趙志超，胡 瑋，龔光碧，任福君，胡育林，燕鵬華

(1.中國石油天然氣股份有限公司 石油化工研究院,北京 100083；2.西北師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,甘肅 蘭州 730070；3.中國石油天然氣股份有限公司 撫順石化公司烯烴廠，遼寧 撫順 113008；4.杭州中策橡膠有限公司,浙江 杭州 311402)

2010年，中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院(以下簡稱石化院)自主研發(fā)了滿足歐盟環(huán)保要求的環(huán)保型丁苯橡膠SBR1723N[1-2](結(jié)合苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23.5%，填充克拉瑪依石化環(huán)保橡膠填充油NAP-10[3])，輪胎廠家試用檢測結(jié)果表明，SBR1723N具有生熱低、滾動阻力小的特點(diǎn)，但其抗?jié)窕阅茌^差。通過對米其林、固特異以及普利司通等世界輪胎生產(chǎn)巨頭的輪胎產(chǎn)品進(jìn)行解剖分析，發(fā)現(xiàn)凡是V速度級別(240 km/h)以上的高速輪胎，其胎面膠結(jié)合苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于23.5%。有研究結(jié)果表明，由結(jié)合苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%～36%丁苯橡膠制備而得的輪胎的滯后性能及抗?jié)窕粤己?。由此，本工作提出通過適當(dāng)提高丁苯橡膠中的結(jié)合苯乙烯含量，以改善橡膠輪胎的抗?jié)窕阅埽瑫r不失去其生熱低及滾動阻力小等特點(diǎn)。另外，目前國內(nèi)正新輪胎有限公司及普利司通輪胎有限公司均使用波蘭進(jìn)口的同類產(chǎn)品，市場缺口較大。為了滿足市場需求以及改善SBR1723N產(chǎn)品性能，石化院自主開發(fā)出中結(jié)合苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.5%的環(huán)保型丁苯橡膠SBR1756，其中NAP-10填充量為37.5份。

本工作主要考察了SBR1756制備的輪胎的流變性能、滾動阻力、抗?jié)窕阅芗澳ズ男阅?，并與使用SBR1723N制備的輪胎的性能進(jìn)行了對比。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

SBR1756：結(jié)合苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.5%，中國石油蘭州化工研究中心生產(chǎn)；SBR1723N：結(jié)合苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23.5%，中國石油蘭州石化公司生產(chǎn)；炭黑、促進(jìn)劑、氧化鋅、硫黃、硬脂酸等均為市售。

1.2 儀器設(shè)備

雙輥開煉機(jī)：φ160×320，廣東湛江橡塑機(jī)械廠；動態(tài)力學(xué)性能(DMA)測定儀：法國01dB-Metravib公司；阿克隆耐磨耗試驗(yàn)機(jī)：MZ-4061，江蘇明珠試驗(yàn)機(jī)械有限公司。

1.3 試樣制備

基本配方(質(zhì)量份)：SBR 137.5，炭黑68.75，促進(jìn)劑TBBS 1.38，氧化鋅3.0，硫黃 1.75，硬脂酸 1.0。樣品按GB/T8656(2B)進(jìn)行制備。

1.4 分析與測試

(1) DMA測試：采用法國01dB-Metravib公司的DMA動態(tài)力學(xué)性能測定儀測定不同試樣的動態(tài)儲能模量隨溫度的變化曲線以及損耗因子隨溫度的變化情況。測試條件：掃描頻率10 Hz，掃描溫度-800～80 ℃，升溫速率3 ℃/min，拉伸模式，拉伸形變率0.1%。

(2) 耐磨耗性能測試：采用江蘇明珠試驗(yàn)機(jī)械有限公司型號為MZ-4061的試驗(yàn)機(jī)，測定試樣一定里程的磨耗體積。測試條件：將試樣預(yù)磨15～20 min后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試樣行駛1.61 km后，關(guān)閉電機(jī)，取下試樣，刷掉膠屑，在1 h內(nèi)稱量，準(zhǔn)確到0.001 g。

2 結(jié)果與討論

2.1 流變性能對比

由SBR1756與SBR1723N制備的輪胎的流變性能對比見表1。

表1 流變性能對比

由表1可以看出，在相同的硫化溫度和硫化時間下，SBR1756與SBR1723N的流變性能一致。

2.2 老化前后性能對比

由SBR1756與SBR1723N制備而得的輪胎的老化性能對比見表2。

表2 老化前后性能對比

由表2可以看出，老化前后SBR1756的100%定伸應(yīng)力、300%定伸應(yīng)力和撕裂強(qiáng)度均稍高于SBR1723N，老化前SBR1756的回彈性低，其它性能相當(dāng)。這主要是因?yàn)镾BR1756中結(jié)合苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)較SBR1723N高7%左右，因此其撕裂強(qiáng)度略高。

2.3 動態(tài)力學(xué)性能對比

SBR1756與SBR1723N制備的輪胎的動態(tài)力學(xué)性能對比見表3。損耗因子tanδ為儲能模量與損耗模量的比值，損耗因子主要與硫化膠作為胎面膠時的牽引力、滾動阻力和抗?jié)窕阅芟嚓P(guān)，0 ℃下?lián)p耗因子越大，抗?jié)窕栽胶肹4-7]；60 ℃下?lián)p耗因子越小，表明其滾動阻力越小[8-9]。

表3 動態(tài)力學(xué)性能對比

從表3可以看出，0 ℃時SBR1756的tanδ高于SBR1723N，說明SBR1756的抗?jié)窕阅軆?yōu)于SBR1723N；而60 ℃時SBR1756和SBR1723N的tanδ相差不大，說明兩者的滾動阻力相當(dāng)。這是因?yàn)槎”较鹉z中結(jié)合苯乙烯含量越高，所制備輪胎的抗?jié)窕阅茉胶?，而滾動阻力越大。由于SBR1756結(jié)合苯乙烯含量高于SBR1723N，但因其所用橡膠填充油為NAP-10，其特點(diǎn)是生熱和滾動阻力低，從而彌補(bǔ)了結(jié)合苯乙烯含量提高而對膠料滾動阻力性能帶來的負(fù)面影響。

2.4 磨耗性能對比

SBR1756與SBR1723N制備輪胎的阿克隆磨耗性能對比見表4。

表4 磨耗性能對比

磨耗體積越小，說明產(chǎn)品的磨耗性能越好。由表4可知，因SBR1756中結(jié)合苯乙烯含量高于SBR1723N，所以SBR1756磨耗性能優(yōu)于SBR1723N。

3 結(jié) 論

(1) 通過老化前后性能對比，SBR1756制備輪胎的撕裂強(qiáng)度高于SBR1723N。

(2) 通過動態(tài)力學(xué)性能研究對比，SBR1756制備輪胎的抗?jié)窕詢?yōu)于SBR1723N，滾動阻力相當(dāng)。

(3) 通過阿克隆磨耗分析，SBR1756制備輪胎的磨耗性能優(yōu)于SBR1723N。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] 王永峰,胡育林,李波,等.環(huán)保型乳聚丁苯橡膠SBR1723N性能研究[J].塑料制造,2012(4):57-61.

[2] 白玉光,王玉瑛,李樹豐.充油丁苯橡膠生產(chǎn)及研發(fā)現(xiàn)狀[J].彈性體,2011,21(1):104-108.

[3] 熊良銓,呂貞,楊新華,等.符合REACH法規(guī)的環(huán)保型輪胎橡膠填充油[J].合成橡膠工業(yè),2010,33(4):258-261.

[4] 馬建華,吳友平.炭黑與白炭黑補(bǔ)強(qiáng)溶聚丁苯橡膠和乳聚丁苯橡膠胎面膠性能的對比研究[J].橡膠工業(yè),2012，59(2):84-90.

[5] 代云水,張萍,趙樹高.SSBR在高性能輪胎膠料中的應(yīng)用[J].彈性體,2007,17(4):23-26.

[6] 昌焰,陳士朝,曹振綱.溶聚丁苯橡膠結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系[J].彈性體,1994,4(4):35-39.

[7] 王雪,劉天鶴,徐煒,等.充油溶聚丁苯橡膠新牌號Y837V中試研究[J].彈性體,2005,15(2):44-47.

[8] 于少翼,張萍,趙樹高.國產(chǎn)集成橡膠SIBR基本性能的研究[J].彈性體,2012,22(1):62-66.

[9] Taikum O,Luginsland H.Silane-rubber coupling in sulfur,peroxide and metal oxide curing systems[J].Rubber World,2004,230(5):30-39.