白炭黑填充溶聚丁苯橡胶并用胶复合材料的性能对比研究

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1、第12期马建华等．白炭黑填充溶聚丁苯橡胶并用胶复合材料的性能对比研究709白炭黑填充溶聚丁苯橡胶并用胶复合材料的性能对比研究马建华，张立群，吴友平(1．北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室，北京100029；2．北京化工大学北京市新型高分子材料制备与成型加工重点实验室，北京100029)摘要：对比研究白炭黑填充溶聚丁苯橡胶(SSBR)以及SSBR并用顺丁橡胶(BR)、异戊橡胶和反式1，4-聚异戊二烯(TPI)所制备复合材料的性能。结果表明：经偶联剂Si69改性的白炭黑填充的SSBR／BR并用胶在低温下的损耗因子(ta时)最大，

2、在6O℃下的tans值最小，耐磨性能最好，抗切割性能最差；白炭黑填充的SSBR／TPI并用胶在6O℃下的ta值最大。关键词：白炭黑；溶聚丁苯橡胶；顺丁橡胶；异戊橡胶；反式1，4-聚异戊二烯；动态性能；耐磨性能；抗切割性能中圈分类号：TQ330．383；TQ333文献标志码：A文章编号：1000—890X(2013)12—0709—07绿色轮胎的特点是同时具有低滚动阻力、高极低，温度在3o℃以上时其tan值也较低，表明抗湿滑性能和高耐磨性能。随着橡胶合成技术以这种材料是低滚动阻力胎面的最佳原材料，但是及填料制备技术的发展，胎面材料的耐

3、磨性能有其抗湿滑性能较差；天然橡胶(NR)的为一7O了很大改善，因此降低轮胎滚动阻力的同时保证℃，其低温屈挠性能和耐磨性能均不如BR，但在其良好的抗湿滑性能成为绿色轮胎制造中最重要同样低的滚动阻力和生热下，其抗湿滑性能较好；的要求[1]。众所周知，橡胶是具有很强粘弹性的苯乙烯质量分数为0．40的丁苯橡胶(SBR)的材料，而这一特性在使胎面拥有良好动态抓着力较高，其滚动阻力和生热性能均比BR和NR差，的同时，也相应带来了滞后生热。通常认为高温但其抗湿滑性能，特别是高速下的制动性能极下的损耗因子(tan3)是表征胎面胶滞后生热的一好[4

4、]。通过对BR，NR和SBR的比较发现，生胶单用或并用会影响轮胎的滚动阻力。最近的研究个关键参数，它与轮胎的滚动阻力有良好的相关性。高温(50～80℃)下tan~?值较小、低温发现，与NR具有相同化学组成的反式1，4一聚异戊二烯(TPI)，在所有的轮胎用胶中其60℃下的(一20～0℃)下tan~"值较大对滚动阻力和抗湿tan值最低[引。将15～30份TPI并用于炭黑填滑性能有利]。充的乳聚丁苯橡胶和NR中均可以有效地降低复与传统的炭黑填充胶相比，白炭黑填充胶具合材料60℃下的tan值[6]，然而将少量TPI并有较好的抗湿滑性能和较低

5、的滚动阻力，因此白用于白炭黑填充的溶聚丁苯橡胶(SSBR)中是否炭黑成为制造绿色轮胎的主要填料l_3]。而对于不能进一步降低复合材料的滞后生热还鲜见报道，同的橡胶，不同温度下的tan~'值与橡胶的玻璃化因此本试验对白炭黑填充SSBR并用BR、异戊橡温度(Tg)有很大关系，越高，在使用温度下橡胶(IR)或TPI的复合材料性能进行对比研究，以胶的滞后损失越大。例如，顺丁橡胶(BR)的期为高性能乘用轮胎的配方设计及生产工艺开发基金项目：教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-10—提供参考。0202)；国家自然科学基金资助项目(510

6、73009)作者简介：马建华(1984一)，男，河北滦平县人，北京化工大1实验学在读博士研究生，主要从事轮胎橡胶复合材料的微观结构一粘1．1主要原材料弹性一使用性能关系的研究。*通信联系人SSBR，牌号BunaVSL5025—2HM，苯乙烯质71O橡胶工业2013年第6O卷量分数为0．25，乙烯基质量分数为0．50，充37．51．4测试分析份环保芳烃油，德国朗盛公司产品；BR，牌号1．4．1凝胶渗透色谱(GPC)分析BUD1208，顺式1，4一结构质量分数为0．98，美国采用GPC测试仪(美国Waters公司产品)对4固特异轮胎橡胶

7、公司产品；IR，牌号SKI一3，顺式种橡胶的相对分子质量及其分布进行测试。测试1，4一异戊二烯质量分数为0．97，俄罗斯Nizhnek—条件为：流动相四氢呋喃；流速1mL·min_。；amsk石化公司产品；TPI，反式1，4一异戊二烯质示差和紫外检测器温度30℃。量分数为0．98，青岛科大方泰材料工程有限公司1．4．2差示扫描量热(DSC)分析产品；沉淀法白炭黑，牌号z一1165MP，罗地亚白采用StarSystemDSC分析仪(瑞士炭黑(青岛)有限公司产品；偶联剂Si69，南京曙Mettler—Toledo公司产品)对4种橡胶进行

8、DSC光化工集团有限公司产品。分析。测试条件为：气氛氮气；温度范围1．2试验配方一120～+100℃；升温速率10℃·min-。。试验配方如表1所示。1．4．3动态性能采用RPA2000型橡胶加工分析仪(RPA，美表1试验配方份国阿尔