溶聚丁苯橡胶在绿色轮胎胎面体系中的应用

郑 昆, 顾培霜, 陈 松, 杨京辉, 袁金琪

（特拓（青岛）轮胎技术有限公司，山东 青岛 266061）

0 前 言

随着欧盟标签法规要求的提出，对半钢子午线轮胎行业胎面的抗湿滑性和滚动阻力的要求日益严格，传统胎面配方体系中使用的乳聚丁苯橡胶抗湿滑性好，但滚动阻力大；天然橡胶和顺丁橡胶滚动阻力小，但抗湿滑性又差；而溶聚丁苯橡胶有耐磨、耐寒、生热低、回弹性好等优点[1]，兼具了抗湿滑性好、滚动阻力低的综合性能，所以溶聚丁苯橡胶日益成为半钢子午线轮胎橡胶配方设计者的新宠。

溶聚丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯在烃类溶剂中采用引发剂引发阴离子聚合制成的，依据生产方式和催化体系的不同，可在一定范围内自由控制苯乙烯基和乙烯基的含量；在充油溶聚丁苯橡胶中，所充油的种类及数量不尽相同，从而导致生产出的混炼胶性能存在一定差异。本文选取了行业内用量较大的几种溶聚丁苯橡胶，从对苯乙烯和乙烯基含量的不同、充油种类的不同等方面，在绿色轮胎胎面胶配方体系下进行了研究。

1 实 验

1.1 主要原材料

SSBR，详见表1；BR，牌号BR9000，齐鲁石化产品；高分散白炭黑，牌号7000GR，罗地亚公司产品；硅烷偶联剂，牌号X-50S，赢创公司产品；其他材料均为行业内通用产品。

表1 溶聚丁苯橡胶材料基本信息

1.2 配方

试验配方见表2。

表2 试验方案

1.3 主要设备及仪器

1.5 L小型密炼机，益阳橡机产品；XK-160开炼机，广东湛江机械厂产品；动态力学性能频谱仪，德国GABO公司产品；MDR2000型无转子硫化仪，美国阿尔发科技有限公司产品；Tensometer2000型拉力机，美国阿尔法科技有限公司产品。

1.4 试样制备

试验胶料的混炼在密炼机内完成，通过开炼机下片，实验基本工艺见表3、4。

表3 母炼胶实验工艺

1.5 测试与分析

胶料各项性能均按相应国家标准或化工行业标准测定。

表4 终炼胶实验工艺

2 结果与讨论

2.1 物理性能

对3种试验方案进行物理性能测试，结果如表5所示。

表5 物理性能结果

从表5可以看出：

1） J-1与J-2相比，在苯乙烯和乙烯基含量相同、充油量相同、充油种类不同的情况下，使用充环烷油的溶聚丁苯胶的混炼胶（J-2）焦烧时间短，硫化流变速度较快，硬度低，拉伸强度大，100%、300%定伸应力低。说明环烷油（NAP-10）在等量使用的情况下，比TDAE有更好的增塑效果。

2）J-1与J-3相比，在充油量相同、充油种类相同，而苯乙烯、乙烯基含量不同的情况下，硫化流变性能基本一致，除了硬度稍低之外，其余物理性能（静态）基本一致。

2.2 动态性能

在既定实验条件下（见表6）对三种方案进行动态力学性能测试，结果如表7所示。

表6 动态力学性能测试条件

表7 动态性能测试结果

结合表7和图1所示可以看出：

1）充环保芳烃油（TDAE）的溶聚丁苯胶与充环烷油（NAP-10）的溶聚丁苯胶相比，充环保芳烃油（TDAE）的溶聚丁苯胶使用后，混炼胶tanδ（0℃）高，tanδ（60℃）低，即使用TDAE填充的溶聚丁苯橡胶（J-1）的胎面胶料抗湿滑性及滚动阻力较好；

2）苯乙烯含量高、乙烯基含量低的溶聚丁苯胶（J-3）的Tg较低，因此其胎面混炼胶的Tg低，tanδ（0℃）稍低，tanδ（60℃）也低，即抗湿滑性稍差，滚动阻力好于使用J-1和J-2溶聚丁苯胶的胎面混炼胶。

图1 动态性能测试结果图

3 结 论

通过上述实验可以看出，溶聚丁苯胶中苯乙烯含量、乙烯基含量的变化，以及所充油品种类的变化，对胶料的基本物理性能及动态性能有一定程度的影响，对配方的设计也有一定的指导意义。

1） 在苯乙烯和乙烯基含量相同、充油量相同、充油种类不同的情况下，使用充环烷油的溶聚丁苯胶的混炼胶（J-2）焦烧时间短，硫化流变速度快，硬度低，拉伸强度大，100%、300%定伸应力低。说明环烷油（NAP-10）在等量使用的情况下，比TDAE有更好的增塑效果。

2）在充油量相同、充油种类相同，溶聚丁苯胶的微观结构变化时，即苯乙烯、乙烯基含量不同的情况下，硫化流变性能基本一致，除了硬度稍低之外，其余物理性能基本一致。

3）充环保芳烃油（TDAE）的溶聚丁苯胶与充环烷油（NAP-10）的溶聚丁苯胶相比，充环保芳烃油（TDAE）的溶聚丁苯胶使用后，混炼胶tanδ（0℃）高，tanδ（60℃）低，即抗湿滑性及滚动阻力较好；

4） 使用苯乙烯含量高、乙烯基含量低的溶聚丁苯胶的胎面混炼胶Tg低，tanδ（0℃）稍低，tanδ（60℃）也低，即抗湿滑性稍差，滚动阻力较好。

上述结论是针对本次实验所采用的溶聚丁苯橡胶。除了丁苯橡胶的微观结构（苯乙烯和乙烯基含量）、充油种类、充油量以外，橡胶的分子量、分子量分布和主链形态（直链、支链）也对混炼胶和轮胎的性能有影响。我们将在后续的研究中进一步探索和验证。

[1]夏 斌. 溶聚丁苯胶发展概况[J]. 弹性体, 2011,21(5):79-84.