalized initiator and functionalized coupling agent. In addition ,the paper explains the importance in application. It is an important direction for the future development of styrene-butadiene rubber to combine the coupling technology and the functionalization technology to prepare double-end functionalized star-shaped polystyrene-butadiene rubber.[Keywords ]functionalized end-capping agent ;functionalized initiator ;functionalized coupling agentDOI :10.3969/j.issn.1000-8144.2020.12.015[收稿日期]2020-08-11;[修改稿日期]2020-09-09。
溶聚丁苯橡胶的结构、性能、加工及应用研究
本论文通过研究溶聚丁苯橡胶(SSBR)的结构与性能、加工工艺及应用配方,讨论了SSBR2564S性能特征和加工工艺,并开发出高性能轮胎胎面胶配方。首先对国产溶聚丁苯橡胶(SSBR2564S、SSBR2564A)及市售朗盛化学的溶聚丁苯橡胶(SSBR5025-2)的微观过轮胎胎面配方生胶体系、硫化促进体系、补强填充体系及老化防护系的优选实验,设计开发了高性能胎面胶的配方。结果表明,该配方能大幅提升轮胎的湿地操控性能、燃油经济性,并具有较低的磨耗损失,达到了欧盟轮胎标签法规的高性能轮胎指标要求,具有潜在的应用市场。
在此基础上,通过不同配方体系下SSBR2564S与市售同类产品的性能对比剖析,讨论了SBR25564S的性能特征,结果表明:SSBR2564S的硫化效率、结合胶含量、交联密度、拉伸性能、耐磨耗损失、抗湿滑等性能优于市售同类产品。通过探究SSBR2564S剪切工艺、加料顺序及应力松弛特性对胶料的性能影响,讨论了SBR2564S的加工特征,结果表明:采用低温剪切工艺和炭黑偶联剂偶联化后,再加其它小料的加料顺序,所制备的胶料综合性能较好;SSBR2564S应力松弛过程均呈现快慢两阶段现象,且应力松弛时间对温度的依赖性高于ESBR。
双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成与性能
双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成与性能双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成与性能摘要:本文综述了双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成方法以及其在材料领域的应用。
双端官能化溶聚丁苯橡胶是一种具有高拉伸强度、优良的耐磨性和化学稳定性的高性能橡胶材料。
本文从合成方法、化学结构、热性能、力学性能和应用前景等方面进行了综述,并对双端官能化溶聚丁苯橡胶的发展趋势进行了展望。
一、引言双端官能化溶聚丁苯橡胶是一种通过在丁苯单体或聚合物链末端引入功能化基团来改善其性能的高性能橡胶材料。
它具有优越的力学性能、磨损耐久性和抗氧化性能,在汽车零部件、密封材料和弹性体等领域有广泛的应用前景。
二、双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成方法目前,双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成方法主要有聚合溶聚法、顶空溶聚法和化学修饰法。
聚合溶聚法是通过在聚合反应中引入双端官能化剂,将其与丁苯单体共聚合而得。
顶空溶聚法是通过控制橡胶链端反应,实现橡胶链的双端官能化。
化学修饰法则是通过在丁苯单体或已合成的聚丁苯橡胶链末端引入官能化基团。
三、双端官能化溶聚丁苯橡胶的化学结构双端官能化溶聚丁苯橡胶的化学结构可以通过核磁共振(NMR)和质谱(MS)等方法进行表征。
其中,双端官能化剂引入的官能化基团可以是氨基、醇基、酯基、酰胺基等。
这些官能化基团的引入可以使橡胶材料具有更多的反应位点,从而提高材料的交联性能和溶胀性能。
四、双端官能化溶聚丁苯橡胶的热性能双端官能化溶聚丁苯橡胶具有良好的热稳定性和热传导性能。
它在高温下不易发生降解,可以在高温环境下长期使用。
热失重分析结果显示,双端官能化溶聚丁苯橡胶的热分解温度较高,且热稳定性与官能化基团的类型和含量有关。
五、双端官能化溶聚丁苯橡胶的力学性能双端官能化溶聚丁苯橡胶具有优异的力学性能,如高拉伸强度、高弹性模量和优良的耐磨性。
它的力学性能主要受到交联程度、分子量和官能化基团类型等因素的影响。
研究表明,适量的交联可以提高橡胶材料的力学性能,而过高的交联程度则会导致材料的脆性增加。
环保油对不同结构溶聚丁苯橡胶性能的影响
1 . 5 7 l 本伯 里密 炼机 , 英 国法 雷尔 公司 产 品 ; XK 一 1 6 0型开炼 机 , 上海橡胶机械厂产品; M2 0 0 E
型 门尼 粘 度 计 和C2 0 0 E型硫 化 仪 , 北 京 友 深 电子
作者简介 : 王丽丽 ( 1 9 7 9 ) , 女, 山西 朔 州 人 , 中 国石 化 北 京
摘要 : 研 究 环保 油对 线 形 和 星 形 溶 聚 丁 苯 橡 胶 ( S S B R) 性 能 的 影 响 。结 果 表 明 : 以环保油 ( TD AE) 替 代 高 芳 烃 油( D AE) , 线形 S S B R物 理 性 能 的 变 化 趋 势 与 乳 聚 丁 苯 橡 胶 一 致 ; 填充 T DAE 的星 形 S S B R偶联效率更 高 , 在 拉 伸 强
油对 不 同结构 S S B R 性能 的影 响 。
表 1 填 充 油 的 理 化 参 数
1 实 验
1 . 1 主 要 原 材 料
充油 S S B R, 将 中 国石 化 上 海 高 桥 石 油 化 工 有 限公 司的 S S B R T2 5 3 5 L和 中 国石 化 北 京 化 工 研 究 院燕 山分 院 中试 产 品 S S B R 2 3 3 5的 基础 胶 液 湿 法填 充油 品后 干燥 得 到 , 分别简称 为高桥 S S —
随着 欧盟 R E AC H 法 规 对 橡 胶 填 充 油 环 保 性提 出了更 高要 求 , 环 保 油 在 橡 胶 中 的应 用 研 究 E t 益 广泛 。溶 聚 丁 苯 橡 胶 ( s s B R) 对 于 油 品 的需 求 与乳 聚丁 苯橡胶 ( E S B R) 有很大不同, 且 S S B R 有线 形 和星形 两 种 不 同 结 构 , 环 保 油 对这 两 种 结 构S S B R 的性能影 响 不 同 。本 工作 主要 研究 环 保
官能化高性能轮胎用溶聚丁苯橡胶设计的关键差别化因素
官能化:高性能轮胎用溶聚丁苯橡胶设计的关键差别化因素任晓媛㊀编译㊀㊀以C O2为主的温室气体浓度增加造成的气候变化是一个严重的全球环境问题.已开发了轮胎新技术以减少C O2的排放.超过80%的C O2排放发生在轮胎生命周期中的使用阶段.减少这些排放的关键问题是降低轮胎滚动阻力.在2012年11月,车辆轮胎标准标签在整个欧洲成为强制标准.标签向客户提供了轮胎关于环境和安全特性的信息,旨在提升道路安全性和减少污染.欧盟条例要求轮胎制造商公布C1㊁C2和C3轮胎的燃油能效㊁湿路面抓地力等级和外部滚动噪音.已经开发了提升轮胎胎面性能以降低滚动阻力而不牺牲湿路面和冰路面牵引力的一些技术.为此,开发了改性聚合物(S S B R和B R)㊁改性填料(白炭黑和炭黑)和基于白炭黑或炭黑的填料G聚合物母胶.由于白炭黑是亲水性的,原料聚合物是疏水性的,有必要对白炭黑进行表面改性来保证胶料的适当混炼.这是由于白炭黑表面存在羟基基团,使得聚合物基体中的填料分散变得复杂化.解决这个问题的一种方法是通过偶联剂如双(3G三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物(T E S P T)对白炭黑表面进行化学改性.开发了经结构优化的非官能化S S B R和官能化f xGS S B R,以改善滚动阻力㊁牵引力和轮胎耐磨性.根据所需最终用途,设计了组成和微观结构有较大差异的S S B R,用于高性能轮胎胎面.还设计了f xGS S B R提供特定聚合物G填料相互作用,改善填料分散,并有助于减少轮胎胎面胶的滞后损失.据报道,f xGS S B R可同时改善轮胎的滚动阻力㊁湿路面牵引力和耐磨性.轮胎制造商需要更先进的f xGS S B R来改善f xGS S B R和填料之间的相容性.达到这个要求的研发过程通常是启发式的,经常使用试验方法来选择聚合物官能化方法,既耗时又浪费资源.没有定量方法能够确定f xGS S B R和白炭黑之间的相互作用.因此,需要新方法来支持新f xGS S B R 的设计.密度泛函理论(D F T)是物理学㊁化学和材料科学中一种研究多电子体系电子结构的计算量子力学方法.D F T是凝聚态物理学㊁计算物理学和计算化学中一种常用的多用途方法.本文中D F T方法用于计算链端官能化聚丁二烯在白炭黑表面上的吸附能量.另外,本文使用基于D F T模拟的分子模拟方法来支持设计用于高性能轮胎的新型f xGS S B R.1㊀试验1.1㊀D F T分子模拟链端官能化丁二烯低聚物用作D F T模拟的模型分子.图1展示了D F T模拟时使用的链端官能化丁二烯低聚物.在低聚物中进行了不同类型的链端官能化.白炭黑表面采用αG石英(001)模型模拟.完成所有模拟最合适表面的选取依据有几条准则:1)领域内以往文献;2)实验证据;3)内在稳定性和表面能.在此基础上,选择用于模拟的表面为αG石英(001),而不是含完全饱和二硅醇基团的切割表面,如图2所示.然而,考虑到所有不同表面的相似性,吸附分子经历的化学环境不能展示吸附于表面的显著差异.图1㊀D F T模拟时使用的官能化丁二烯低聚物的结构图2㊀用于模拟白炭黑表面的αG石英优化模型D F T分子模拟用于计算160ħ时链端官能化丁二烯低聚物和αG石英(001)表面之间的吸附能.图3描述了使用D F T模拟方法计算官能化丁二烯低聚物和白炭黑表面之间的吸附能.使用不同官能化低聚物进行D F T模拟.通过G a u s s iGa n09软件和全电子计算,采用c cGp V T Z和c cGp V Q Z/B3L Y P方法进行D F T模拟.分子模拟采取了以下步骤:1)清洁表面的优化:平面G波Q u a n t u m E sGp r e s s o模拟软件包;平面波基础上拓展的单电子波函数,其动能和电子密度能量临界点分别为400e V和500e V,对其进行调整以达到总能量中足够的精度;通过使用P e r d e w,B r u k e和E r n z e rGh o f(r P B E)的广义梯度近似(G G A)修订版解释交换关联(X C)作用;用范数守恒标量相对赝势模拟H㊁O和S i原子的离子G电子相互作用;通过最佳M o n k h o r s tGP a c k网格对B r i l l o u i n区进行取样,保证了能量和电子密度的完全收敛;清洁αG石英(001)表面松弛(点阵+结构同时)通过共轭梯度最小化方案进行,直到任何原子上最大力低于0.01e VÅ-1;使用0.01e V G a u s s i n宽度的M e t hGf e s s e lGP a x t o n方法涂抹费米能级;电子密度的自我一致性收敛至总能量优于10-6e V的精度.2)界面预优化:局部基础设置F i r e b a l l模拟软件包;C,N,S和S i最优极化s p3d5数值原子轨道(N A O s)基础设置,O单和双N A O s的s p3s∗p3∗基础设置,H优化s基础设置;在F i r e b a l l方法中使用了局部密度近似(L D A)函数;离子G电子相互作用通过范数守恒标量相对赝模拟;为了获取最小能量结构,热退火模拟过程+缓慢冷却淬火技术:起始温度(160ħ),终止温度(R T)通过指定每个质量m e的非固定原子一个随机初始速度v即v2=3k B T/2m e(均分定理)进行模拟;在这个公式中,k B是B o l t z m a n n常数,T是温度,v2表示界面非固定原子的平均速度.3)改进界面优化获得总能量和吸附能:除了以下内容外,还使用前文 清洁表面优化 中的相同步骤:采用如前章节所述的限定温度时预优化结构作为起始几何结构来改进优化结构;温度的影响以显式方式包括在内,例如热环境浴(160ħ),在电子温度下遵循B o l t z m a n n公式填补电子状态;基材五种物理层的底下两层通过底部悬挂键充分吸附过量氢原子固定以避免极化表面效应;扰乱性范德华(v d W)修正用于检验吸附层结构的可靠性;为此,经验式有效G r i m m e v d W R-6修正用于将色散力加到常规密度函数(D F T+D).图3㊀用于计算官能化丁二烯低聚物和白炭黑表面吸附能的D F T分子模拟方法㊀㊀4)低聚物和白炭黑表面之间吸附能的计算:通过如下公式计算链端官能化丁二烯低聚物在αG石英(001)表面每个分子的相互作用/吸附能.E i n t/a d s=E t o t(低聚物/表面)-(E t o t(低聚物)+E t o t(表面))式中,E t o t(低聚物/表面)是优化界面的总能量, E t o t(低聚物)是优化气相低聚物的总能量,E t o t(表面)是优化清洁表面的总能量.1.2㊀模型f xGS S B R的合成作为代表性无规S S B R,我们选取了相对于丁二烯含21%苯乙烯,63%乙烯基,门尼粘度为52的聚合物.采用微观结构改性剂2,2G二(2G四氢呋喃)丙烷(D T H F P).S S B R通过20L间歇式反应器合成,初始反应温度为50ħ.一旦单体完全耗尽,将一种官能化试剂加入到反应混合物中.得到三种不同类型链端官能化f xGS S B R:F01, F02和F03.1.3㊀白炭黑填充胶料的制备标准客车子午线轮胎胎面白炭黑胶料配方用于评估S S B R.f xGS S B R胶料配方见表1.一个基本混炼方案用于混炼所有材料和白炭黑配方胶料.这些评估中使用的混炼方案见表2.胶料按表1㊀f xGS S B R轮胎胎面胶配方f xGS S B R100U l t r a s i l700080.0T D A E油20.0T MQ1.06P P D2.00M C蜡1.0S t r u k t o lA602.5S iG69硅烷64一段总计212.9T D A E油8.0N234炭黑10.0硬脂酸1.5氧化锌2.5二段总计234.9硫黄1.2C B S2.0D P G2.0T B z T D0.2总计240.3表2㊀胶料混炼步骤步骤白炭黑干混M B1在各步骤中加入除氧化锌外的所有组分,155ħ下保持3m i n R M返炼,加入氧化锌,155ħ下保持3m i n终炼混炼硫化剂至105ħ,总混炼时间约为17m i n三段混炼法在F a r r e l密炼机中混炼.前两段M B1和返炼阶段是非生产性的,因为没有加入硫化剂.在每一个母炼阶段结束时增加3m i n热处理,确保白炭黑硅醇基团完全硅烷化反应.胶料按标准A S T M测试方法测试.门尼粘度和焦烧时间通过A S T M D1646方法评估.硫化时间通过A S TM D2084方法测试.拉伸强度测试按A S T M D412方法进行.撕裂强度通过A S T M D5963方法测试.橡胶中分散通过A S T M D2663方法评估.流变性能通过A S TM D5289, D6204,D6602和D7605方法用无转子剪切流变仪测试.根据A S T M D5963进行D I N磨耗试验.根据I S O4662通过Z w i c k试验仪获得回弹值.以剪切或轴向(拉伸)模式用T A Q900D MA 测试动态粘弹性能.图4㊀在0.2%应变和10H z时不同官能化f xGS S B R白炭黑胶料温度扫描曲线2㊀结果模型S S B R在实验室合成,链端官能化与D F T模拟中的低聚物相同.模型S S B R的微观和宏观结构相同,4种S S B R的主要不同是官能化的类型.模型S S B R通过白炭黑胶料评价,确定其动态力学性能.对胶料进行两种类型流变分析:高频率温度扫描和60ħ下应变扫描.应变扫描对发现模型S S B R 之间的不同更加敏感.这是由于在动态变形过程中,填料聚集体破坏和重构,增加了胶料的能量损失.S S B R 官能化技术可以减少填料G填料相互作用,增加填料G聚合物相互作用,这归因于S S B R 和白炭黑官能团之间有利的相互作用,这种现象称为P a yn e 效应.图5㊀在0.2%应变和10H z 时不同官能化f x GS S B R 白炭黑胶料在高于40ħ时温度扫描曲线图6㊀由60ħ下f x GS S B R 白炭黑胶料应变扫描曲线获得的G ᶄ图4和图5示出了不同类型官能化f x GS S B R白炭黑胶料的动态力学性能.图4示出了在0.2%应变和10H z 时f x GS S B R 白炭黑胶料的温度扫描t a n δ曲线.初看起来,可观察到f x GS S B R 间微小的差异.图5示出了高于40ħ温度范围内的t a n δ.图6示出了f x GS S B R 白炭黑胶料贮存模量G ᶄ随应变幅度的变化.贮存模量与填料分散状态相关.此效应是由于贮存模量的下降,团聚填料在试样变形时分散.G ᶄ的应变幅度依赖程度越小,填料大团聚体的比例越低,胶料中成分分散状态越好.这种现象称为P a y n e 效应.研究发现,官能化对P a y n e 效应有显著影响.这种流变试验对检测f x GS S B R 和白炭黑填料之间的相互作用更加敏感.图7示出了f x GS S B R 白炭黑胶料t a n δ与应变幅度的关系.图7㊀由模型f x GS S B R 白炭黑胶料在60ħ下应变扫描曲线获得的t a nδ图8㊀归一化滚动阻力指标与归一化P a yn e 效应指数的关系图9㊀归一化湿路面抓地力指标与归一化滚动阻力指标的关系图10㊀由D F T 分子模拟获得的归一化吸附能与归一化滚动阻力指标的关系3㊀讨论密度泛函理论(D F T )是广泛应用于解决基于两大类化学问题的量子力学模拟方法:1)解决D F T 领域内重要化学问题的化学反应性理论㊁方法和应用;2)D F T 应用于解决催化㊁反应和小分子中结构性能关系.在本文中,D F T 模拟用于确定官能化丁二烯低聚物和白炭黑表面之间的吸附能.丁二烯低聚物由三种单体单元构成;一种为1,4构型,2种为1,2构型.低聚物官能化的筛选基于链端官能化试剂引入的可行性.较高的吸附能意味着官能化低聚物和白炭黑表面更好的相互作用.㊀㊀图8示出了相对于非完全官能化S S B R ,归一化滚动阻力指标最大t a n δ和60ħ时t a n δ与归一化P a yn e 效应G ᶄ(10%)-G ᶄ(0.1%)的关系.观察到相对于60ħ时t a n δ,最大t a n δ是表征聚合物G填料相互作用更加敏感的参数.选择滚动阻力参数最大t a n δ确定胶料的滚动阻力.图9示出了归一化湿路面抓地力(0ħ下t a n δ)与归一化滚动阻力指标(最大t a n δ)的关系.相对于非官能化S S B R 进行归一化.f x GS S B R 和湿路面抓地力和滚动阻力指标之间观察到很好的相关性.图10示出了相同官能化低聚物D F T 分子模拟得到的归一化吸附能与归一化滚动阻力指标最大t a n δ的关系.发现较高吸附能的官能化低聚物对胶料滚动阻力指标有改善.这种方法用于设计新官能化胶料以生产f x GS S B R .发现D F T 模拟吸附能结果与不同类型官能化f x GS S B R 胶料获得的P a y n e 效应一致.D F T 分子模拟已经用于设计f x GS S B R ,f x GS S B R 是D yn a s o l 公司用于生产高性能轮胎的产品.4㊀结论本文展示了密度泛函理论(D F T )分子模拟在设计用于制造高性能轮胎的官能化S S B R 方面的应用.本文工作总结如下:1)开发了D F T 分子模拟方法,以确定官能化丁二烯低聚物在白炭黑表面的吸附能;2)合成了不同官能化的模型官能化S S B R ;基于D F T 分子模拟选择官能化基团;3)D F T 吸附能和白炭黑填充官能化S S B R 硫化胶的性能之间有很强的相关性;4)从吸附能㊁较好的白炭黑分散,以及硫化胶滚动阻力减小可推论出f x GS S B R /白炭黑的强相互作用;5)设计D yn a s o l 公司用于高性能轮胎的官能化S S B R ,提高官能化S S B R 和白炭黑填料之间的相互作用;这种方法可以推广至其他类型填料.参考文献:1㊀L u i sR u d r i gu e z GG u a d a r r a m a 等,R u b b e rW o r l d ,V o l .260,N o .6(2019),41~46。
《2024年双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成与性能》范文
《双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成与性能》篇一一、引言橡胶作为重要的工业原料,在汽车、航空、航天、机械制造等领域有着广泛的应用。
其中,溶聚丁苯橡胶(S-SBR)以其优异的物理机械性能和加工性能,已成为现代橡胶工业中的关键原料之一。
随着科学技术的不断发展,橡胶材料的研发也在持续进步。
其中,双端官能化溶聚丁苯橡胶作为一种新型橡胶材料,因其特殊的结构和性能在许多应用领域表现出巨大潜力。
本文将重点介绍双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成工艺及性能研究。
二、双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成1. 原料选择双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成主要采用丁二烯、苯乙烯等单体作为原料。
这些原料具有较高的纯度和活性,对最终产品的性能有着重要影响。
2. 合成工艺双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成主要通过溶液聚合的方法进行。
在催化剂的作用下,将丁二烯和苯乙烯等单体在溶剂中进行聚合反应,生成具有特定结构的聚合物。
随后,通过官能化反应,将双端官能团引入到聚合物分子中,形成双端官能化溶聚丁苯橡胶。
3. 合成过程中的关键因素在合成过程中,催化剂的选择、反应温度、反应时间等因素对最终产品的性能有着重要影响。
此外,溶剂的选择也对聚合反应的进行和最终产品的性能有着重要影响。
三、双端官能化溶聚丁苯橡胶的性能研究1. 物理机械性能双端官能化溶聚丁苯橡胶具有优异的物理机械性能,如高强度、高弹性、耐磨性等。
这些性能使得双端官能化溶聚丁苯橡胶在汽车、机械制造等领域有着广泛的应用。
2. 加工性能双端官能化溶聚丁苯橡胶具有良好的加工性能,如优异的流动性、可塑性等。
这些性能使得双端官能化溶聚丁苯橡胶在加工过程中易于成型、硫化等,提高了生产效率。
3. 耐候性能双端官能化溶聚丁苯橡胶具有较好的耐候性能,能够在恶劣的环境下长期使用而不发生明显的性能损失。
这使得双端官能化溶聚丁苯橡胶在航空、航天等领域具有广泛的应用前景。
四、应用领域及发展前景双端官能化溶聚丁苯橡胶因其优异的性能在汽车、机械制造、航空、航天等领域有着广泛的应用。
不同溶聚丁苯橡胶在全钢子午线轮胎胎面胶中的应用
150 轮 胎 工 业2024年第44卷不同溶聚丁苯橡胶在全钢子午线轮胎胎面胶中的应用李 超,苗程成,丛明辉,董凌波*,崔 晓(三角轮胎股份有限公司,山东威海 264200)摘要:研究4种相对分子质量和玻璃化温度相近的溶聚丁苯橡胶(牌号2466,F2743,F2150A和HPR850)在全钢子午线轮胎胎面胶中的应用。
结果表明:4种胶料的门尼粘度、硫化特性和填料分散性基本相当;F2743硫化胶的定伸应力和拉伸强度略低,F2150A硫化胶的常温回弹值最大,添加均匀剂的HPR850硫化胶的回弹值减小,耐磨性能下降;2466与天然橡胶的相容性最好,2466硫化胶的生热最低,F2743和HPR850硫化胶的抗湿滑性能更优,但生热明显增加。
关键词:溶聚丁苯橡胶;全钢子午线轮胎;胎面胶;动态力学性能中图分类号:TQ333.1;TQ336.1+1 文章编号:1006-8171(2024)03-0150-04文献标志码:A DOI:10.12135/j.issn.1006-8171.2024.03.0150全钢子午线轮胎由于耐磨性能要求高,传统胎面胶配方的补强填料一般采用小粒径炭黑,N1和N2系列炭黑的应用最多。
由于国际社会对于轮胎行业节能环保的要求日益严苛[1-3],推动了白炭黑在轮胎配方中的应用。
在白炭黑胎面胶配方中使用丁苯橡胶能够提高胶料的刚性、耐磨性能及抗湿滑性能,因此将白炭黑和溶聚丁苯橡胶(SSBR)用于全钢子午线轮胎胎面胶可以获得高抗湿滑性能和耐磨性能[4-5],同时由于全钢子午线轮胎胎面胶的主体材料采用天然橡胶(NR),目前仅部分使用SSBR,这使得SSBR的结构与配方性能之间的关系与半钢子午线轮胎配方体系有所不同,因此开发此类全钢子午线轮胎配方具有一定价值。
本工作研究4种相对分子质量和玻璃化温度(T g)相近的SSBR在含白炭黑全钢子午线轮胎胎面胶中的应用,为此类配方的SSBR选择提供参考。
1 实验1.1 主要原材料NR,STR20,泰国产品。
制备几种官能化溶聚丁苯橡胶的研究
3.1 端-COOH聚合物的合成研究
E xte I3 n.~ 8 4 t.I3 2.~ 3 3. 5I3.~ 8 4.2
图3-5 聚合物的1H-NMR谱图:(A)聚苯乙烯;(B)端羟基聚苯乙烯;(C)端羧基聚苯乙烯 Figure 3-5 1H-NMR spectra of (A)polystyrenes,(B) product from the reaction of poly(styryl)lithium
图3-10 两步封端聚丁二烯产物的1H-NMR谱图:(A)第一步封端产物(B)第二步封端产物 Figure 3-10 1H-NMR spectra of (A)product from the reaction of poly(butadiene)lithium with ethylene
oxide,and(B)product from the reaction of poly(butadiene)oxylithium with maleic anhydride.
图3-8 聚苯乙烯封端产物的MALDI-TOF MS谱图:(a)端羟基聚苯乙烯;(b)端羧基聚苯 乙烯
Figure 3-8 MALDI-TOF MS spectra of(a)product from the reaction of poly(styryl)lithium with
以m/ze=t2h7y0le8n.1e为ox例id,e,a对nd应(b2)p4r-omdeurc,预t fr测om值the reaction of pAo:ly(Bstuy(rCyl8)Ho8x)ynlCitHhi2uCmHw2OitCh4mCaHle2Oic3aHn(hAygd+r)ide.
《2024年增塑剂对官能化溶聚丁苯橡胶性能的影响》范文
《增塑剂对官能化溶聚丁苯橡胶性能的影响》篇一一、引言官能化溶聚丁苯橡胶(f-S-SBR)作为一种重要的橡胶材料,在汽车、建筑、航空航天等领域有着广泛的应用。
而增塑剂是改善橡胶性能的重要添加剂之一,其能够降低橡胶的硬度、提高其延展性和加工性能。
本文旨在探讨增塑剂对官能化溶聚丁苯橡胶性能的影响,以期为实际生产与应用提供理论支持。
二、实验材料与方法1. 材料与设备本实验使用的材料包括官能化溶聚丁苯橡胶、增塑剂及其他添加剂。
实验设备包括混炼机、压延机、力学性能测试机等。
2. 实验方法将不同配比的增塑剂与官能化溶聚丁苯橡胶进行混炼,经过压延成型后制备出各种样片。
对不同样品的物理性能和机械性能进行测试,如硬度、抗拉强度、延伸率等。
通过分析数据,探究增塑剂对官能化溶聚丁苯橡胶性能的影响。
三、增塑剂对官能化溶聚丁苯橡胶性能的影响1. 硬度随着增塑剂添加量的增加,官能化溶聚丁苯橡胶的硬度逐渐降低。
这是由于增塑剂可以增加橡胶的柔韧性,从而降低其硬度。
这一特点使得增塑后的橡胶在应用中具有更好的弹性和柔软性。
2. 抗拉强度和延伸率增塑剂的加入可以显著提高官能化溶聚丁苯橡胶的抗拉强度和延伸率。
这是因为增塑剂能够改善橡胶分子间的相互作用力,从而提高其力学性能。
然而,当增塑剂添加量过大时,可能会对橡胶的力学性能产生负面影响,因此需要合理控制增塑剂的添加量。
3. 其他性能除了硬度、抗拉强度和延伸率外,增塑剂还可能对官能化溶聚丁苯橡胶的其他性能产生影响,如耐热性、耐寒性等。
这些影响需要根据具体应用场景进行评估和优化。
四、结论与建议本文通过实验研究了增塑剂对官能化溶聚丁苯橡胶性能的影响,得出以下结论:1. 增塑剂可以降低官能化溶聚丁苯橡胶的硬度,提高其弹性和柔软性;2. 适量添加增塑剂可以提高官能化溶聚丁苯橡胶的抗拉强度和延伸率;3. 增塑剂的添加量需要合理控制,以避免对橡胶的力学性能产生负面影响;4. 增塑剂可能对官能化溶聚丁苯橡胶的其他性能产生影响,需要根据具体应用场景进行评估和优化。
绿色轮胎用橡胶材料的研究进展_李花婷
绿色轮胎用橡胶材料的研究进展李花婷,蔡尚脉,王清才,周志峰,陈名行(北京橡胶工业研究设计院,北京 100143)摘要:介绍绿色轮胎用橡胶材料的研究进展。
天然橡胶改性、溶聚丁苯橡胶改性、乳聚丁苯橡胶改性、稀土顺丁橡胶结构调整、聚氨酯和改性卤化丁基橡胶应用等对发展绿色轮胎意义重大。
关键词:绿色轮胎;天然橡胶;溶聚丁苯橡胶;乳聚丁苯橡胶;稀土顺丁橡胶;聚氨酯;改性近年来我国绿色轮胎的发展备受关注,行业协会和政府机构从原材料、生产装备、产品标准、节能减排等多方面制定了相关政策法规,积极推进绿色轮胎的产业化进程。
围绕绿色轮胎开展的研究和创新不断涌现,并呈现范围广、可利用程度高、转化速度快等特点。
绿色轮胎的研究主要集中在新材料的研发与应用、轮胎结构设计优化和生产装备改进3个方面。
本文介绍绿色轮胎中橡胶材料的研究进展,为绿色轮胎用橡胶材料的开发提供技术参考。
1 天然橡胶(NR)NR的改性方法很多,如环氧化改性、粉末改性、树脂纤维改性、氯化改性、氢(氯)化改性、环化改性、接枝改性和共混改性等,其主要目的是提高NR的综合性能,弥补NR的性能缺陷。
对NR进行功能化改性可以拓展其在特殊领域的应用,目前与绿色轮胎相关的研究主要集中在NR复合材料方面,如白炭黑/NR共沉胶,炭黑、粘土、有机粘土、蒙脱土等与NR的复合材料等。
其中白炭黑/NR 共沉胶更适用于目前轮胎生产,并且已有部分产品用于轮胎生产中。
湿法混炼制备NR/白炭黑母炼胶,提高了白炭黑在NR中分散性和均匀性,降低了干法混炼过程中NR大分子因严重受损而引起的物理性能和耐磨性能下降,同时解决了传统混炼方法中采用粒径小、比表面积大的硬质炭黑胶料因生热高而造成轮胎早期冠空和肩空问题。
湿法混炼制备的NR/白炭黑母炼胶具有生热低、滚动阻力小与抗湿滑性能好的特点,且胶料的拉伸强度和撕裂强度大,可以任意比例与NR、合成橡胶(SR)及炭黑母炼胶并用,特别适用于载重轮胎的生产,可以满足绿色轮胎的生产需要。
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官能化溶聚丁苯橡胶SSBR2466性能研究蔡尚脉1,李花婷1,陈名行1,周志峰1,蔡奇达2(1.北京橡胶工业研究设计院,北京100143;2.台橡股份有限公司,台湾台北市10601)摘要:对台橡股份有限公司开发的官能化溶聚丁苯橡胶产品Taipol SSBR2466进行基本性能研究,采用ASTM标准配方和自行设计的白炭黑配方进行评价,结果表明,台橡Taipol SSBR2466工艺性能有别于乳聚丁苯橡胶,物理机械性能较好,具有低滚动阻力和高抗湿滑性的较好平衡,主要性能达到国外同类牌号产品水平,满足在高性能轿车子午线轮胎胎面胶中应用的要求。
关键词:溶聚丁苯橡胶;基本性能;滚动阻力;抗湿滑性;高性能轮胎近几十年来,国内外对轮胎性能研究的重点集中在滚动损失、抗湿滑性、耐磨性和噪声等几个方面,这些性能成为评价汽车轮胎等级的标准逐步得到认可。
而所谓的高性能轮胎,也是着眼于改善这些性能,在保持其他性能处于较高水平的情况下,集中突出其中一项或两项,如具有低滚动阻力轮胎称为节能轮胎,具有高抗湿滑性能轮胎称为安全轮胎等。
通常,轮胎生产商可以通过优化配方、应用新材料和设计新结构来提升轮胎产品的等级,其中应用新材料是一个重要途径。
在轿车胎面胶用新型橡胶材料方面,溶聚丁苯橡胶(SSBR)的开发和应用是其中重要的方向,国外早在上世纪80年代就已经在轮胎胎面胶中开始应用SSBR,并取得了明显的效果;国内受产品定位、市场竞争和环保法规滞后等因素制约,丁苯橡胶中一直以乳聚丁苯橡胶为主,仅在高档产品和出口的高性能轮胎中使用溶聚丁苯橡胶。
随着欧盟、美国等国家轮胎标签分级法规的实施,许多轮胎制造商已经在胎面胶中应用溶聚丁苯橡胶来提升轮胎产品等级,因此SSBR的应用比例逐渐上升。
溶聚丁苯橡胶牌号众多,不同生产商之间的产品性能存在较大差异。
本文针对台橡股份公司开发的官能团改性溶聚丁苯橡胶Taipol SSBR2466(下文简称SSBR2466),进行基本性能研究,发掘其性能特点,为在高性能胎面胶中应用提供技术参考。
1.实验1.1主要原材料SSBR2466,台橡股份有限公司工业化产品;SBR1502,申华化学乳聚丁苯橡胶产品;对比样品采用国内应用较广的国外样品,试验编号SSBR Y;三个胶种基本参数见表1。
其它均为橡胶工业常用原材料。
表1非充油牌号基本参数牌号颜色生胶门尼生产商苯乙烯份数丁二烯以质量比为100%计1,2-mass%1,4mass%SBR1502黄色50申华化学23.5--SSBR2466微黄75台橡21.067.932.1SSBR Y白65进口26.054.046.01.2配方ASTM D3185配方(下文简称ASTM配方):生胶100.0,硫磺 1.75,硬脂酸 1.00,8#参比炭黑50.0,氧化锌 3.00,TBBS1.00。
白炭黑评价配方(下文简称白炭黑配方):生胶100.0,白炭黑50.0,N339炭黑 5.0,TDAE10,氧化锌 3.0,硬脂酸2.0,Si694.0,其他 6.80。
1.3性能测试1)门尼黏度和门尼松弛:采用北京友深电子仪器厂M200E型门尼黏度计测试,试验温度100℃,松弛时间120s。
2)硫化特性:采用北京友深电子仪器厂C200E硫化仪分析测试,试验温度为160℃。
3)炼胶:初混炼在1.57L的Bambury密炼机中进行;终混炼及生胶包辊性测试在XK-160型开炼机上进行。
4)常规物性:英国INSTRON公司的橡胶应力应变试验机。
5)动态力学性能:硫化胶的动态力学性能采用美国Rheometric Scientific公司的DMTA-Ⅳ型粘弹谱仪测试,试验温度范围-60℃~100℃,升温速率2℃·min-1,频率10Hz,应变0.2%。
6)滚动阻力性能:采用北京万汇一方RSS-Ⅱ型橡胶滚动阻力试验机测定。
试验负荷为15kg,转速为400r/min。
7)自黏性:采用北京万汇一方RZN-Ⅱ型橡胶自黏性测定仪检测,压合时间5s,压合力500g,扯离速度20cm/min。
8)橡胶加工性能分析:混炼胶的加工性能及硫化后橡胶的动态力学性能采用Alpha公司的RPA2000型橡胶加工分析仪进行分析表征。
9)其他各种性能测试:均按相应的国家标准或行业标准的有关规定进行。
1.4混炼工艺1.4.1ASTM配方混炼工艺胶料的混炼工艺按照标准规定的混炼工艺进行。
采用两段工艺,初混炼采用密炼机,终混炼采用开炼机。
1.4.2白炭黑配方混炼工艺为保证混炼均匀,小配合试验均采用三段混工艺,一二段在1.57L Farrel密炼机中进行,80℃/80转,分段加入炭黑和白炭黑,三段在开炼机上进行,加入硫化和促进剂后薄通下片。
2结果与讨论2.1混炼胶性能表2为混炼胶性能数据。
分析可知,采用ASTM配方,SSBR2466混炼胶门尼粘度介于SBR1502和SSBR Y之间,混炼胶门尼松弛面积可表征胶料在该温度下的门尼松弛速度,面积越小,则胶料的松弛速度越快。
SSBR2466焦烧安全性最好,硫化速度与其他胶料相比稍慢。
SSBR2466胶料的ASTM配方自粘性较好,与对比胶料相当。
采用设计的白炭黑配方进行评价,SSBR2466的门尼粘度也同样介于SBR1502和SSBR Y之间,门尼松弛面积相对较小。
SSBR2466白炭黑焦烧安全性和硫化速度与对比牌号胶料基本相当,这一点与采用ASTM配方评价有明显区别。
SSBR2466胶料的自粘性能优于其他两个丁苯橡胶,胶料的自粘性与两个粘合胶料之间的界面状态有关,胶料界面间分子链相互扩散快的粘性大。
SSBR2466胶料自粘性好,可能与胶料在界面扩散速度快有关,粘性大,有利于胶料作为胎面胶组合件复合挤出时的压合[1]。
从表2数据还可知,两个牌号的溶聚丁苯橡胶混炼胶门尼粘度明显高于SBR1502,特别在白炭黑配方中更为明显,这也是目前许多溶聚丁苯橡胶的特点。
溶聚丁苯橡胶橡胶与白炭黑配合应用,填料分散情况往往不如炭黑填料,因此可通过设定稍长的混炼时间和较低的混炼转矩,促进白炭黑的分散,在这种工艺条件下,初始门尼较高的胶料反而有助于保持混炼胶足够的弹性。
表2混炼胶性能数据项目SBR1502SSBR2466SSBR YASTM配方门尼粘度ML(1+4)100℃8396117门尼松弛面积A(100℃)8127011135门尼焦烧(120℃)t5/min37’18’’74’40’’49’13’’t90(160℃)/min15’24’’21’21’’13’39’’自粘性粘度值/N22.9920.7118.58白炭黑配方门尼粘度ML(1+4)100℃458387门尼松弛面积A(100℃)622584749门尼焦烧(120℃)t5/min34’00’’32’40’’33’34’’t90(160℃)/min14’11’’13’34’’11’22’’自粘性粘度值/N8.8126.3114.512.2混炼胶RPA扫描由图1、2可看出,SSBR2466和SSBRY的混炼胶的弹性模量与SBR1502差异较大,两个溶聚丁苯橡胶在设定的频率范围内的G’均高于SBR1502,表明两个溶聚丁苯橡胶混炼胶在密炼机转子作用下会有较大的剪切力,这也与两个胶料混炼胶胶料门尼粘度较高相吻合。
由图3、4分析,ASTM配方中,SBR1502混炼胶在频率超过某个值时,胶料的tanδ值高于溶聚丁苯橡胶橡胶,而在白炭黑配方中SBR1502tanδ均高于溶聚丁苯橡胶,混炼胶的tanδ值与胶料加工性能有相关性,tanδ高,表明胶料滞后效应大,粘性分量高,胶料易形变且恢复慢,塑性好,因此,SSBR1502胶料更适合于压出和压延工艺。
由图5、6分析,在两种配方中,溶聚丁苯橡胶均具有较大的Payne效应,表明其填料分散较SBR1502稍差。
对比图5、6,可知SSBR2466和SSBR Y炭黑配方的Payne效应明显高于白炭黑配方,表明相比炭黑填料,溶聚丁苯橡胶更适于白炭黑填料的分散。
由图7分析,在ASTM配方中,SSBR2466和SSBR Y炭黑混炼胶在低应变情况加工性能与SSBR1502胶料相当,但在高应变时则tanδ显著升高,胶料塑性提高。
由图8分析,在白炭黑配方中,SSBR2466和SSBR Y的曲线存在同样趋势,在高应变区域,胶料tanδ斜率明显升高。
因此,对于SSBR2466和SSBR Y,采用高应变加工条件,将改善胶料的加工流动性。
由图9、10分析,采用ASTM和白炭黑配方,SSBR2466和SSBR Y在测定的温度范围内均具有较高的G’值,说明两个胶料相比SBR1502弹性模量大,但温度升高,SSBR2466和SSBR Y G’曲线下降趋势更快,说明在采用较高的加工温度时,两个溶聚丁苯橡胶的压出尺寸稳定性将有改善。
由图11、12分析,采用ASTM配方,SSBR2466和SSBRY在高温时tanδ显著升高,高于SBR1502胶料,塑性较好,且SSBR2466这种曲线趋势更明显。
采用白炭黑配方,SSBR2466和SSBR Y胶料tanδ均低于SBR1502,但从曲线的趋势分析,在更高的温度下,SSBR2466和SSBR Y胶料流动性增加。
从对胶料进行RPA分析可知,SSBR2466加工工艺性能与SSBR Y基本相当,明显有别于SBR1502。
且SSBR2466在高温、高应变的加工条件下,加工性能将会得到明显改善[2]。
11080100120140160180200220240 SBR1502 SSBR2466 SSBRYG '/K P aLOG FREQ/HZ图1ASTM 配方G’-FREQ 曲线(100℃,7%)11030405060708090100110120130140150160170180 SBR1502 SSBR2466 SSBR YG '/K P aLOG FREQ/HZ图2白炭黑配方G’-FREQ 曲线(100℃,7%)1100.200.250.300.350.400.450.500.550.60 SBR1502 SSBR2466 SSBRYt a n δLOG FREQ/HZ图3ASTM 配方tan δ-FREQ 曲线(100℃,7%)1100.150.200.250.300.350.400.450.500.550.600.650.700.75 SBR1502 SSBR2466 SSBR Yt a n δLOG FREQ/HZ图4白炭黑配方tan δ-FREQ 曲线(100℃,7%)11010020406080100120140160180200220 SBR1502 SSBR2466 SSBRYG ''/K P aLOG STRAIN/%图5ASTM 配方G’-STRAIN 曲线(60℃,1Hz)1101002030405060708090100110120130140150 SBR1502 SSBR2466 SSBR YG ''/K P aLOG STRAIN/%图6白炭黑配方G’-STRAIN 曲线(60℃,1Hz)1101000.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.03.2 SBR1502 SSBR2466 SSBRYt a n δLOG STRAIN/%图7ASTM 配方tan δ-STRAIN 曲线(60℃,1Hz)1101000.20.30.40.50.60.70.80.91.0 SBR1502 SSBR2466 SSBR Yt a n δLOG STRAIN/%图8白炭黑配方tan δ-STRAIN 曲线(60℃,1Hz)60708090100110708090100110120130140150160170180190200210220 SBR1502 SSBR2466 SSBRYG '/K P aT/℃图9ASTM 配方G’-TEMP 曲线(7%,1Hz)6070809010011020406080100120140SBR1502 SSBR2466 SSBR YG '/K P aT/℃图10白炭黑配方G’-TEMP 曲线(7%,1Hz)607080901001100.300.350.400.450.500.550.600.650.70 SBR1502 SSBR2466 SSBRYt a n δT/℃图11ASTM 配方tan δ-TEMP 曲线(7%,1Hz)607080901001100.20.30.40.50.60.7SBR1502 SSBR2466 SSBR Yt a n δT/℃图12白炭黑配方tan δ-TEMP 曲线(7%,1Hz)2.3硫化胶物理性能表3为硫化胶物理性能数据。