幾種硅烷偶聯(lián)劑在輪胎胎面膠中的應用

于立東，胡 鈾，肖建斌

（1.青島科技大學 高分子科學與工程學院，山東 青島 266042；2.青島先步橡塑新材料有限公司，山東 青島 266021）

自2012年歐盟輪胎標簽法規(guī)實施以來，低滾動阻力和抗?jié)窕阅芎玫木G色輪胎的研發(fā)勢在必行。白炭黑補強的橡膠具有滾動阻力低、耐磨性能和抗?jié)窕阅芎玫葍?yōu)點[1-2]。硅烷偶聯(lián)劑可以改善白炭黑填充橡膠的加工性能和物理性能，提高白炭黑分散性，縮短混煉時間，提高產(chǎn)品質(zhì)量[3-5]。本工作對相同用量下國產(chǎn)硅烷偶聯(lián)劑Si69，Si75和SPsil 4241與國外同類產(chǎn)品在綠色輪胎胎面膠中的應用進行對比研究。

1 實驗

1.1 主要原材料

溶聚丁苯橡膠（SSBR），牌號2557，中國石油獨山子石化公司產(chǎn)品；順丁橡膠（BR），牌號9000，北京燕山石化橡塑化工有限公司產(chǎn)品；白炭黑，牌號1165MP，索爾維白炭黑（青島）有限公司產(chǎn)品；國產(chǎn)硅烷偶聯(lián)劑Si69，Si75和SPsil 4241（NXT硅烷偶聯(lián)劑的同類物），青島先步橡塑新材料有限公司提供。

1.2 試驗配方

SSBR 75，BR 25，白炭黑 60，氧化鋅 3，硬脂酸 2，硅烷偶聯(lián)劑（變品種） 4.8，防老劑MB 2，環(huán)保芳烴油V70015，硫黃 1.4，促進劑D 2，促進劑CZ 1.7。

1#—6#配方中硅烷偶聯(lián)劑品種分別為國產(chǎn)Si69、國外Si69、國產(chǎn)Si75、國外Si75、國產(chǎn)SPsil 4241和國外NXT。

1.3 主要設備和儀器

XSM-500型橡塑試驗密煉機，上海科創(chuàng)橡塑機械設備有限公司產(chǎn)品；S（X）K-160A型開煉機，青島化工機械廠產(chǎn)品；GT-M3000A型硫化儀、AI-7000S型電子拉力機和GT-RH3000A型壓縮疲勞試驗機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品；DMA242型動態(tài)力學分析儀，德國耐馳公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

膠料分兩段混煉，一段混煉在密煉機中進行，加料順序為：SSBR和BR→氧化鋅、硬脂酸、防老劑和促進劑→1/2白炭黑和硅烷偶聯(lián)劑→剩余白炭黑和環(huán)保芳烴油→排膠；二段混煉在開煉機上進行，加料順序為：一段混煉膠→硫黃→薄通5次，出片。混煉膠停放24 h后硫化，硫化條件為160 ℃×t90。

1.5 性能測試

壓縮疲勞溫升試驗條件為：沖程 4.45 mm，負荷 1 MPa，試驗溫度 55 ℃，壓縮頻率 30 Hz；動態(tài)力學性能測試條件為：頻率 10 Hz，溫度范圍 -80～＋80 ℃，升溫速率 3 ℃·min-1。

其他性能均按相應的國家標準進行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 硫化特性和物理性能

硅烷偶聯(lián)劑品種對膠料硫化特性和物理性能的影響如表1所示。

表1 硅烷偶聯(lián)劑品種對膠料硫化特性和物理性能的影響

從表1可以看出：與2#配方膠料相比，1#配方膠料的門尼粘度明顯減小，t10稍有延長，t90稍有縮短，硫化膠的拉伸強度略有增大，拉斷伸長率和撕裂強度有所減小，其他性能較為接近；與4#配方膠料相比，3#配方膠料的門尼粘度有所減小，t10相同，t90縮短，硫化膠的拉伸強度明顯增大，特別是拉斷伸長率提高60%以上，而硬度、定伸應力和壓縮疲勞溫升減小，撕裂強度和回彈值相同，DIN磨耗量較為接近；與6#配方膠料相比，5#配方膠料的t10稍有延長，t90明顯延長，硫化膠的300%定伸應力和拉伸強度有所增大，撕裂強度略有減小，其他性能較為接近。

綜合來看，與國外同類產(chǎn)品膠料相比，國產(chǎn)偶聯(lián)劑Si69膠料的加工性能較好，物理性能較為接近；國產(chǎn)偶聯(lián)劑Si75膠料的加工性能和耐磨性能較為接近，生產(chǎn)效率提高，物理性能優(yōu)異，壓縮生熱偏低；國產(chǎn)偶聯(lián)劑SPsil 4241膠料的加工性能和耐磨性能較為接近，生產(chǎn)效率有所下降，物理性能較為接近。

2.2 動態(tài)力學性能

硅烷偶聯(lián)劑品種對膠料動態(tài)粘彈性曲線的影響如圖1—3所示。

由圖1可以看出，1#和2#配方膠料的損耗因子（tanδ）-溫度曲線基本重合，說明國產(chǎn)偶聯(lián)劑Si69與國外同類產(chǎn)品膠料的滾動阻力和抗?jié)窕阅鼙容^接近。

圖1 1#和2#配方膠料的tanδ-溫度曲線

由圖2可以看出，當溫度為0 ℃時，3#和4#配方膠料的tanδ-溫度曲線基本重合，但當溫度為60 ℃時，3#配方膠料的tanδ明顯小于4#配方膠料，說明國產(chǎn)偶聯(lián)劑Si75膠料的滾動阻力小，能耗降低。

圖2 3#和4#配方膠料的tanδ-溫度曲線

由圖3可以看出：當溫度為0 ℃時，5#配方膠料的tanδ稍大于6#配方膠料，5#配方膠料的抗?jié)窕阅苈院茫划敎囟葹?0 ℃時兩種配方膠料的tanδ基本一致。

圖3 5#和6#膠料的tanδ-溫度曲線

3 結(jié)論

（1）國產(chǎn)偶聯(lián)劑Si69膠料相比國外同類產(chǎn)品膠料具有較好的加工性能，物理性能、抗?jié)窕阅芎蜐L動阻力較為接近。

（2）國產(chǎn)偶聯(lián)劑Si75膠料相比國外同類產(chǎn)品膠料，其加工性能和耐磨性能較為接近，壓縮生熱偏低，生產(chǎn)效率提高，物理性能優(yōu)異，滾動阻力和能耗降低。

（3）國產(chǎn)偶聯(lián)劑SPsil 4241膠料相比國外同類偶聯(lián)劑NXT膠料，其加工性能、物理性能、耐磨性能和滾動阻力較為接近，生產(chǎn)效率有所降低，抗?jié)窕阅苈院谩?/p>

第13屆全國橡膠助劑生產(chǎn)和應用技術(shù)研討會論文