改性溶聚丁苯橡胶在轮胎中的应用
丁苯橡胶
丁苯橡胶摘要：丁苯橡胶（SBR) ，又称聚苯乙烯丁二烯共聚物。
其物理机构性能，加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，有些性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，广泛用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具及各种橡胶制品的生产等领域，是最大的通用合成橡胶品种，也是最早实现工业化生产的橡胶品种之一。
关键词：丁苯橡胶自由基聚合聚合方法丁苯橡胶的改性丁苯橡胶的应用丁苯橡胶（SBR）是应用于轮胎胎面胶的重要胶种之一，在较大幅度的提高胎面抗湿滑性的同时能够明显改善其耐磨耗性能。
由于轮胎胎面胶中常并用天然橡胶（NR），为了使胎面具有良好的综合性能，所以需要使丁苯橡胶与天然橡胶有良好的混容性[1,2]。
虽然乳聚丁苯橡胶（ESBR）能够达到提高胎面胶抗湿滑性和耐磨性的要求，但是乳聚丁苯橡胶与天然橡胶的混容性较差，从而影响到其它重要的性能，尤其会使生热量大增[3,4]，而对于轮胎而言则将会增大其滚动阻力，增加油耗。
基于此，人们用溶液聚合的方法制得了在分子链结构上与乳聚丁苯橡胶有着明显区别的溶聚丁苯橡胶(SSBR)[5]。
近来的研究成果表明，SSBR 与天然橡胶的并用体系，能够较好地解决轮胎的抓着力、滚动阻力、耐磨性之间实现最佳平衡的问题，因此，溶聚丁苯橡胶成为开发“绿色轮胎”最主要的研究对象之一[6]。
丁苯橡胶是苯乙烯与丁二烯单体通过无规共聚得到的，丁苯橡胶链节中包含苯乙烯、1-2-聚丁二烯、顺 1-4-聚丁二烯、反 1-4-聚丁二烯四种结构单元。
其中，苯乙烯赋予了胶料一定的强度和耐磨性，但会显著提高胶料的刚性和生热量；1-4聚丁二烯赋予胶料较好的柔顺性和抗湿滑性并能够降低生热量，但强度性能较低，且耐磨性较差；而 1-2-聚丁二烯则兼具苯乙烯和 1-4-聚丁二烯两种结构的优点。
按照不同的聚合方法可以将丁苯橡胶（SBR）分成乳液聚合丁苯橡胶（即乳聚丁苯橡胶/ESBR）和溶液聚合丁苯橡胶（即溶聚丁苯橡胶/SSBR）。
偶联剂Si747原位改性白炭黑增强溶聚丁苯橡胶复合材料的结构与性能研究
偶联剂Si747原位改性白炭黑增强溶聚丁苯橡胶复合材料的结构与性能研究随着汽车工业的发展以及环保意识的增强,人们对于轮胎性能的要求越来越高,因此,滚动阻力低,抗湿滑性高,耐磨性好这三项性能的平衡已成为高性能胎面胶研究的重点课题。
基于此,本文主要从橡胶种类、填料种类、橡胶-填料间的相互作用、工艺条件等方面研究了这些因素对于白炭黑增强溶聚丁苯橡胶复合材料结构与性能的影响,从而为高性能胎面胶的制备提供指导。
1、研究了白炭黑增强的两种国产高乙烯基含量的溶聚丁苯橡胶(SSBR2564S、SSBR2557S)的性能,并且与国外两种溶聚丁苯橡胶(SSBR6270、SSBR2550)进行了对比。
首先分析了四种SSBR的分子量及其分布和玻璃化转变温度,然后研究了相应胶料的硫化特性、填料分散、力学性能、耐磨性能、压缩生热和动态力学性能。
结果发现,国产的SSBR2564S、SSBR2557S及国外的SSBR2550的分子量及其分布相当,而SSBR6270属于偶联型的,分子量分布宽。
四者的硫化特性相近、加工安全性能相当。
SSBR6270的力学性能优于其它三者。
SSBR2564S、 SSBR2557S以及SSBR2550具有优异的抗湿滑性(0℃的tanδ),而SSBR6270的抗湿滑性稍差。
四种硫化胶的耐磨性好、生热低、滚动阻力(60℃的tanδ)低,四种SSBR可以在制备低滚阻胎面胶时可替代使用。
2、比较研究了两个世界著名厂商生产的高分散性白炭黑(165GR、 1165MP、7000GR)和普通型白炭黑(383、VN3)增强的溶聚丁苯橡胶复合材料的结构与性能。
首先观察了这儿类白炭黑的形貌并且用热失重分析仪检测了白炭黑表面的含水量,然后分析了白炭黑种类对相应复合材料性能的影响。
结果表明,五种白炭黑的形貌相似,7000GR、VN3的表面含水量低于165GR、1165MP、383。
五种复合材料的硫化特性相近,加工安全性相当。
改性溶聚丁苯橡胶对轮胎胎面胶性能的影响
加工·应用 合成橡胶工业，２０２０－０９－１５，４３（５）：４１４～４１８ＣＨＩＮＡＳＹＮＴＨＥＴＩＣＲＵＢＢＥＲＩＮＤＵＳＴＲＹ改性溶聚丁苯橡胶对轮胎胎面胶性能的影响郑 涛１，邵红旗２（１ 山东丰源轮胎制造股份有限公司，山东枣庄２７７３００；２ 山东省科学技术情报研究院，济南２５０１０１） 摘要：考察了轮胎胎面胶中改性溶聚丁苯橡胶对白炭黑的分散效果、动态力学和力学性能的影响。
结果表明，链末端改性的溶聚丁苯橡胶ＮＳ６１６和链中与链末端改性的溶聚丁苯橡胶ＬＲＥ－１００，可显著减弱胶料中填料的Ｐａｙｎｅ效应，改善填料在橡胶基体中的分散性，降低胶料在动态形变下的生热，其中白炭黑在ＬＲＥ－１００中具有更加优异的分散性能，Ｐａｙｎｅ效应减弱明显。
与未改性溶聚丁苯橡胶相比，分子链改性后的溶聚丁苯橡胶的玻璃化转变温度（Ｔｇ）向高温区域移动，ＬＲＥ－１００可显著提高填料的分散性，使Ｔｇ处的损耗因子（ｔａｎδ）值升高，使得胶料在０℃附近具有较高的ｔａｎδ，６０℃附近具有较低的ｔａｎδ，同时改善了轮胎的制动性能和生热性能。
关键词：改性溶聚丁苯橡胶；轮胎；力学性能；白炭黑；Ｐａｙｎｅ效应；损耗因子 中图分类号：ＴＱ３３３ ５ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１０００－１２５５（２０２０）０５－０４１４－０５ 溶聚丁苯橡胶因具有生热低、收缩性低［１］、硫化速率快、耐磨及耐寒性能好等优点［２］，同时滚动阻力低、抗湿滑性能好，而日益成为轮胎工业，尤其是绿色轮胎、防滑轮胎、超轻量轮胎等高性能轮胎胎面胶并用体系的首选胶种［３－４］。
白炭黑可以有效地平衡轮胎的滚动阻力和制动性能［５］，同时还具有环境友好性［６］。
在汽车防抱制动系统中，白炭黑填充的溶聚丁苯橡胶复合材料可同时改善滚动阻力、湿路面抓着力和制动距离３项性能［７－８］，明显提高轮胎性能。
与此同时，溶聚丁苯橡胶表面性质与富含硅羟基的白炭黑相差较大，这导致白炭黑很难在橡胶基体中获得良好的分散性能［９－１０］。
不同牌号溶聚丁苯橡胶在高性能轮胎胎面胶中的应用
不同牌号溶聚丁苯橡胶在高性能轮胎胎面胶中的应用张 静，黄义钢，张锡熙，孙 钲，王子琪（青岛双星轮胎工业有限公司，山东青岛 266400）摘要：研究4种牌号溶聚丁苯橡胶（SSBR）在高性能轮胎胎面胶中的应用。
结果表明：SSBR5251H胶料的门尼粘度较小，加工性能较好，回弹值最大，耐磨性能最好，滚动阻力最小；与SSBR5251H胶料相比，SSBR5360H和SSBR5271H胶料的300%定伸应力增大，回弹值减小，耐磨性能下降，SSBR5360H胶料具有最佳的抗湿滑性能，SSBR5271H胶料具有良好的抗湿滑性能和较低的滚动阻力；SSBR6440H胶料的门尼粘度最大，门尼焦烧时间最短，拉伸强度和撕裂强度最大，耐磨性能良好，与SSBR5271H胶料相比，其玻璃化温度相同，0 ℃时的损耗因子减小，60 ℃时的损耗因子和压缩疲劳温升增大，具有较高的滚动阻力和生热。
关键词：溶聚丁苯橡胶；高性能轮胎；胎面胶；抗湿滑性能；滚动阻力；耐磨性能；填料网络中图分类号：TQ333.1；TQ336.1 文章编号：1006-8171（2020）12-0730-05文献标志码：A DOI：10.12135/j.issn.1006-8171.2020.12.0730近年来，汽车行业不断发展，轮胎产品消费趋势也逐渐向高品质、高性能、绿色环保轮胎升级[1]。
随着欧盟标签法的实施，为应对法规要求和满足市场需要，各轮胎生产企业对高性能轮胎的开发越来越重视。
高性能轮胎是指在能耗、安全性以及舒适性方面都更加优良的轮胎产品，主要指标包括抗湿滑性能、滚动阻力和耐磨性能。
研究表明[2]，每提高1个抗湿滑性能等级，刹车距离可缩短3～5 m；每提高1个滚动阻力等级，每条轮胎每5万km可节省17 L汽油，每辆轿车可节省68 L汽油。
高性能轮胎对减少交通事故、提高经济效益和社会效益具有积极意义。
目前，高性能轮胎胎面胶使用的生胶包括丁苯橡胶（SBR）、顺丁橡胶（BR）和天然橡胶（NR）。
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。
高性能轿车轮胎胎面材料应用发展趋势
高性能轿车轮胎胎面材料应用发展趋势任福君（中策橡胶集团有限公司，浙江 杭州 310018）摘要：从溶聚丁苯橡胶（SSBR ）、顺丁橡胶（BR ）、天然橡胶（NR ）、补强材料和硅烷偶联剂等方面阐述在平衡高性能轮胎湿地抓着性能、滚动阻力和耐磨性能方面新型材料，包括改性SSBR 和BR 、液体BR 、环氧化NR 、白炭黑与其他无机填料共沉形成的杂合材料、新型硅烷偶联剂等的应用技术和发展趋势。
关键词：轿车轮胎；胎面材料；溶聚丁苯橡胶；顺丁橡胶；天然橡胶；补强材料；硅烷偶联剂；动态力学性能中图分类号：TQ336.1；TQ333.1/.2 文章编号：1006-8171（2021）03-0162-05文献标志码：A DOI ：10.12135/j.issn.1006-8171.2021.03.0162汽车已经成为当今人类社会必不可少的交通工具，汽车行业在工业制造领域占有十分重要的地位，而轮胎作为汽车与地面接触的唯一部件，其重要性不言而喻。
据德国交通部门统计，1999年7月—2019年6月德国发生的有人员伤害交通事故36 092起，平均每年近2 000起，其中15%发生在与湿地抓着因素相关的情况下。
在环保方面，轿车8%～20%的燃料消耗用于克服轮胎的滚动阻力[1]；如果轮胎滚动阻力降低20%，则轿车每千米二氧化碳排放量可以减小约4 g ，平均每辆轿车每年可以节省燃油23 L 左右，按我国轿车保有量2.6亿辆计算，每年可节省燃油达478万t 。
胎面作为轮胎的重要组成部件，在轮胎滚动阻力、耐磨性能、抗湿滑性能方面都起着决定性的作用，而在通常情况下，这3种性能又相互制约。
随着生产技术的进步和材料的发展，胎面在突出轮胎产品主要性能以及平衡其他性能方面已经取得了很大的进步，其新型材料和配合技术起着至关重要的作用。
本文仅从胎面材料及配合领域阐述高性能轿车轮胎胎面材料的应用发展趋势。
1 溶聚丁苯橡胶（SSBR ）SSBR 是目前市场上依靠技术进步使用量提升最大的橡胶品种，据预测到2030年SSBR 的年消耗量可能达到44万t ，是世界主要合成橡胶公司开发的重点胶种[2]。
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。
改性剂OCST在半钢子午线轮胎胎面胶中的应用
第 3 期李 键等．改性剂OCST在半钢子午线轮胎胎面胶中的应用157改性剂OCST在半钢子午线轮胎胎面胶中的应用李 键，李 群，邱艳舞，王志远（万力轮胎股份有限公司，广东广州 510425）摘要：研究改性剂OCST在半钢子午线轮胎胎面胶中的应用。
结果表明：随着改性剂OCST用量的增大，胶料的门尼粘度增大，硫化速度变化不大，硫化胶的定伸应力呈增大趋势，回弹值逐渐增大，60 ℃时的损耗因子逐渐减小，压缩生热降低，耐磨性能下降；当改性剂OCST用量为0.2份时，胶料的综合性能较优，成品轮胎的滚动阻力降低。
关键词：改性剂；溶聚丁苯橡胶；半钢子午线轮胎；胎面胶；滚动阻力中图分类号：TQ330.38＋7；U463.341＋.6 文章编号：1006-8171（2019）03-0157-04文献标志码：A DOI：10.12135/j.issn.1006-8171.2019.03.0157节能环保是未来汽车产业的发展方向，其中轮胎能耗约占汽车总能耗的20%，减小轮胎能耗可有效降低汽车油耗，减小二氧化碳和尾气中细颗粒物PM2.5的排放量。
为了满足相关市场法律、法规以及汽车主机厂对轮胎滚动阻力性能的要求，各轮胎生产企业都致力于开发低滚动阻力、高抓着力、环境友好型绿色轮胎[1]。
作为企业经营者，希望在降低轮胎滚动阻力的同时，确保不增加生产成本，这无疑给配方设计者提出了更高要求。
当前低滚动阻力绿色轮胎的主要设计思路就是以大量白炭黑替代炭黑。
为解决白炭黑在橡胶中分散差的问题，合成橡胶生产企业在橡胶聚合时在分子链末端引入能与白炭黑或炭黑有相互作用的改性基团，这些基团在胶料混炼过程中能与填料产生较强的作用力，使填料在橡胶中的分散性得到改善。
橡胶性能的优化必然带来成本的上升，同时改性技术壁垒也会使合成橡胶企业大幅提升橡胶价格。
为应对这一局面，本工作将橡胶的改性引入胶料混炼中，研究改性剂OCST在半钢子午线轮胎胎面胶中的应用。
低滚阻改性剂DS01M在轿车轮胎胎面胶中的应用
低滚阻改性剂DS01M在轿车轮胎胎面胶中的应用陈亚婷，王 君，董 康，刘文国，王鹭飞，赵晓东，许婧婧（青岛双星轮胎工业有限公司，山东青岛266400）摘要：研究低滚阻改性剂DS01M在轿车轮胎胎面胶中的应用。
结果表明：在胎面胶中加入低滚阻改性剂DS01M，胶料的门尼粘度增大，硫化速度减慢，白炭黑分散性提高；硫化胶的定伸应力变化不大，回弹值增大；胶料的滞后损失减小；除外观差外无其他工艺问题；成品轮胎的滚动阻力降低。
关键词：低滚阻改性剂；轿车轮胎；胎面胶；白炭黑；分散性；滞后损失；滚动阻力中图分类号：TQ330.38＋7；U463.341＋.4 文章编号：1006-8171（2023）04-0226-06文献标志码：A DOI：10.12135/j.issn.1006-8171.2023.04.0226随着国家大力倡导环保，电动汽车迅速发展，对轮胎性能也提出了新的要求，轮胎不仅要具有较好的抗湿滑性能，还要有较低的滚动阻力。
为此，轿车轮胎胎面胶配方的设计逐渐偏向于白炭黑的使用，而白炭黑用量不断增大，其分散性不良导致胶料的滞后损失增大，轮胎滚动阻力提高。
降低胶料滞后损失的常用方法有使用更有效的硅烷偶联剂，生胶采用改性溶聚丁苯橡胶（SSBR），以提高白炭黑分散性，但这些方法对胶料滞后损失的改善效果有限，而且定伸应力明显增大。
因此，需要添加新的助剂来进一步降低胶料的滞后损失，且对其他性能无影响或影响较小[1-8]。
低滚阻改性剂DS01M（以下简称DS01M）是由1，6-二烃基四嗪环与异戊橡胶复配而得，其有效成分通过与二烯烃类橡胶的双键反应及与白炭黑的亲和而起到橡胶与白炭黑之间的架桥作用，从而降低胶料的滞后损失[9]。
本工作主要研究DS01M在轿车轮胎胎面胶中的应用。
1 实验1.1 主要原材料改性SSBR1，韩国LG化学公司产品；改性SSBR2，盛禧奥欧洲有限责任公司产品；高分散性白炭黑，牌号165MP，山东联科科技股份有限公司产品；液体硅烷偶联剂Si75，景德镇宏柏化学科技有限公司产品；DS01M，有效成分质量分数为20%，大冢材料科技（上海）有限公司产品。
SBR1762在轿车子午线轮胎胎面胶中的应用
SBR1762在轿车子午线轮胎胎面胶中的应用
王玉海;王伟;闫双城
【期刊名称】《轮胎工业》
【年(卷),期】2011(31)1
【摘要】研究填充国产环保橡胶油的SBR1762在轿车子午线轮胎胎面胶中的应用情况.理化分析和Bay质子测试表明,SBR1762达到了欧盟的环保要求;大小配合试验表明,SBR1762胶料的硫化速度和综合物理性能与SBR1723胶料相比无明显差异,但大配合试验SBR1762门尼粘度较高,硫化胶损耗因子较大,表明相应轮胎滚动阻力及生热较高;成品轮胎性能测试表明,采用SBR1762的成品轮胎和采用SBR1723的成品轮胎高速性能和耐久性能基本无差异,能够满足轮胎使用需求,生产成本大幅下降.
【总页数】5页(P32-36)
【作者】王玉海;王伟;闫双城
【作者单位】赛轮股份有限公司,山东,青岛,266500;赛轮股份有限公司,山东,青岛,266500;赛轮股份有限公司,山东,青岛,266500
【正文语种】中文
【中图分类】TQ330.38+4;TQ333.1;U463.341+.4
【相关文献】
1.溶聚丁苯橡胶RC1550S在轿车子午线轮胎胎面胶中的应用 [J], 刘圣华;周军;赵洪国;王振华;;;;
2.环保低味精细胎面再生胶在轿车子午线轮胎胎面胶中的应用 [J], 李玉国;张磊
3.窄相对分子质量分布钕系顺丁橡胶在全天候轿车子午线轮胎胎面胶中的应用 [J], 高跃强;林曙光;张志强;冯杰;周志峰
4.高比表面积白炭黑在轿车子午线轮胎胎面胶中的应用 [J], 徐文龙;宫亭亭;于海洋;孙世悦;徐旗
5.高比表面积白炭黑在轿车子午线轮胎胎面胶中的应用 [J], 徐文龙;宫亭亭;于海洋;孙世悦;徐旗
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甲基乙烯基硅橡胶
第 3 期陈勇前等．甲基乙烯基硅橡胶/溶聚丁苯橡胶并用胶在轮胎胎面胶中的应用研究199甲基乙烯基硅橡胶/溶聚丁苯橡胶并用胶在轮胎胎面胶中的应用研究陈勇前1，何 庆2，杨 林1，胡潇然1，黄 强1*，吴友平2（1.成都硅宝科技股份有限公司，成都 610041；2.北京化工大学先进弹性体材料研究中心，北京 100029）摘要：采用甲基乙烯基硅橡胶（MVQ）与溶聚丁苯橡胶（SSBR）并用制备胎面胶，并与传统SSBR胎面胶的性能进行对比。
结果表明，与SSBR胶料相比，加入相容剂T的SSBR/MVQ并用胶硫化特性和物理性能并未显著下降，耐磨性能提高，生热和滚动阻力降低，符合高性能轮胎胎面胶需求。
关键词：胎面胶；甲基乙烯基硅橡胶；溶聚丁苯橡胶中图分类号：TQ333.93；TQ333.1；TQ336.1 文章编号：1000-890X（2019）03-0199-04文献标志码：A DOI：10.12136/j.issn.1000-890X.2019.03.0199橡胶材料因其特有的高弹性，被广泛应用于航空航天、道桥建筑、汽车能源等国民经济支柱领域，具有重要的战略地位[1]。
据统计，轮胎行业的橡胶消费量占据了橡胶总消费量的60%以上，而目前天然橡胶（NR）产量有限、石油资源日益枯竭的状况正严重制约着轮胎行业的发展，因此，非石油基轮胎用橡胶原材料的开发已经迫在眉睫[2]。
硅橡胶源于硅矿石，其制备不依赖石油资源，是一种非石油基橡胶材料。
另外，硅橡胶分子主链中的Si—O键键能（443.5 kJ·mol-1）比一般橡胶分子主链的C—C键键能（355 kJ·mol-1）高，因而与一般石油基橡胶相比，具有优异的耐候和耐老化等性能特点。
但硅橡胶强度低，单一使用时受限，将其与其他橡胶并用部分替代NR或石油基合成橡胶应用于轮胎行业，不仅能减小轮胎行业对NR或石油基合成橡胶的消耗，还能在发挥硅橡胶优良特性的同时不损害并用胶的力学性能，实现轮胎行业的可持续发展。
改性氯磺化聚乙烯橡胶／丁苯橡胶在轿车子午线轮胎气密层胶中的并用研究
１ ３ 配 方 ．
优 良 。本研 究采 用 ＭＣ Ｍ 并用 Ｓ Ｒ部 分替 代 氯 Ｓ Ｂ 化丁 基橡 胶 （ ＩＲ 和 ＮＲ用于半 钢轿 车子 午线 轮 ＣＩ）
胎气 密层 配方 中， 以期 在 保 证 胶 料气 密性 能 的 同
生产配 方 ： Ｉ ６ ， ４ ， ＣＩ Ｒ ０ ＮＲ ０ 炭黑 Ｎ６ ０ ６
２万～３万 ， 胶 门尼 粘度 为 ２ ～３ ， 工性 能 优 生 ８ ２加 异 ， 密性 相 当于 卤化 丁基 橡胶 ， 气 并具 有优 异 的耐
老化 和耐 高温 性 能 ， 与各 类 二 烯 烃橡 胶 的相 容 性
拉力试 验机 ， 台湾 优肯科 技股 份有 限公 司产 品 ； 轮
胎耐久性 试验机 ， 津久 荣车轮 技术有 限公 司 天
胶物理 性 能略 有 下 降 ， 老化 后 物 理 性 能 降 幅较 但
小 ， 与生 产配 方 硫 化 胶 热老 化 后 物 理 性 能非 常 且 接近 。
化胶 气密 性 与生产 配方 硫化胶 相 当 。
２ ３ 工 艺性 能 ．
２ ３ １ 炼 胶 工 艺 ．．
对小 配 合 试 验硫 化 胶进 行 气 密 性 分析 ， 料 胶 硫化 条 件 为 １ Ｏ℃ ×３ ｎ 测 得 试 验 配方 和 生 ５ ５ｍｉ，
ＮＳ 氧 化 锌 、 黄 和硫 化 剂 ＷＰ 一 压 压 砣 ０ 提 、 硫 ５ 压 砣 压 压 砣 提 压 砣 ＿ 排 胶 胶 料 在 开 三
，
炼 机 上翻炼 ３个 来 回后 出片 ， 放 时 间 不 少 于 ４ 停 ｈ 存 胶温 度不 高 于 ４ ， ０℃ 。
１ ５ 性 能 测 试 ．
ｈ ２ 完 成 国 家 标 准规 定 步骤 后 继 续 试 验 至 轮 胎损 坏 。 ；）
SSBR在高性能轮胎胶料中的应用
研究・开发弹性体,2007208225,17(4):23～26CHINA EL ASTOM ERICS收稿日期:2006-03-25作者简介:代云水(1980-),男,山东平度人,青岛科技大学在读研究生,主要研究方向为高分子材料加工与改性。
3通讯联系人SSBR 在高性能轮胎胶料中的应用代云水,张 萍,赵树高3(青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室,山东青岛266042)摘 要:考察了乳聚丁苯橡胶SBR1712、溶聚丁苯橡胶Buna VSL 5025-1、J SR T5800和J SRSL563与天然橡胶(NR )并用硫化胶的物理机械性能和动态力学性能。
结果表明,NR/J SR T5800并用胶在满足轮胎基本物性下,其压缩生热最小、抗湿滑性最好、滚动阻力最小,能够有效地解决轮胎胎面胶滚动阻力和抗湿滑性之间的矛盾,满足高性能轮胎发展的需要。
关键词:溶聚丁苯橡胶;乳聚丁苯橡胶;生热;滚动阻力;抗湿滑性;动态力学性能;高性能轮胎胶料中图分类号:TQ 333.1 文献标识码:A 文章编号:100523174(2007)0420023204 近年来,随着高速公路的发展,子午线轮胎的需求量越来越大,同时能源、环保等问题也日益突出,对轮胎用胶料性能提出了越来越高的要求,除了具有优越的耐磨性和抗湿滑性外,还要有较低的滚动阻力,以实现降低能耗的目的。
所谓“绿色轮胎”就是实现了低滚动阻力、高抓着力及高耐磨性的最佳平衡[1,2]。
尽管使用一定量的乳聚丁苯橡胶(E -SBR )能够改善NR/SBR 并用胶的耐磨性和抗湿滑性,但由于E -SBR 自身分子链结构的缺陷,使生热增大,从而不能满足绿色轮胎发展的需要。
因此20世纪60年代初,具有特征链化学结构的溶聚丁苯橡胶(S -SBR )在国外应运而生。
S -SBR 由于其较窄的相对分子质量分布、较大的相对分子质量和优越的分子链特性使得其滞后损失比E -SBR 低,因而广泛应用于低滚动阻力轮胎胶料中,并以S -SBR 和NR 并用为多。
溶聚丁苯橡胶改性技术研究进展
开发 绿 色轮胎 是轮 胎工 业应 对人们 日渐严格 的环保 要求 的可行 技术 方案 。溶 聚 丁苯橡 胶 （ Ｓ Ｓ －
性、 偶 联 改性 以及共 聚组 成改 性 。
１ 分子 链末 端 官能化 改性
１ ． １ 官 能 化 引 发 剂 改 性
Ｂ Ｒ ） 因其 耐 磨 性 和 耐 沟 纹 龟裂 性 优 良， 湿 路 面 抓
着 性能 、 耐热 性 能及 在 高 温 下 长 时 间暴 露 后 的 耐 屈 挠性 能 良好 等 特 点 ， 成 为 公认 的开 发 绿 色 轮 胎 的重要 原料 。 通过 对 Ｓ Ｓ Ｂ Ｒ 进 行 改性 ， 使 其 获 得
采用 含有 一些 官能化 基 团的 引发剂 ， 引 发 Ｓ Ｓ Ｂ Ｒ 聚合 ， 可 以使 每 个 分 性能 。Ｓ Ｓ Ｂ Ｒ硫 化 胶 中存 在 以下 几 个 主要 滞
后过 程 ： 聚合物 大分 子 的粘 弹滞后 、 炭黑 与 大分子 之 间结合 与脱 离 的滞后 和炭黑 聚 集体破 碎 与重新
形成 的滞 后 。要 想 得 到低 滞 后 聚 合 物 ， 可 以 从几 个方 面考 虑进 行 聚合物 设计 ： 降低 聚合 物／ 聚合物 之 间的滞 后 ， 可 以通 过 降低 小相 对 分 子 质 量 聚合
米其 林公 司采 用有 机锂 化合 物 和 四价锡 氨 基
化合 物 作为 引发 体 系 ， 四价 锡 氨基 化 合 物 在 有 机
锂 化合 物加入 之 前 加 入 到溶 剂 中 ， 合 成 了胺 基 官 能化聚 合物 ， 然后 再采 用 卤化锡偶 联 剂进行 改性 ，
所 合成 的 Ｓ Ｓ Ｂ Ｒ滞 后 损 失 降 低 ， 具 有 更 好 的 动 态 性 能和 物理 性能 ［ １ ］ 。Ｌ Ｇ 化 学 公 司采 用 新 型 双 官
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。
节能轮胎用溶聚丁苯橡胶的研发与展望
直接 看 到 的 自律 标准 的形式 ，由各 轮胎 制造 商用
标 签标 示在 目录和 其它 文件 中 列 出的各 轮 胎 的性
节 油性 能 是通 过各 种 各样 的 改进 和创 新 来 实
依 次为 ＡＡ 级 、Ａ 级 、Ｂ 级和 Ｃ 级 ；湿 路 面抓着
进 ，而胎 面 的改 进在 其 中所 起 的作 用尤 为重 要 ， 它 是 轮胎 与地 面 接触 的部 分 。这 就 意味着 要 提 供
可赋 予节 油 性 能和 路面抓 着 力 （ 与 安全 相 关 ）的
聚合 物 材料 ，以便 平衡 这 两种 性 能 。这 是 轮胎 用 聚合物 制造 商最 寄予 厚望 的领域 。 住友化 学 公司 于 １ ９ ８ ３ 年 开始 生产溶 聚丁 苯橡
团和增 大 聚合 物 本身 的极 化 作用 ，可 以期待 对亲 水 性 白炭 黑 的亲合 性 具有 良好 的直接 影 响 。对于
Ｓ Ｂ Ｒ 已提供 给 日本 国内及海 外 的轮 胎制 造商 。据 称 因为 该公 司 Ｓ Ｂ Ｒ 的 良好设 计和 可控 结构受 到 了 用 户好 评 。另一 方面 ，随着 在世 界 范 围 内汽 车燃
油 经济 性法规 的 强化 ，节 能轮胎 对 Ｓ Ｂ Ｒ 的需求 迅 速 扩大 。 ２ ０ １ １ 年Ｓ Ｂ Ｒ市场预 计达 ３ ５万 ～４ ０万 吨 。
配 方设 计 已经 发生 了巨大变化 。我们知 道 ，很长
涉 及到 最新 的分析 技术 。
４
现代橡胶技术
２ ０ １ ３年第 ３ ９卷 地控 制 。此外 ，正在 研 究聚合
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。
高苯乙烯溶聚丁苯橡胶
高苯乙烯溶聚丁苯橡胶/高分散性白炭黑复合材料在电动汽车轮胎胎面胶中的应用对比付友健，徐 旗，于海洋，董建云，李崇兵[浦林成山（山东）轮胎有限公司，山东荣成 264300]摘要：对比研究4种高苯乙烯溶聚丁苯橡胶（SSBR）/高分散性白炭黑复合材料在电动汽车轮胎胎面胶中的应用。
结果表明：SSBR KC3737T/白炭黑9100GR复合材料的填料分散性最好；SSBR F3438K/白炭黑9100GR复合材料的耐磨和抗湿滑性能最好，滚动阻力最低，以此复合材料生产的轮胎的高速和耐久性能均满足国家标准要求，滚动阻力系数、通过噪声和抗湿滑指数分别达到了ECE R117法规的B，Ⅱ和B级。
关键词：溶聚丁苯橡胶；高分散性白炭黑；电动汽车轮胎；胎面胶；耐磨性能；动态力学性能中图分类号：TQ333.1；TQ330.38＋3；TQ336.1 文章编号：1006-8171（2023）08-0471-05文献标志码：A DOI：10.12135/j.issn.1006-8171.2023.08.0471自国务院发布《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020年）》并实施以来，我国坚持纯电驱动战略取向，预计到2025年新能源汽车新车销量占比将达到25%左右[1-2]。
新能源汽车轮胎需具备超低滚动阻力、高耐磨和高抓着等性能，这对轮胎制造企业的原材料选择提出了新的挑战和更高的要求[3]。
轮胎胎面胶的滚动阻力、抓着性能和耐磨性能都是由能量耗散决定的，只不过是作用频率不同，其中滚动阻力的作用频率为10～100 Hz，抓着性能的作用频率为102～106 Hz[4]。
选用溶聚丁苯橡胶（SSBR）可以获得低频低滞后、高频高滞后的性能，白炭黑作为一种可以很好地平衡轮胎的耐磨性能、滚动阻力和抗湿滑性能的填料，已经成为轿车轮胎的主要填料[5-10]。
SSBR和高比表面积白炭黑在电动汽车轮胎胎面胶中的应用显得尤为重要。
本工作对比研究4种高苯乙烯SSBR/高分散性白炭黑复合材料在电动汽车轮胎胎面胶中的应用。
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改性溶聚丁苯橡胶在轮胎中的应用Toshihiro TADA KI等著 王名东编译 涂学忠校
摘要 研究了聚合物链端改性对降低炭黑填充硫化胶滞后损失的影响。
测试了用几种不同方法改性的SBR硫化胶的物理性能。
从这些结果中看出,用锡化合物或异氰酸酯改性的SBR,在50℃下的tgδ值较小,表明它们的滞后损失小。
此外,这两种体系还表现出良好的Payne效应、耐磨性和加工性能。
众所周知,降低轮胎的滚动阻力会减少车辆燃料的消耗,而胎面胶对滚动阻力的影响最为显著。
聚合物网络中的自由链端和提高炭黑的分散度,因而改善滞后性能。
此外,良好的炭黑分散还可以确保较好的力学性能。
根据这一假设,我们开发了一种用锡化合物[1,2]或异氰酸酯[3]改性的溶聚SBR。
这种改性降低了SBR硫化胶的滞后损失,提高了炭黑的分散程度。
这些改性SBR所取得的效果是聚合物链端与炭黑之间强烈的相互作用带来的。
本文将对微观结构、苯乙烯含量和门尼粘度等指标相同、采用几种不同方法改性的SBR的物理性能进行比较研究。
1 实验
改性SBR的制备及其表征、硫化和物理性能的测试,全部依据前报论文[2,3]进行。
SBR胶料配方(原为表1)为:SBR 100;炭黑N234 45;氧化锌 3;硬脂酸 2;防老剂Nocrac810NA(N2苯基2N′2异丙基2对苯二胺) 1;防老剂Nonflex TP(N,N′2二芳基2对苯二胺) 018;促进剂Nocceler DM(二硫化二苯并噻唑) 112;促进剂Nocceler D(二苯胍) 016;硫黄 115。
2 结果
211 改性SBR
通过几种不同的改性剂,即锡化合物、硅烷化合物、异氰酸酯化合物和4,4′2双2(二乙氨基)2二苯酮等与SBR链端进行阴离子反应,得到几种不同类型的改性SBR。
本文中改性SBR按改性剂的品种相应地缩写为锡SBR、硅SBR、氰SBR和酮SBR。
本文中涉及到的聚合物的分析数据汇总于表1。
可以看出,所有改性SBR都具有相同的微观结构和苯乙烯含量,因此它们具有相同的玻璃化温度。
图1示出了SBR21～SBR28的凝胶渗透色谱(GPC)曲线。
这批SBR的生胶门尼粘度基本上在45左右波动。
SBR21～SBR25是使用单官能团改性剂改性的,因此,其GPC曲线为单峰。
与之相反,SBR26～SBR28的GPC曲线为双峰,这是因为多官能团改性剂偶联了部分分子。
212 物理性能
首先考察SBR中改性剂的品种以及聚合物结构对硫化胶性能的影响。
众所周知, 50℃下的损耗角正切tgδ与轮胎胎面胶的滚动阻力有很大的相关性。
我们还知道,硫化胶中炭黑分散度可以通过应变振幅的衰减与硫化胶tgδ的关系来估算(Δtgδ=tgδmax-tgδmin,即所谓的Payne效应[5])。
图2显示了SBR21～SBR28硫化胶在50℃下的tgδ和Δtgδ之间的关系。
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轮 胎 工 业 1997年第17卷
滚动阻力主要取决于轮胎胎面胶滞后损
失的大小。
因此,具有较低滞后损失的炭黑
填充硫化胶是理想的轮胎胎面材料。
增强聚
合物链端与炭黑之间的相互作用被假设是降
低滞后损失的最佳途径。
因为这样可以减少
表1 SBR的分析数据
序号改性剂3乙烯基含量/%苯乙烯含量/%玻璃化温度/℃ML(1+4)100℃代用符号SBR21无6021-3845╋SBR22R3SnCl6221-3645◇SBR23R3SiCl6221-3744□SBR24Ar2(NCO)16221-3645△SBR25ABP5821-3945 SBR26SnCl46321-3545◆SBR27SnCl46221-3645■SBR28Ar2(NCO)n6321-3645▲SBR29SnCl45921-3974◆SBR210SnCl46221-3757■SBR211Ar2(NCO)n5921-3852▲SBR212ABP5921-3928
图1 改性SBR的GPC曲线
无论是使用锡化合物还是使用氨基二苯酮改性,炭黑在胶料中的分散都获得了改善,滞后损失都降低。
这些结果归因于改性聚合物链端和炭黑之间的相互化学作用。
值得注意的是,“支化”结构氰SBR (SBR28)50℃下的tgδ比“线型”结构氰SBR (SBR24)要低得多,而且其Δtgδ也低于后者。
支化结构聚合物的数值与锡SBR相近。
根据这些试验结果,我们可以推断SBR28所含的酰胺基团比SBR24多(氰SBR中引入酰胺基团的意义在于增强它与炭黑间的相互作用[3])。
此外,SBR28中不仅含有酰胺基团,而且还包含有异氰酸酯中未反应的芳氨基团。
芳氨基团亦能大大加强它与炭黑之间的
图2 SBR21～SBR28在50℃时的tgδ和
Δtgδ的相互关系
相互作用。
SBR21～SBR28的门尼粘度和Δtgδ之间的关系见图3。
胶料的门尼粘度可表明硫化胶的加工性能。
由图3可以明显地看出,使用“支化”结构聚合物,加工性能获得改善,因为其门尼粘度较“线型”结构聚合物低。
特别是锡SBR和氰SBR都显示出了良好的加工性能和优异的Payne效应。
图4是生胶和混炼胶的门尼粘度之间的关系。
不难看出,与线型结构聚合物相比,支化结构聚合物的加工性能极为出色。
尤其是锡SBR的混炼胶门尼粘度特别低。
最后,考虑到轮胎胎面胶的需求,我们研究了几种混炼胶门尼粘度保持在90不变的
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第4期 王名东编译1改性溶聚丁苯橡胶在轮胎中的应用
注:3R2(NCO)1—单官能团异氰酸酯化合物;ABP—4,4′2二2(二乙氨基)2二苯酮;R2(NCO)n—多官能团异氰酸酯化合物。
图4 不同品种的改性SBR 生胶及其
混炼胶的门尼粘度
1—酮SBR (线型);2—非改性SBR (线型);3—硅SBR
(支化);4—氰SBR (支化);5—锡SBR (支化)
改性SBR 硫化胶。
SBR 21和SBR 29～SBR 212在50℃下的tg δ和Δtg δ之间的关系如图5所示。
图5 SBR 21,SBR 29～SBR 212在50℃下的
tg δ和Δtg δ
图6反映了50℃下胶料的Dunlop 回弹性和DIN 磨耗间的相互关系。
Dunlop 回
弹
从图5和6看出,锡SBR 的滞后损失最小,Payne 效应最低,耐磨性能最优。
其次为氰SBR 。
3 结论
我们研究了聚合物链端改性方法对增强其与炭黑间相互作用影响的规律;测试了具
有相同的微观结构、苯乙烯含量和生胶门尼粘度,用炭黑填充、用不同方法改性的SBR 硫化胶的物理性能。
以下为得到的结果:
(1)锡SBR 的滞后损失最小,Payne 效应最低。
就氰SBR 而言,支化结构聚合物的滞后损失比线型结构聚合物小,Payne 效应低。
(2)支化结构聚合物与线型结构聚合物相比,具有更好的加工性能。
特别是支化锡SBR 和氰SBR 具有出色的加工性能和最好的Payne 效应。
(3)制备了几种混炼胶的门尼粘度控制值在90不变的改性SBR ,测试了其硫化胶的物理性能。
在几种类型的改性SBR 硫化胶中,锡SBR 的滞后损失最小,Payne 效应最低,耐磨性能最优;氰SBR 次之。
参考文献(略)
译自“1995年神户国际橡胶会议
论文集”,P259～262
2
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卷图6 SBR 21,SBR 29～SBR 212在50℃时的
Dunlop 回弹性和DIN 磨耗
没有改性的SBR (SBR 21)的DIN 磨耗作为参比基准。
〗
性数值越高,表明胶料的滚动阻力越小。