花曙太，劉連波，羅洪罡，張麗麗，馬玉凈(山東玲瓏輪胎股份有限公司，山東 煙臺(tái) 265400)

摘要：研究硅烷偶聯(lián)劑Si75和NXT對(duì)白炭黑膠料性能的影響。結(jié)果表明，與偶聯(lián)劑Si75膠料相比，偶聯(lián)劑NXT膠料的門(mén)尼粘度較低，硫化時(shí)間較長(zhǎng)，定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度較小，拉斷伸長(zhǎng)率較大，動(dòng)態(tài)性能差別不大。

關(guān)鍵詞：硅烷偶聯(lián)劑;偶聯(lián)劑Si75;偶聯(lián)劑NXT;白炭黑;丁苯橡膠

綠色環(huán)保是當(dāng)今世界發(fā)展主題。白炭黑在胎面膠中應(yīng)用可以降低輪胎的滾動(dòng)阻力，減小汽車(chē)的燃油消耗。但是，由于白炭黑表面的羥基含量高，極性大，與橡膠相容性較差，在白炭黑膠料中必須使用偶聯(lián)劑。偶聯(lián)劑所起的作用主要是改善白炭黑-聚合物界面間的相容性，提高白炭黑在膠料中的分散度，降低混煉膠門(mén)尼粘度，改善加工性能，降低生熱，從而降低輪胎的滾動(dòng)阻力。本工作研究硅烷偶聯(lián)劑Si75和NXT對(duì)白炭黑膠料性能的影響。

1· 實(shí)驗(yàn)

1.1 原材料

溶聚丁苯橡膠(SSBR)，牌號(hào)5025-2(充油型)，德國(guó)朗盛化學(xué)公司產(chǎn)品。乳聚丁苯橡膠(ESBR)，牌號(hào)1739(充油型，高苯乙烯含量)，申華化學(xué)工業(yè)有限公司產(chǎn)品;牌號(hào)1502，中國(guó)石化齊魯石化分公司產(chǎn)品。炭黑N234，華東材料有限公司產(chǎn)品。白炭黑Z1165，韓國(guó)羅地亞公司產(chǎn)品。環(huán)保芳烴油(TDAE)，漢圣化工有限公司產(chǎn)品。偶聯(lián)劑Si75，臺(tái)灣宏柏化工有限公司產(chǎn)品。偶聯(lián)劑NXT，邁圖高科有限公司產(chǎn)品。氧化鋅，青島海燕化工有限公司產(chǎn)品。硬脂酸，江蘇如皋化工有限公司產(chǎn)品。防老劑4020，江蘇圣奧化學(xué)科技有限公司產(chǎn)品。防老劑TMQ，山東華潤(rùn)化工有限公司產(chǎn)品。微晶蠟，德國(guó)萊茵化學(xué)公司產(chǎn)品。硫黃，山東臨沂湖濱化工有限公司產(chǎn)品。促進(jìn)劑NS，山東陽(yáng)谷華泰化工股份有限公司產(chǎn)品。促進(jìn)劑DPG，山東尚舜化工有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

基本配方：SSBR5025-2，55;SBR1739，55;SBR1502，20;炭黑N234，55;白炭黑，40;氧化鋅，3;硬脂酸，3;TDAE，8;增塑劑A，3;防老劑4020，2;防老劑TMQ，1.5;微晶蠟，1.5;硫黃，1.5;促進(jìn)劑NS，1.0;促進(jìn)劑DPG，1.3;硅烷偶聯(lián)劑(變品種)，4;其他，3。

1#配方添加偶聯(lián)劑Si75，2#配方添加偶聯(lián)劑NXT。

1.3 主要設(shè)備和儀器

GK1.5N型密煉機(jī)，德國(guó)克虜伯公司產(chǎn)品;XLB160型開(kāi)煉機(jī)，煙臺(tái)化工機(jī)械廠產(chǎn)品;CMT4503型萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，深圳新三思材料檢測(cè)有限公司產(chǎn)品;MV2000型門(mén)尼粘度儀、MDR2000硫化儀和RPA2000橡膠加工分析儀，美國(guó)阿爾法科技有限公司產(chǎn)品;動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析儀，德國(guó)GABO公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

膠料采用3段混煉。一段混煉在密煉機(jī)中進(jìn)行，填充因數(shù)0.75，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速85 r·min-1，混煉工藝為：生膠→壓砣40 s→1/2炭黑、白炭黑、TDAE和硅烷偶聯(lián)劑→壓砣→排膠(160 ℃)，停放8 h。二段混煉在密煉機(jī)中進(jìn)行，填充因數(shù)0.72，混煉工藝為：一段混煉膠→剩余1/2炭黑、氧化鋅、硬脂酸、防老劑、微晶蠟和增塑劑A→壓砣→排膠(160 ℃)。三段混煉在開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行，混煉工藝為：二段混煉膠→硫黃、促進(jìn)劑→混煉均勻后下片。

1.5 性能測(cè)試

膠料物理性能按相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，動(dòng)態(tài)力學(xué)性能按企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 ·結(jié)果與討論

2.1 偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)

偶聯(lián)劑Si75分子結(jié)構(gòu)如圖1所示，偶聯(lián)劑NXT分子結(jié)構(gòu)如圖2所示?？梢钥闯?，偶聯(lián)劑NXT的硫含量低，有助于改善膠料的加工性能，高溫條件下混煉膠不易焦燒。

2.2 膠料硫化特性

膠料硫化特性見(jiàn)表1。可以看出，與偶聯(lián)劑Si75膠料相比，偶聯(lián)劑NXT膠料的門(mén)尼粘度較低，門(mén)尼焦燒時(shí)間相同，M L和M H較小，t 90較長(zhǎng)。

2.3 膠料物理性能

膠料物理性能見(jiàn)表2(硫化條件：151 ℃×30min)?？梢钥闯?，與偶聯(lián)劑Si75膠料相比，偶聯(lián)劑NXT膠料的定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度較低，拉斷伸長(zhǎng)率較大，這可能與偶聯(lián)劑NXT的硫含量較小有關(guān);撕裂強(qiáng)度和回彈值相當(dāng)。

2.4 膠料RPA2000橡膠加工分析儀應(yīng)變掃描

膠料RPA2000橡膠加工分析儀應(yīng)變掃描結(jié)果如圖3所示(應(yīng)變掃描測(cè)試條件：溫度100 ℃，頻率0.5 Hz)?？梢钥闯?，與偶聯(lián)劑Si75膠料相比，偶聯(lián)劑NXT膠料的培恩效應(yīng)較低，說(shuō)明偶聯(lián)劑NXT膠料中白炭黑分散較好。

2.5 膠料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析

膠料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析儀溫度掃描結(jié)果如圖4所示(溫度掃描條件：溫度范圍-60~80 ℃，靜態(tài)應(yīng)變5%，頻率10 Hz，穩(wěn)定時(shí)間300 s，升溫速率2.0K·min-1，500 N傳感器)。可以看出，加入偶聯(lián)劑Si75和偶聯(lián)劑NXT膠料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能差別不大。

3· 結(jié)論

(1)與偶聯(lián)劑Si75膠料相比，偶聯(lián)劑NXT膠料的門(mén)尼粘度較低，加工性能好;硫化時(shí)間稍長(zhǎng);定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度較低，拉斷伸長(zhǎng)率較大，撕裂強(qiáng)度和回彈值相當(dāng)。

(2)偶聯(lián)劑Si75與偶聯(lián)劑NXT膠料的動(dòng)態(tài)性能影響差別不大。