异戊橡胶与改性丁苯橡胶并用胶料的制备与研究

江畹兰 编译

（华南理工大学材料学院, 广东 广州 510641）

不同用途的橡胶，都是以生胶为基础的复合材料。尽管丁苯橡胶（CKC-30APKM-15）和异戊橡胶（СКИ-3）的共混胶（帘布胶）具有合格的工艺和使用性能，但为了进一步提高帘布胶的质量，目前正努力研究如何以容易得到的原材料加工成新型胶料，用于制备帘布胶。

帘布胶通常应具有高拉伸强度、高弹性、抗多次拉伸变形、耐热老化、低生热等性能，并与帘布有较高的粘接强度。帘布层之间的橡胶会随帘布一起变形，同时，由于相邻层之间的相互移动还要承受剪切变形。帘布与橡胶的粘接强度应尽可能地提高。这样，可以降低轮胎生热，预防帘布分层。此外，帘布胶还参与了帘线及帘布层间负荷的分配，降低作用于帘线上的冲击力，防止帘线间相互磨损及受潮。

目前，为了改善橡胶的力学性能及提高橡胶与帘布的粘接强度，通常要使用改性剂。对于丁苯橡胶与异戊橡胶的并用胶，通常要使用昂贵且稀缺的间苯二酚-六次甲基四胺络合物PY-1，它可以提高帘布胶料与轮胎帘布的粘接强度。但在温度和湿度升高的情况下，并不能保证足够的稳定性。

有鉴于此，该文作者试图将异戊橡胶（СКИ-3）与丁苯橡胶（СКС-30 АРКМ-15）的并用胶配方中所用的РУ-1，用齐聚酯——3-氯1，2-环氧丙烷甲基丙烯酸酯（ОМАЭХГ）的合成反应预聚物（PCO）取代之，该预聚物分子中含有醚键、氯原子及羟端基。

ОМАЗЭГ是在无水TiCl4、苄基氯及作为共催化剂及分子量调节剂的甲基丙烯酸存在条件下，以阳离子聚合机理合成而得。

合成出来的ОМАЭХГ由于分子量不同而呈淡黄色液体状物或粘稠物（树脂状物），它能溶于苯、二噁烷、丙酮及乙醚，但不溶于水、石油醚、氯仿、四氯化碳及各种醇类，其大分子链的末端含有双键及羟基。

用红外光谱分析了ОМАЭХГ，它具有如下化学结构：

为了改性丁苯橡胶，在实验中使用了含36%氯的ОМАЭХГ，用量为2～3份（对100份丁苯橡胶）。

与此同时，对丁苯橡胶还进行了机械-化学改性，并制备了异戊橡胶与用ОМАЭХГ改性的丁苯橡胶并用胶。用ОМАЭХГ改性丁苯橡胶，可直接在制备胶料时进行。为此，丁苯橡胶须事先与预聚物混合，然后再加入异戊橡胶，最后加入其他配合剂。试验胶料在实验室用炼胶机上制备，混炼温度25～30 ℃，混炼时间20～25 min，胶料于150 ℃下硫化15 min。

目前，提高帘线-胶粘剂-橡胶体系粘接强度的有效途径之一，是强化胶粘剂各组分与帘布层橡胶在相界面层上的相互作用，这种强化导致生成牢固的网络结构。粘接强度通常可用强度指标、撕裂强度、屈挠强度及拉伸强度等表征。

胶料的硫化特性在Monsanto公司出品的振荡仪上测试，转子摆动角1°，含分子量为2000及40000的ОМАЭХГ的胶料的性能指标较高。

实验中还研究了异戊橡胶与用ОМАЭХГ改性的丁苯橡胶并用硫化胶的综合性能。研究结果表明，与未改性的丁苯橡胶相比，含改性剂的橡胶达到硫化网络所必需的密度及力学性能指标的速率，较不含改性剂的橡胶要快1倍。

表1列出了胶料配方；表2则列出了硫化胶的力学性能指标。

表1 胶料组成

(表未完)

(表未完)

表2 硫化胶的力学性能指标

研究中，对研制的硫化胶的力学性能及使用性能，与现有的帘布胶料的性能进行了对比。由表2中的数据可以看出，异戊橡胶СКИ-3与用ОМАЭХГ改性的丁苯橡胶СКС-30 АРКМ-15组成的并用硫化胶，其拉伸强度、100%及300%定伸应力、撕裂强度及耐多次压缩疲劳性能，都较未改性胶料要好。

实验结果表明，改性胶料的硫化胶与轮胎帘线25KHTC的粘接强度，甚至在超过120 ℃温度下，仍优于同等条件下试验的对比胶。这样，便可以在胶料中不使用昂贵的改性剂РУ-1，缩短硫化时间，减少硫磺用量，为过量的硫磺会对硫化胶性能产生负面影响。

用ОМАЭХГ改性的橡胶，有助于改善聚合物相间的粘合，防止聚合物相间分离，改善相界面区内聚合物的互容性。由于ОМАЭХГ预聚物分子链中带有酯基及氯原子，故可改善改性橡胶的粘合性能，即提高橡胶与轮胎帘布的粘合性，确保在温度及湿度升高后的粘合稳定性。

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