黃大業(yè)，張小飛，王丹靈，蔡 研

（中策橡膠集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310018）

液體橡膠是合成橡膠的重要種類，其相對(duì)分子質(zhì)量較?。ㄒ话銥?00～50 000），室溫下呈粘稠狀，具有流動(dòng)性[1]。由于液體橡膠在膠料配方中不易遷出，且具有一定的增塑作用，因此輪胎行業(yè)廣泛采用液體橡膠替代部分增塑劑。

液體橡膠種類繁多，由于原料來(lái)源、價(jià)格成本、合成難易程度等因素，導(dǎo)致二烯類液體橡膠的應(yīng)用最為廣泛。在二烯類液體橡膠中，液體聚丁二烯因具有粘度小、加工性能好、耐低溫性能優(yōu)異等特性，10多年前就被稱為“未來(lái)橡膠”[2-3]。為了進(jìn)一步拓展液體橡膠的應(yīng)用范圍，通過(guò)在液體橡膠分子鏈末端或主鏈上接枝各種活性官能團(tuán)或鏈段來(lái)合成官能化液體橡膠。此類液體橡膠除自身屬性外，還因官能團(tuán)的引入而有針對(duì)性地增加了某些特性。硅烷封端液體聚丁二烯即為此類官能化液體橡膠，具有改善白炭黑分散性、降低滾動(dòng)阻力的特點(diǎn)。本工作研究其在輪胎膠料中的應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

硅烷封端液體聚丁二烯，牌號(hào)Polyvest STE60（以下簡(jiǎn)稱ST-E60），相對(duì)分子質(zhì)量為3 200，1，2-乙烯基質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.22，玻璃化溫度為－80℃，贏創(chuàng)工業(yè)集團(tuán)產(chǎn)品；溶聚丁苯橡膠（SSBR），牌號(hào)2438-2HM，阿朗新科公司產(chǎn)品；鎳系聚丁二烯橡膠（BR），牌號(hào)9000，中國(guó)石油大慶石化分公司產(chǎn)品；白炭黑，牌號(hào)1165MP，索爾維公司產(chǎn)品；偶聯(lián)劑TESPT，浙江金茂橡膠助劑有限公司產(chǎn)品；環(huán)保芳烴油（TDAE），寧波漢圣化工有限公司產(chǎn)品；充油硫黃，硫黃質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1，濰坊嘉鴻化工有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)配方

1#配方（參比配方）：SSBR 96.25，BR 30，白炭黑 80，偶聯(lián)劑TESPT 6.4，TDAE 11.25，充油硫黃 2.33，其他 11.2。

2#配方：在1#配方基礎(chǔ)上增加7份ST-E60。

3#配方：在1#配方基礎(chǔ)上，以7份ST-E60等量替代TDAE。

1.3 主要設(shè)備和儀器

PHM-2.2型密煉機(jī)，璧宏機(jī)械工業(yè)股份有限公司產(chǎn)品；S（X）K-160型開(kāi)煉機(jī)，上海市拓林輕化機(jī)械廠產(chǎn)品；TS-2000M型拉力試驗(yàn)機(jī)，中國(guó)臺(tái)灣高鐵檢測(cè)儀器有限公司產(chǎn)品；M200E型門尼粘度儀，北京友深電子儀器有限公司產(chǎn)品；GT-2000A型無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀，上海諾甲儀器儀表有限公司產(chǎn)品；RPA2000橡膠加工分析儀，美國(guó)阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；VR-7120型動(dòng)態(tài)力學(xué)分析（DMA）儀，日本UESHIMA公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

膠料分兩段混煉。一段混煉在密煉機(jī)中進(jìn)行，填充因數(shù)為0.65，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為50 r·min-1，混煉工藝為：SSBR和BR塑煉20 s→白炭黑、偶聯(lián)劑TESPT、ST-E60、TDAE→壓壓砣，混煉60 s→氧化鋅、硬脂酸、防老劑等→壓壓砣，混煉40 s→提壓砣，清掃→壓壓砣，混煉至147 ℃恒溫1 min，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為25～38 r·min-1→排膠。二段混煉在開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行。一段混煉膠在開(kāi)煉機(jī)上過(guò)輥4次出片，硫黃在開(kāi)煉機(jī)上加入。試樣在平板硫化機(jī)上硫化，硫化條件為160 ℃×15 min。

1.5 性能測(cè)試

（1）硫化特性和物理性能。各項(xiàng)性能均按相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。

（2）白炭黑分散性。采用RPA2000橡膠加工分析儀測(cè)試膠料的Payne效應(yīng)，測(cè)試條件：溫度60 ℃，頻率 30 Hz，應(yīng)變范圍 0.28%～42%。

（3）動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。采用DMA儀測(cè)試硫化膠的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，測(cè)試條件：應(yīng)變 7%±0.25%，溫度范圍－50～80 ℃，升溫速率 2 ℃·min-1，頻率 12 Hz。

2 結(jié)果與討論

2.1 硫化特性

ST-E60對(duì)膠料硫化特性的影響見(jiàn)表1。

表1 ST-E60對(duì)膠料硫化特性的影響

從表1可以看出：與1#配方膠料相比，2#配方膠料的門尼粘度、FL和Fmax均有所減小，說(shuō)明ST-E60具有一定的潤(rùn)滑增塑作用；3#配方膠料的門尼粘度、FL和Fmax均略有增大，說(shuō)明ST-E60對(duì)膠料和填料的潤(rùn)滑增塑效果弱于TDAE。

2.2 物理性能

ST-E60對(duì)硫化膠物理性能的影響見(jiàn)表2。

表2 ST-E60對(duì)硫化膠物理性能的影響

從表2可以看出：與1#配方硫化膠相比，2#配方硫化膠的硬度減小，拉斷伸長(zhǎng)率增大；而3#配方硫化膠的硬度增大，拉斷伸長(zhǎng)率減小，表明ST-E60雖然具有增塑作用，但增塑效果弱于TDAE。

2.3 白炭黑分散性

通常以Payne效應(yīng)表征填料分散性，剪切儲(chǔ)能模量（G′）越小，表明填料分散性越好。ST-E60對(duì)膠料G′-應(yīng)變關(guān)系曲線的影響如圖1所示。

圖1 ST-E60對(duì)膠料G′-應(yīng)變關(guān)系曲線的影響

從圖1可以看出，2#配方膠料的G′最小，3#配方膠料次之。前面已證明ST-E60的增塑效果弱于TDAE，而3#配方膠料的Payne效應(yīng)也降低，這是由于ST-E60的末端是硅烷改性封端，使其可以與白炭黑反應(yīng)，從而促進(jìn)了白炭黑的分散。

2.4 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能

通常以損耗因子（tanδ）表征硫化膠的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，0 ℃時(shí)的tanδ越大，則硫化膠的抗?jié)窕阅茉胶茫?0 ℃時(shí)的tanδ越小，則硫化膠的生熱和滾動(dòng)阻力越低[4]。ST-E60對(duì)硫化膠tanδ-溫度關(guān)系曲線的影響如圖2所示。

圖2 ST-E60對(duì)硫化膠tan δ-溫度關(guān)系曲線的影響

從圖2可以看出：與1#配方硫化膠相比，2#和3#配方硫化膠在60 ℃時(shí)的tanδ均明顯減小，這是由于部分白炭黑與ST-E60發(fā)生了反應(yīng)，從而使硫化膠的生熱降低，進(jìn)而降低了滾動(dòng)阻力；同時(shí)2#和3#配方硫化膠的抗?jié)窕阅芤裁黠@下降。

3 結(jié)論

ST-E60可以作為增塑劑應(yīng)用于輪胎膠料配方中，其增塑效果弱于TDAE。當(dāng)ST-E60應(yīng)用于白炭黑膠料配方，可以改善白炭黑的分散性，并明顯降低硫化膠的生熱，從而降低滾動(dòng)阻力，但同時(shí)抗?jié)窕阅芤蚕陆?，因此在其?yīng)用時(shí)需要調(diào)整膠料配方，以減小對(duì)膠料硬度和抗?jié)窕阅艿挠绊憽?/p>