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甲基乙烯基硅橡胶溶聚丁苯橡胶并用胶在轮胎胎面胶中的应用研究

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第 3 期 陈勇前等．甲基乙烯基硅橡胶/溶聚丁苯橡胶并用胶在轮胎胎面胶中的应用研究 199甲基乙烯基硅橡胶/溶聚丁苯橡胶并用胶在轮胎胎面胶中的应用研究

陈勇前1，何　庆2，杨　林1，胡潇然1，黄　强1*，吴友平2（1.成都硅宝科技股份有限公司，成都　610041；2.北京化工大学 先进弹性体材料研究中心，北京　100029）

摘要：采用甲基乙烯基硅橡胶（MVQ）与溶聚丁苯橡胶（SSBR）并用制备胎面胶，并与传统SSBR胎面胶的性能进行

对比。结果表明，与SSBR胶料相比，加入相容剂T的SSBR/MVQ并用胶硫化特性和物理性能并未显著下降，耐磨性能提高，生热和滚动阻力降低，符合高性能轮胎胎面胶需求。关键词：胎面胶；甲基乙烯基硅橡胶；溶聚丁苯橡胶

中图分类号：TQ333.93；TQ333.1；TQ336.1 文章编号：1000-890X（2019）03-0199-04

文献标志码：A DOI：10.12136/j.issn.1000-890X.2019.03.0199

橡胶材料因其特有的高弹性，被广泛应用于航空航天、道桥建筑、汽车能源等国民经济支柱领域，具有重要的战略地位[1]。据统计，轮胎行业的橡胶消费量占据了橡胶总消费量的60%以上，而目前天然橡胶（NR）产量有限、石油资源日益枯竭的状况正严重制约着轮胎行业的发展，因此，非石油基轮胎用橡胶原材料的开发已经迫在眉睫[2]。硅橡胶源于硅矿石，其制备不依赖石油资源，是一种非石油基橡胶材料。另外，硅橡胶分子主链中的Si—O键键能（443.5 kJ·mol-1）比一般橡胶分子主链的C—C键键能（355 kJ·mol-1）高，因而与一般石油基橡胶相比，具有优异的耐候和耐老化等性能特点。但硅橡胶强度低，单一使用时受限，将其与其他橡胶并用部分替代NR或石油基合成橡胶应用于轮胎行业，不仅能减小轮胎行业对NR或石油基合成橡胶的消耗，还能在发挥硅橡胶优良特性的同时不损害并用胶的力学性能，实现轮胎行业的可持续发展。胎面胶是轮胎最重要的组成部分，应同时具备低滚动阻力、高抗湿滑性能和高耐磨性能，以控制轮胎的油耗，提高安全性，延长使用寿命[3-4]。从配方来看，目前高性能胎面胶主要以通过分子结构优化设计制备的溶聚丁苯橡胶（SSBR）作为主体橡胶，硅烷偶联剂改性白炭黑作为主要填料[5]。为进一步降低滚动阻力和磨耗，通常会在配方中引入分子链更为柔顺的橡胶，如顺丁橡胶等[6-7]。硅橡胶亦具有极为柔顺的分子主链，但自身强度低，与SSBR的硫化特性差异大，相容性差，相关研究报道并不多。本公司率先开展了硅橡胶与丁苯橡胶并用胶的研究，发现硅橡胶的加入可以降低硫化胶的生热和滚动阻力，具有潜在应用价值[8]。本工作采用轮胎胎面胶配方，对比研究甲基乙烯基硅橡胶（MVQ）/SSBR并用胶与SSBR胶料的性能。

1　实验1.1　主要原材料SSBR，牌号2550，韩国LG化学公司产品；MVQ，牌号110-2，恒业成有机硅有限公司产品；白炭黑，牌号VN-3，德国赢创德固赛公司产品。1.2　配方SSBR/MVQ并用胶配方：SSBR　80，MVQ　20，白炭黑　60，相容剂T（含H硅油改性SSBR反应物）　0～0.5，偶联剂　1～10，防老剂RD　1.5，防老剂4010NA　1.5，硫化剂双25　0.5～3.5，促

基金项目：国家重点研发计划项目（2017YFB0307002）

作者简介：陈勇前（1992—），男，四川内江人，成都硅宝科技

股份有限公司助理工程师，学士，主要从事硅橡胶的制备及应用 研究。*通信联系人（huangq@cnguibao.com）200 橡　胶　工　业 2019年第66卷进剂　1～4。SSBR胶料配方：不添加MVQ和相容剂T及SSBR用量为100份，其余同SSBR/MVQ并用胶配方。1.3　主要设备与仪器ZG-160型开炼机和ZG-0.5L型密炼机，东莞市正工机电设备科技有限公司产品；YF-8017型平板硫化机，扬州市源峰试验机械厂产品；Exceed E44型电子万能试验机，美国MTS系统公司产品；BY-4040A型硬度计，扬州博裕试验机械厂产品；MR-C3型无转子硫化仪，北京市瑞达宇辰仪器有限公司产品；VA3000型动态热力学分析（DMA）仪，法国01-db Metravib公司产品。1.4　试样制备在密炼机中将部分白炭黑和偶联剂混入MVQ制备得到MVQ母炼胶，再与SSBR生胶以及剩余白炭黑、偶联剂、相容剂T一起加入密炼机中混炼均匀，随后进行热处理，降至室温后在开炼机上加入防老剂、硫化剂和促进剂，最后出片得到MVQ/SSBR混炼胶。试样在平板硫化机上硫化，硫化条件为170 ℃/10 MPa×15 min。1.5　测试分析DMA分析采用拉伸夹具，温度范围　－40～ 60 ℃，升温速率　5 ℃·min-1，频率　10 Hz，试样

尺寸　20 mm×6 mm×1 mm。其余各项性能均按照相应的国家标准进行 测试。

2　结果与讨论2.1　硫化特性MVQ与SSBR的共硫化程度是影响其并用胶性能的关键因素。由于MVQ与SSBR的粘度相差较大、二者相容性差及硫化特性差异明显等原因，MVQ与SSBR的共硫化程度通常较差。因此，本研究采用预制母炼胶及加入相容剂T的方法来改善MVQ与SSBR的共硫化程度。相容剂T用量对MVQ/SSBR并用胶硫化曲线（170 ℃）的影响如图1所示。从图1可以看出：并用胶在硫化过程中的转矩变化趋势与相容剂T的用量相关，随着相容剂T用量的增大，并用胶硫化速度提升，且最终转矩

70605040302010

05 10 15 20 25 30

󱣀󱅽󰀒󰀋E/gN󰀌󱰦䰤󰀒min1

342

1—SSBR胶料；MVQ/SSBR并用胶中相容剂T用量/份：2—0，3—0.3，4—0.5。图1　相容剂T用量对MVQ/SSBR并用胶硫化曲线的影响提高；与SSBR胶料相比，未添加相容剂T的并用胶硫化速度较低，添加相容剂T的并用胶硫化速度提高，正硫化时间缩短，与SSBR胶料的硫化速度更为接近。上述两点均表明相容剂的加入提高了两相的共硫化程度，并用胶的硫化特性得到改善。要制备性能满足要求的轮胎，胎面胶必须与过渡胶具有良好的粘合性能。MVQ/SSBR并用胶和SSBR胶料与过渡胶的粘合性能如表1所示，MVQ/SSBR并用胶与过渡胶的粘合剥离界面如图2所示。

表1　MVQ/SSBR并用胶和SSBR胶料与过渡胶的粘合性能

项 目MVQ/SSBR并用胶SSBR胶料剥离力/N155182剥离强度/（N·mm-1）6.27.3

图2　MVQ/SSBR并用胶（浅色层）与过渡胶（深色层）的粘合剥离界面从表1可以看出，MVQ/SSBR并用胶与过渡胶的粘合性能稍逊于SSBR胶料，但可以满足要求。从图2的粘合剥离界面看，MVQ/SSBR并用胶与过渡胶在剥离时产生了较为显著的本体破坏，说明两胶层确实发生了有效的共交联。2.2　物理性能MVQ/SSBR并用胶和SSBR胶料的物理性能第 3 期 陈勇前等．甲基乙烯基硅橡胶/溶聚丁苯橡胶并用胶在轮胎胎面胶中的应用研究 201如表2所示。从表2可以看出，MVQ/SSBR并用胶的拉伸强度和拉断伸长率稍逊于SSBR胶料，但拉伸性能降幅较小。与SSBR胶料相比，MVQ/SSBR并用胶的拉断永久变形明显更小，体现出并用胶采用过氧化物硫化体系的优势。

表2　MVQ/SSBR并用胶和SSBR胶料的物理性能项 目MVQ/SSBR并用胶SSBR胶料邵尔A型硬度/度6163100%定伸应力/MPa2.02.4300%定伸应力/MPa11.010.2拉伸强度/MPa15.018.0拉断伸长率/%410486拉断永久变形/%828MVQ/SBR并用胶和SSBR胶料的磨耗及压缩

生热性能如表3所示。

表3　MVQ/SBR并用胶与SSBR胶料的磨耗及压缩生热性能

项 目MVQ/SBR并用胶SSBR胶料阿克隆磨耗量/cm30.090.14

压缩疲劳温升1）/℃20.223.4

注：1）试验温度　55 ℃，冲程　4.45 mm，负荷　1 MPa。从表3可以看出，与SSBR胶料相比，MVQ/

SSBR并用胶的耐磨性能更好，压缩生热更低，契合轮胎行业对于高性能轮胎胎面胶的需求。2.3　DMA分析一般而言，可通过60 ℃和7%应变时的损耗因子（tanδ）评价胎面胶的滚动阻力性能，tanδ越大，滚动阻力越大。MVQ/SSBR并用胶和SSBR胶料的tanδ-温度曲线和tanδ-应变曲线分别如图3和4所示。从图3和4可以看出，MVQ/SSBR并用胶在60 ℃和7%应变时的tanδ均低于SSBR胶料，依此可以初步判断MVQ的加入能够降低SSBR胎面胶的滚动阻力。

3　结论与SSBR胶料相比，加入相容剂T的SSBR/ MVQ并用胶硫化特性和物理性能并未显著降低，而MVQ/SSBR并用胶的耐磨性能提高、生热和滚动阻力降低，契合高性能轮胎胎面胶的未来发展

1.00.80.60.40.20󰀃󰀃󰀃 󰀐20 0 20 40 60

tanδ

󰺝󰤎󰀒ć󰀐40■—SSBR胶料；●—MVQ/SSBR并用胶。图3　MVQ/SSBR并用胶和SSBR胶料的tanδ-温度曲线

tanδ󰤃Ԫ󰀒%0.05 0

0.1 1 10 100

7%

0.010.150.10

0.250.20

0.350.30

󰀐0.05󰀐0.10

注同图3。图4　MVQ/SSBR并用胶和SSBR胶料的tanδ-应变曲线方向。

参考文献：[1] 白雪涛，窦艳丽，牟建新，等.橡胶在轮胎中的应用及研究进展[J]

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弹性体，2010，20（4）：88-92.[2] 张立群.生物基橡胶研究的新进展[A]

.2013年全国高分子学术论

文报告会论文摘要集——主题Ⅰ：生物高分子与天然高分子

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成橡胶工业，2009，32（4）：332-338.[4] 陈益艺，赵素合，张兴英，等.高乙烯基溶聚丁苯橡胶在轮胎胎面胶

中的应用[J].橡胶工业，2018，65（3）：268-273.

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中的应用研究[J].橡胶工业，2017，64（11）：674-677.[7] 吉欣宇，刘震，王茂英.新型偶联剂

Si747对白炭黑填充溶聚丁苯

橡胶/顺丁橡胶并用胶加工性能及动态性能的影响[J].橡胶科技，2016，14（7）：17-21.

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官能化溶聚丁苯橡胶研究进展

官能化溶聚丁苯橡胶研究进展

2020年06月准、污染源源强核算技术指南、行业技术规范、区域或行业环境准入条件或负面清单、产业结构调整指导目录和环境保护处理处置设施建设标准和施工规范等。

学生们经过自己查阅相关环评法律法规信息和技术导则和标准等文件，不仅可以掌握最新的环评导则和标准、更重要的是对环境保护行政主管部门的组织架构、服务范围和工作内容有了初步的认识，为以后从事环保行业的工作，奠定了很好的基础。

除了环境保护行政主管部门的官方网站外，互联网上有很多免费的与环评相关的APP 或微信公众号，比如环评云助手APP 、环评互联网微信公众号等，本研究要求学生每人手机上都安装环评云助手APP ，并从APP 客户端直接查阅环评所涉及到的标准政策、分类名称、行业经济代码、化学品信息、术语、数据站点信息、环评师信用平台、坐标转换以及环评收费政策等基本信息，通过一学期的查询，学生们以熟练掌握查询方法，养成实时查询的好习惯，专业水平进一步提高。

4模拟校外环评企业的环境影响评价工作环节在教学过程中，给学生布置下载和学习环保标准的任务，并在课堂上要求学生以PPT 的形式向大家介绍学习的环保导则和标准的内容、结构，以及还未看懂的部分，互动交流，帮助他们快速理解环评相关政策，了解目前环评行业中存在的尚未解决的问题和难题。

同时，本研究还在课堂上模拟项目环评评审会，将学生分组，让他们分别担任建设方、环境保护行政主管部门和环评公司人员的角色，就某一个具体的项目的环境影响报告书的可行性和规范性进行讨论，并各自提出合理的理由及可行性建议，取得了很好的效果，使学生能够更好地理解不同角色的担当和使命，更全面地理解环境影响评价工作的重要性。

5结语通过对环境影响评价实践课程的教学与学习模式进行全新的探索和实践，大大提高了我们环境专业的实践课程的实用性和规范性，极大地激发了学生们的学习兴趣，提高了课堂互动热情，并最终取得了良好的教学效果。

参考文献：[1]王军良,何志桥,宋爽.新形势下以应用能力培养为出发点的环境影响评价课程教学实践改革探索[J].教育教学论坛,2019(37):120-122.[2]侯珺.以实践技能培养为目标的“环境影响评价”课程建设[J].课程教育研究,2019(29):255.[3]康群,杨喆,霍苗苗.构建《环境影响评价》课程实践教学体系[J].课程教育研究,2019(9):256.[4]王强.“环境影响评价”课程的教学改革与实践研究[J].西南师范大学学报(自然科学版),2017,42(1):153-156.[5]顾云兰,王彦卿,张红梅等.“环境影响评价”课程实践教学的改革与探索[J].化工时刊,2015,29(12):55-57.作者简介:王庆(1980-),男,新疆阿克苏人，博士,讲师,从事环境功能材料开发与应用研究，长期从事环境影响评价教学工作基金项目:新疆师范大学本科教学质量工程建设教学研究与改革项目(项目编号：SDJG2019-05)官能化溶聚丁苯橡胶研究进展呼振鹏王雪（中国石油化工股份有限公司北京化工研究院燕山分院橡塑新型材料合成国家工程研究中心，北京102500）摘要：溶聚丁苯橡胶因具有良好的抗湿滑性、低滚动阻力以及耐磨性，在高性能绿色轮胎领域具有重要应用前景，官能化改性可进一步提升综合性能。

橡胶操作油用量对溶聚丁苯橡胶性能的影响

橡胶操作油用量对溶聚丁苯橡胶性能的影响

本工作研究在SSBR和白炭黑配方体系中，操
作者简介：王鹭飞（1991—），女，山东德州人，青岛双星轮胎工 业有限公司工程师，学士，主要从事轮胎橡胶材料的研究与配方设 计开发工作。
E-mail：wanglufei123@163. com
作油用量对胶料性能的影响。
1 实验 1. 1 主要原材料
SSBR，牌号HPR850，结合苯乙烯质量分数为 27%，乙烯基质量分数为59%，Tg为－27 ℃，为未 充油的干胶，日本捷时雅株式会社产品；钕系顺丁 橡胶（NdBR），牌号CB24，朗盛化学（中国）有限公 司产品；高分散性白炭黑，牌号HD165MP，福建正 盛无机材料股份有限公司产品；操作油（重质环烷 油），牌号Nytex4700，尼纳斯石油有限公司产品。 1. 2 试验配方
t10min
第3期
王鹭飞等．橡胶操作油用量对溶聚丁苯橡胶性能的影响
161
30
28
26
Fmax dNgm
24
22
20
18 y＝ˉ0.398 9x＋27.928 R2＝0.990 7
16
14
12
0
10
20
30
40
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图4 胶料的 Fmax与操作油用量的相关性
从 图 1 可 以 看 出，随 着 操 作 油 用 量 的 增 大，胶
小 配 合 试 验 配 方（用 量/份）：SSBR 100，白 炭黑 80，偶联剂TESPT 12. 8，氧化锌 3，硬脂 酸 2，防老剂4020 2，防护蜡 1，硫黄 1. 5，促 进剂CBS 2，促进剂DPG 2，操作油 变量。
大 配 合 试 验 配 方（用 量 / 份）：SSBR 80， NdBR 20，白炭黑 65，其他 19。配方A和B中 的操作油用量分别为8和12份。 1. 3 主要设备和仪器
环保型丁苯胶SBR1500E在农业子午线轮胎中的应用

环保型丁苯胶SBR1500E在农业子午线轮胎中的应用

李华峰山东东营市黄海轮胎有限公司环保型丁苯胶SBR1500E 在农业子午线轮胎中的应用随着我国农业机械的快速发展和出口量的日益增多，对农业轮胎的要求越来越高。

为了提高农业机械的产品品质，在市场竞争中取得优势，轮胎企业大力开发农业子午线轮胎，并加快应用及研发新型化工材料。

胎面和胎侧是工程机械轮胎的主要受压、受热部件。

胎面胶和胎侧胶应具有良好的动态疲劳性能和耐热老化性能。

环保型丁苯胶SBR1500E 是以丁苯胶SBR1500为研究对象，在不改变丁苯橡胶合成工艺路线和基本助剂的规格条件下，采用各种不含亚硝铵预备体的终止剂作为聚合反应终止剂而制备成的环保型丁苯胶。

环保型丁苯胶SBR1500E 在凝聚及干燥过程中无明显刺激性气味，其性能达到国家优级技术标准，其中亚硝胺化合物含量达到欧洲环保标准。

本工作主要研究环保型丁苯胶SBR1500E 在农业子午线轮胎胎面胶及胎体帘布胶中的应用。

一、实验1.主要原材料天然橡胶（NR ），牌号SMR20，马来西亚产品；丁苯橡胶（SBR ），牌号1500、1712；顺丁胶BR9000，中国石化齐鲁石油化工有限公司产品；炭黑N220，N660，N330，太原三强炭黑有限公司产品；环保型丁苯橡胶（SBR ），牌号1500E ，中国石化齐鲁石油化工有限公司产品。

2.配方（1）胎面胶1#配方（生产配方）：SBR ，70；SBR1712，34.8；炭黑N220，30；炭黑N330，36；氧化锌，4；硬脂酸，3；防老剂，5.5；芳烃油，10；粘合剂及其它，7，促进剂，2.05；硫黄，1.8。

2#，3#配方（试验配方）：除分别使用环保型丁苯胶SBR1500E 70、SBR1500E72外，其余同1#配方。

（2）胎体帘布胶4#配方（生产配方）：NR ，70；SBR ，20；BR ，10；炭黑N330，24；炭黑N660，20；氧化锌，4；硬脂酸，2；防老剂，3.5；芳烃油，9；粘合剂，3；促进剂，1.49；其它，5；硫黄，2.2。

白炭黑分散剂在甲基乙烯基硅橡胶

白炭黑分散剂在甲基乙烯基硅橡胶

592 橡　胶　工　业2019年第66卷白炭黑分散剂在甲基乙烯基硅橡胶/丁苯橡胶并用胶中的应用杨　林1，陈勇前1，王有治1，罗晓锋1，黄　强1，吴友平2（1.成都硅宝科技股份有限公司，四川成都　610041；2.北京化工大学先进弹性体材料研究中心，北京　100029）摘要：研究白炭黑分散剂HST和H60EF对甲基乙烯基硅橡胶（MVQ）/丁苯橡胶（SBR）并用胶性能的影响。

结果表明：在MVQ/SBR并用胶中加入白炭黑分散剂HST和H60EF，可加快胶料的硫化速度，改善分散性和加工性能，提高混炼效率；白炭黑分散剂HST对MVQ/SBR并用胶的动态力学性能无明显影响，可提高撕裂强度和耐老化性能，可用作MVQ/SBR并用胶的功能性助剂。

关键词：白炭黑分散剂；甲基乙烯基硅橡胶；丁苯橡胶；并用胶；动态力学性能中图分类号：TQ330.38＋7；TQ333.1/.93 文章编号：1000-890X（2019）08-0592-04文献标志码：A DOI：10.12136/j.issn.1000-890X.2019.08.0592白炭黑用于轮胎胶料中可以降低轮胎的生热、滚动阻力和油耗，同时还能提高轮胎的抗湿滑性能，是制造绿色轮胎的主要原材料[1]。

随着绿色轮胎的广泛应用，白炭黑的用量大幅增大。

但白炭黑的粒径极小且比表面积较大，具有很大的表面能和表面极性；同时其主要成分为与普通橡胶相容性不佳的二氧化硅，且表面含有硅羟基，呈现亲水性，因此白炭黑易发生团聚，在胶料中很难均匀分散，增大了混炼难度[2]。

为了解决上述问题，需要对白炭黑表面进行改性，以降低其吸附和团聚倾向。

目前使用最广泛的改性剂为硅烷偶联剂，其作用机理主要是通过偶联剂中的水解基团水解而生成与白炭黑表面反应的硅羟基，从而降低白炭黑表面的亲水性[3]。

为获得较好的综合性能，轮胎胶料中使用的偶联剂多为含硫硅烷偶联剂，但其对白炭黑表面的改性工艺通常较复杂，胶料需多段混炼，停放过程中门尼粘度容易反弹[4-5]。