花曙太，劉連波，羅洪罡，張麗麗，馬玉凈(山東玲瓏輪胎股份有限公司，山東 煙臺 265400)
摘要：研究硅烷偶聯(lián)劑Si75和NXT對白炭黑膠料性能的影響。結(jié)果表明，與偶聯(lián)劑Si75膠料相比，偶聯(lián)劑NXT膠料的門尼粘度較低，硫化時間較長，定伸應(yīng)力和拉伸強度較小，拉斷伸長率較大，動態(tài)性能差別不大。
關(guān)鍵詞：硅烷偶聯(lián)劑;偶聯(lián)劑Si75;偶聯(lián)劑NXT;白炭黑;丁苯橡膠
綠色環(huán)保是當(dāng)今世界發(fā)展主題。白炭黑在胎面膠中應(yīng)用可以降低輪胎的滾動阻力，減小汽車的燃油消耗。但是，由于白炭黑表面的羥基含量高，極性大，與橡膠相容性較差，在白炭黑膠料中必須使用偶聯(lián)劑。偶聯(lián)劑所起的作用主要是改善白炭黑-聚合物界面間的相容性，提高白炭黑在膠料中的分散度，降低混煉膠門尼粘度，改善加工性能，降低生熱，從而降低輪胎的滾動阻力。本工作研究硅烷偶聯(lián)劑Si75和NXT對白炭黑膠料性能的影響。
1· 實驗
1.1 原材料
溶聚丁苯橡膠(SSBR)，牌號5025-2(充油型)，德國朗盛化學(xué)公司產(chǎn)品。乳聚丁苯橡膠(ESBR)，牌號1739(充油型，高苯乙烯含量)，申華化學(xué)工業(yè)有限公司產(chǎn)品;牌號1502，中國石化齊魯石化分公司產(chǎn)品。炭黑N234，華東材料有限公司產(chǎn)品。白炭黑Z1165，韓國羅地亞公司產(chǎn)品。環(huán)保芳烴油(TDAE)，漢圣化工有限公司產(chǎn)品。偶聯(lián)劑Si75，臺灣宏柏化工有限公司產(chǎn)品。偶聯(lián)劑NXT，邁圖高科有限公司產(chǎn)品。氧化鋅，青島海燕化工有限公司產(chǎn)品。硬脂酸，江蘇如皋化工有限公司產(chǎn)品。防老劑4020，江蘇圣奧化學(xué)科技有限公司產(chǎn)品。防老劑TMQ，山東華潤化工有限公司產(chǎn)品。微晶蠟，德國萊茵化學(xué)公司產(chǎn)品。硫黃，山東臨沂湖濱化工有限公司產(chǎn)品。促進(jìn)劑NS，山東陽谷華泰化工股份有限公司產(chǎn)品。促進(jìn)劑DPG，山東尚舜化工有限公司產(chǎn)品。
1.2 配方
基本配方：SSBR5025-2，55;SBR1739，55;SBR1502，20;炭黑N234，55;白炭黑，40;氧化鋅，3;硬脂酸，3;TDAE，8;增塑劑A，3;防老劑4020，2;防老劑TMQ，1.5;微晶蠟，1.5;硫黃，1.5;促進(jìn)劑NS，1.0;促進(jìn)劑DPG，1.3;硅烷偶聯(lián)劑(變品種)，4;其他，3。
1#配方添加偶聯(lián)劑Si75，2#配方添加偶聯(lián)劑NXT。
1.3 主要設(shè)備和儀器
GK1.5N型密煉機(jī)，德國克虜伯公司產(chǎn)品;XLB160型開煉機(jī)，煙臺化工機(jī)械廠產(chǎn)品;CMT4503型萬能試驗機(jī)，深圳新三思材料檢測有限公司產(chǎn)品;MV2000型門尼粘度儀、MDR2000硫化儀和RPA2000橡膠加工分析儀，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品;動態(tài)力學(xué)性能分析儀，德國GABO公司產(chǎn)品。
1.4 試樣制備
膠料采用3段混煉。一段混煉在密煉機(jī)中進(jìn)行，填充因數(shù)0.75，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速85 r·min-1，混煉工藝為：生膠→壓砣40 s→1/2炭黑、白炭黑、TDAE和硅烷偶聯(lián)劑→壓砣→排膠(160 ℃)，停放8 h。二段混煉在密煉機(jī)中進(jìn)行，填充因數(shù)0.72，混煉工藝為：一段混煉膠→剩余1/2炭黑、氧化鋅、硬脂酸、防老劑、微晶蠟和增塑劑A→壓砣→排膠(160 ℃)。三段混煉在開煉機(jī)上進(jìn)行，混煉工藝為：二段混煉膠→硫黃、促進(jìn)劑→混煉均勻后下片。
1.5 性能測試
膠料物理性能按相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，動態(tài)力學(xué)性能按企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。
2 ·結(jié)果與討論
2.1 偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)
偶聯(lián)劑Si75分子結(jié)構(gòu)如圖1所示，偶聯(lián)劑NXT分子結(jié)構(gòu)如圖2所示。可以看出，偶聯(lián)劑NXT的硫含量低，有助于改善膠料的加工性能，高溫條件下混煉膠不易焦燒。
2.2 膠料硫化特性
膠料硫化特性見表1。可以看出，與偶聯(lián)劑Si75膠料相比，偶聯(lián)劑NXT膠料的門尼粘度較低，門尼焦燒時間相同，M L和M H較小，t 90較長。
2.3 膠料物理性能
膠料物理性能見表2(硫化條件：151 ℃×30min)。可以看出，與偶聯(lián)劑Si75膠料相比，偶聯(lián)劑NXT膠料的定伸應(yīng)力和拉伸強度較低，拉斷伸長率較大，這可能與偶聯(lián)劑NXT的硫含量較小有關(guān);撕裂強度和回彈值相當(dāng)。
2.4 膠料RPA2000橡膠加工分析儀應(yīng)變掃描
膠料RPA2000橡膠加工分析儀應(yīng)變掃描結(jié)果如圖3所示(應(yīng)變掃描測試條件：溫度100 ℃，頻率0.5 Hz)。可以看出，與偶聯(lián)劑Si75膠料相比，偶聯(lián)劑NXT膠料的培恩效應(yīng)較低，說明偶聯(lián)劑NXT膠料中白炭黑分散較好。
2.5 膠料動態(tài)力學(xué)性能分析
膠料動態(tài)力學(xué)性能分析儀溫度掃描結(jié)果如圖4所示(溫度掃描條件：溫度范圍-60~80 ℃，靜態(tài)應(yīng)變5%，頻率10 Hz，穩(wěn)定時間300 s，升溫速率2.0K·min-1，500 N傳感器)。可以看出，加入偶聯(lián)劑Si75和偶聯(lián)劑NXT膠料的動態(tài)力學(xué)性能差別不大。
3· 結(jié)論
(1)與偶聯(lián)劑Si75膠料相比，偶聯(lián)劑NXT膠料的門尼粘度較低，加工性能好;硫化時間稍長;定伸應(yīng)力和拉伸強度較低，拉斷伸長率較大，撕裂強度和回彈值相當(dāng)。
(2)偶聯(lián)劑Si75與偶聯(lián)劑NXT膠料的動態(tài)性能影響差別不大。
