充气轮胎配方设计第6讲轮胎胶料的补强与填充

充气轮胎配方设计第６讲轮胎胶料的补强与填充王名东（化工部北京橡胶工业研究设计院１０００３９）据日本汽车轮胎协会的报道，１９８９年汽车轮胎是由１００多种原材料组成的复合体，其重量份数依次为橡胶（５０．６％）、炭黑（２６．７％）、帘线（１２．１％）、配合...

反式聚异戊二烯的硫化特性及硫化胶的性能

研究了反式－１，４－聚异戊二烯（ＴＰＩ）的硫化特性及硫化程度对其力学性能的影响。结果表明：采用硫黄－促进剂ＣＺ 硫化体系时，ＴＰＩ的硫化曲线较为理想；硫化使得ＴＰＩ的力学性能在硫黄用量达到一定值时发生突变，由硬质材料转变为软质橡胶，即从硫化三阶段中的第二阶段过渡到第三阶段。

TPI/HVBR共混物的性能

研究了高反式 1,4 聚异戊二烯 (TPI) /高乙烯基聚丁二烯橡胶 (HVBR)共混物的性能 ,特别是其滚动阻力、生热和抗湿滑性的平衡问题。试验结果表明 ,通过并用HVBR ,可以大大改善TPI的抗湿滑性。与TPI比较 ,TPI/HVBR并用比为 6 0 /4 0时 ,0℃时的tanδ值增大了近 3倍 ,并用比为 40 /6 0时 ,0℃时的tanδ值增大了 7倍。TPI/HVBR在 6 0和 80℃时的tanδ值低于TPI,较好地解决了TPI使用过程中滚动阻力、生热和抗湿滑性的平衡问题。并用比适当的TPI/HVBR共混物具有较好的综合性能。适当配合的TPI/HVBR共混物在物理性能上还具有一定的互补作用。

交联对反式聚异戊二烯结晶及结晶速率的影响

测定了不同硫黄用量的反式－ 1,4－聚异戊二烯（ TPI）硫化胶的溶胀比、平均交联点间的相对分子质量、室温下力学性能发生突变时的临界平均交联点间的相对分子质量和临界结晶度，并研究了交联对 TPI结晶的影响，测出了不同交联度 TPI硫化胶的硬化曲线和结晶曲线。结果表明：硫化明显阻碍了 TPI的结晶，使 TPI的结晶速率和硬化速率变慢；炭黑的加入相当于提高了硫黄用量，不利于 TPI的结晶。

TPI/HVBR/SBR共混物的性能

对高反式 1,4 聚异戊二烯 (TPI) /高乙烯基聚丁二烯橡胶 (HVBR) /SBR共混物的综合物理性能和动态力学性能进行研究。结果表明 ,共混物中TPI/HVBR/SBR并用比为 10 /2 0 /70时 ,共混物具有较低的滚动阻力和动态生热及优异的耐屈挠疲劳性和耐磨性 ,与TPI/SBR (并用比为 3 0 /70 )比较 ,其抗湿滑性提高 (0℃时的tanδ值增大76 3 % )。在SBR用量为 70～ 5 0份、TPI用量为 15～ 2 5份和HVBR用量为 15～ 3 5份范围内 ,共混物具有良好的综合性能 ,滚动阻力和抗湿滑性获得平衡 ,同时具有优异的耐磨性和耐屈挠疲劳性 。

TPI/HVBR共混物用于胎面胶的研究

在传统的胎面胶配方NR/SBR15 0 0 (并用比为 60 / 40 )和SBR1712 /SBR15 0 0 (并用比为 60 / 40 )的基础上 ,采用高反式 1,4 聚异戊二烯 (TPI)和 /或高乙烯基聚丁二烯橡胶 (HVBR)取代或部分取代SBR15 0 0 ,研究共混物的物理性能和动态粘弹性。结果表明 ,添加了TPI和HVBR的胎面胶 ,其力学性能可满足使用要求 ,定伸应力和抗屈挠疲劳性有较大提高 ,滚动阻力和动态生热明显降低 ,而抗湿滑性仍有较高的保持率 ,达到了滚动阻力和抗湿滑性能的良好兼备。相对而言 ,NR/TPI/HVBR并用胎面胶具有更小的滚动阻力和生热 ,而SBR/TPI/HVBR并用胎面胶具有更好的抗湿滑性、抗屈挠疲劳性和耐磨性。

TPI/HVBR/NR共混物的性能

对高反式 1,4 聚异戊二烯 (TPI) /高乙烯基聚丁二烯橡胶 (HVBR) /NR共混物的综合物理性能和动态力学性能进行研究。结果表明 ,在TPI/HVBR/NR共混物中 ,NR用量为 70份 ,HVBR用量为 10～ 2 0份 ,可使胶料具有较低的滚动阻力和生热 ,且胶料的抗湿滑性明显改善。当HVBR用量为 2 0份时 ,表征胶料抗湿滑性能的 0℃时的tanδ值提高 42 2 % ,而表征滚动阻力和生热的 60和 80℃时的tanδ值进一步降低 ;NR用量为 70～ 5 0份、TPI用量为 10～2 5份和HVBR用量为 2 0～ 35份的TPI/HVBR/NR共混物不仅具有较好的综合物理性能 ,而且具有较低滚动阻力和较高抗湿滑性 ,是一种较为理想的胎面胶配合。

反式聚异戊二烯的加工性能和流变行为

研究了反式－ 1， 4－聚异戊二烯（ TPI）的加工性能和毛细管流变行为。结果表明， TPI有较好的开炼、密炼和挤出性能，易塑化、包辊，挤出物表面光滑，用于橡胶工业时无需改变现有工艺和设备。 TPI的流变行为基本符合幂律流体的流变规律，测定的粘流活化能为 20～ 27 kJ/mol。

含反式-1,4-聚异戊二烯的轮胎胶料的加工和使用性能

对掺用反式１，４聚异戊二烯（ＴＰＩ）的胎面和胎侧胶料进行了试验。试验结果表明，含ＴＰＩ的胶料具有良好的包辊性和毛细管流变性；硫化诱导期和焦烧时间稍有延长，这更有利于安全加工。因此，用少量（如２０份）ＴＰＩ替代ＮＲ制备胎面和胎侧胶从加工工艺角度考虑是可行的，无需改变现行轮胎生产设备和工艺配方。掺用ＴＰＩ的胶料较不用者定伸应力提高，滚动阻力和压缩生热降低，耐疲劳性能优异，磨耗和干湿路面摩擦因数保持较高水平，即轮胎三大行驶性能间有较好的综合平衡。

高反式-1,4-聚异戊二烯的合成及应用开发

反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)又称合成杜仲胶,室温下是一种结晶型塑料,但软化点仅在60℃左右,可在身体上直接变形而用于医用夹板、矫形康复和假肢材料及运动护具等。TPI因含双键又可用常规橡胶硫化方法交联,当交联密度较低时,是一种温变型形状记忆功能材料(60℃以上变橡胶、60℃以下变塑料的可逆过程),可制成各种热缩管及密封件,用于海底地下电缆、光缆接头的绝缘密封,管件的接头,电器元件绝缘包覆等;当交联密度达到一定值后,材料因结晶受阻则成为一般橡胶弹性体。

平衡硫化体系硫化天然橡胶的性能研究

对平衡硫化（ＥＣ）体系硫化天然橡胶（ＮＲ）的性能进行了研究，并与半有效硫化（ＳＥＶ）体系和传统硫化（ＣＶ）体系硫化ＮＲ进行了对比。结果表明，ＥＣ体系返原作用略高于ＳＥＶ体系，明显低于ＣＶ体系，硫化６ｈ时的返原率依次为７．７％，０．４％和３４．０％；与ＳＥＶ和ＣＶ体系相比，ＥＣ体系ＮＲ硫化胶拉伸强度、撕裂强度和３００％定伸应力高，生热低，耐磨性和耐屈挠性好。ＥＣ体系ＮＲ硫化胶的耐热氧老化性能优于ＳＥＶ体系，更优于ＣＶ体系。

平衡硫化体系中的Si69对白炭黑补强NR的影响

研究了双（３－三乙氧基甲硅烷基丙基）四硫化物（Ｓｉ６９）的用量对白炭黑补强的天然橡胶（ＮＲ）硫化胶的物理机械性能的影响。发现当Ｓｉ６９与白炭黑的用量比为１３／１００左右时，硫化胶的撕裂强度具有一峰值，其值达１０５ｋＮ／ｍ。用Ｓｉ６９预先处理白炭黑，比将Ｓｉ６９和白炭黑直接加入所制得的ＮＲ混炼胶的表观粘度及Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ平衡转矩较低，使平衡硫化体系（ＥＣ）硫化的ＮＲ具有较高的撕裂强度和拉伸强度。在１４０～１７０℃范围内，随着Ｓｉ６９预先处理白炭黑温度的提高，对白炭黑的改性程度提高，结果使ＥＣ硫化的ＮＲ的拉伸强度、撕裂强度及扯断伸长率逐渐提高。

硫黄用量对反式1,4-聚异戊二烯结晶及硫化胶性能的影响

研究了硫黄用量对反式 1,4 聚异戊二烯 (TPI)由塑性高聚物转变为弹性高聚物后性能的影响。结果表明 ,硫黄用量 5份是TPI硫化胶物理性能和动态力学性能随硫黄用量变化的转折点 ,并且此时TPI硫化胶具有较好的综合性能 ,其内部的结晶破坏程度可达 88 9%。在实用配方中 ,由于其它胶种和填料的加入 ,使TPI的结晶度可下降约 99% 。

热裂解炭黑N990在轮胎中的应用

对热裂解炭黑Ｎ９９０在轮胎中的应用前景进行了探讨。将非补强型热裂解炭黑Ｎ９９０应用在轮胎的胎侧、胎肩垫胶、气密层等部件中，试制了一批轮胎，并进行了耐久性能和高速性能试验。结果表明，在轮胎中用热裂解炭黑Ｎ９９０替代部分补强型炭黑，对轮胎的耐久性能和高速性能以及耐透气性能无不良影响并能改善工艺性能，降低含胶率，且可降低气密层胶的生产成本，具有实用价值。

反式-1,4-聚异戊二烯及其混炼胶的流变特性

采用孟山都加工性能试验仪研究了反式 1,4 聚异戊二烯 (TPI)及其混炼胶的流变特性。结果表明 ,TPI表观粘度 ηa 高于NR ,SBR和BR ,并随着剪切速率的增大或温度的升高而减小 ;TPI的粘流活化能ΔEη 与NR相近 ,比BR和SBR高 ;在TPI与NR ,SBR和BR并用胶料中加入加工助剂可使加工性能得以改善。

平衡硫化体系硫化天然橡胶的平衡硫化性和化学应力松弛行为

WOlff’‘,”采用双（3-三乙氧基甲硅烷基丙基）-四硫化物（St69）与硫黄组成的平衡硫化体系（EC）,既减少了硫化返原的产生,又保留了传统硫黄硫化体系（CV）的优点。

星形接枝卤化丁基橡胶性能初步研究

将埃克森公司新近开发的ＣＩＲ５０６６和ＢＩＲ６２２２两种牌号星形接枝卤化丁基橡胶（ＨＩＲ）与其它牌号普通ＨＩＲ进行了对比试验。结果表明，星形接枝ＨＩＲ具有工艺性能好、排胶温度低、压延收缩小、焦烧时间长和自粘性能保持率高等特点。

热裂解炭黑N990在轮胎胶料中的应用研究

以轮胎胶料进行以热裂解炭黑Ｎ９９０与其它补强型、半补强型炭黑的并用试验，论述了热裂解炭黑的特点和应用规律，指出在轮胎部件中使用热裂解炭黑改善某些性能和降低生产成本是可行的。

EC、SEV、及CV硫化NR的对比研究

研究了平衡硫化体系（ＥＣ）硫化天然橡胶（ＮＲ）的硫化返原、拉伸性能、撕裂强度、耐磨性、耐屈挠性及生热性随硫化时间的变化，并与半有效硫化体系（ＳＥＶ）及传统硫化体系（ＣＶ）进行了对比。结果表明，ＥＣ硫化ＮＲ的返原作用略高于ＳＥＶ，但明显地低于ＣＶ，硫化６ｈ返原率依次为７．７％、０．４％极３４．０％；与ＳＥＶ及ＣＶ相比，在不同硫化时问下，ＥＣ硫化ＮＲ具有高的拉伸强度、撕裂强度及３００％定伸应力，低的生热性，好的耐磨性和耐屈挠性。对不同硫化体系硫化ＮＲ的化学应力松弛的测定表明，ＥＣ硫化胶的耐热氧老化性优于ＳＥＶ，更优于ＣＶ。

胶易素T－78在轮胎胶料中的应用──（一）对胎面胶制造工艺及物理性能等的影响

泛用型橡胶加工助剂──胶易素Ｔ－７８用于ＮＲ／ＳＢＲ—７０／３０、炭黑用量约５０份的胎面胶中，用量为１．５份时，胶料门尼粘度下降５个单位以上。按炭黑用量的３％添加胶易素，可以降低每段混炼能耗，缩短整个混炼周期近１／３。适量添加胶易素的胶料经冷喂料挤出后，表面光滑，致密性好，无气孔；与不含胶易素胶料相比，硫化特性、物理性能及老化性能均无明显变化。