中结合苯乙烯含量丁苯橡胶在轮胎中的应用研究*

赵志超，胡 玮，龚光碧，任福君，胡育林，燕鹏华

(1.中国石油天然气股份有限公司 石油化工研究院,北京 100083；2.西北师范大学 化学化工学院,甘肃 兰州 730070；3.中国石油天然气股份有限公司 抚顺石化公司烯烃厂，辽宁 抚顺 113008；4.杭州中策橡胶有限公司,浙江 杭州 311402)

2010年，中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院(以下简称石化院)自主研发了满足欧盟环保要求的环保型丁苯橡胶SBR1723N[1-2](结合苯乙烯质量分数为23.5%，填充克拉玛依石化环保橡胶填充油NAP-10[3])，轮胎厂家试用检测结果表明，SBR1723N具有生热低、滚动阻力小的特点，但其抗湿滑性能较差。通过对米其林、固特异以及普利司通等世界轮胎生产巨头的轮胎产品进行解剖分析，发现凡是V速度级别(240 km/h)以上的高速轮胎，其胎面胶结合苯乙烯质量分数均高于23.5%。有研究结果表明，由结合苯乙烯质量分数为30%～36%丁苯橡胶制备而得的轮胎的滞后性能及抗湿滑性良好。由此，本工作提出通过适当提高丁苯橡胶中的结合苯乙烯含量，以改善橡胶轮胎的抗湿滑性能，同时不失去其生热低及滚动阻力小等特点。另外，目前国内正新轮胎有限公司及普利司通轮胎有限公司均使用波兰进口的同类产品，市场缺口较大。为了满足市场需求以及改善SBR1723N产品性能，石化院自主开发出中结合苯乙烯质量分数为31.5%的环保型丁苯橡胶SBR1756，其中NAP-10填充量为37.5份。

本工作主要考察了SBR1756制备的轮胎的流变性能、滚动阻力、抗湿滑性能及磨耗性能，并与使用SBR1723N制备的轮胎的性能进行了对比。

1 实验部分

1.1 原料

SBR1756：结合苯乙烯质量分数为31.5%，中国石油兰州化工研究中心生产；SBR1723N：结合苯乙烯质量分数为23.5%，中国石油兰州石化公司生产；炭黑、促进剂、氧化锌、硫黄、硬脂酸等均为市售。

1.2 仪器设备

双辊开炼机：φ160×320，广东湛江橡塑机械厂；动态力学性能(DMA)测定仪：法国01dB-Metravib公司；阿克隆耐磨耗试验机：MZ-4061，江苏明珠试验机械有限公司。

1.3 试样制备

基本配方(质量份)：SBR 137.5，炭黑68.75，促进剂TBBS 1.38，氧化锌3.0，硫黄 1.75，硬脂酸 1.0。样品按GB/T8656(2B)进行制备。

1.4 分析与测试

(1) DMA测试：采用法国01dB-Metravib公司的DMA动态力学性能测定仪测定不同试样的动态储能模量随温度的变化曲线以及损耗因子随温度的变化情况。测试条件：扫描频率10 Hz，扫描温度-800～80 ℃，升温速率3 ℃/min，拉伸模式，拉伸形变率0.1%。

(2) 耐磨耗性能测试：采用江苏明珠试验机械有限公司型号为MZ-4061的试验机，测定试样一定里程的磨耗体积。测试条件：将试样预磨15～20 min后进行实验，试样行驶1.61 km后，关闭电机，取下试样，刷掉胶屑，在1 h内称量，准确到0.001 g。

2 结果与讨论

2.1 流变性能对比

由SBR1756与SBR1723N制备的轮胎的流变性能对比见表1。

表1 流变性能对比

由表1可以看出，在相同的硫化温度和硫化时间下，SBR1756与SBR1723N的流变性能一致。

2.2 老化前后性能对比

由SBR1756与SBR1723N制备而得的轮胎的老化性能对比见表2。

表2 老化前后性能对比

由表2可以看出，老化前后SBR1756的100%定伸应力、300%定伸应力和撕裂强度均稍高于SBR1723N，老化前SBR1756的回弹性低，其它性能相当。这主要是因为SBR1756中结合苯乙烯质量分数较SBR1723N高7%左右，因此其撕裂强度略高。

2.3 动态力学性能对比

SBR1756与SBR1723N制备的轮胎的动态力学性能对比见表3。损耗因子tanδ为储能模量与损耗模量的比值，损耗因子主要与硫化胶作为胎面胶时的牵引力、滚动阻力和抗湿滑性能相关，0 ℃下损耗因子越大，抗湿滑性越好[4-7]；60 ℃下损耗因子越小，表明其滚动阻力越小[8-9]。

表3 动态力学性能对比

从表3可以看出，0 ℃时SBR1756的tanδ高于SBR1723N，说明SBR1756的抗湿滑性能优于SBR1723N；而60 ℃时SBR1756和SBR1723N的tanδ相差不大，说明两者的滚动阻力相当。这是因为丁苯橡胶中结合苯乙烯含量越高，所制备轮胎的抗湿化性能越好，而滚动阻力越大。由于SBR1756结合苯乙烯含量高于SBR1723N，但因其所用橡胶填充油为NAP-10，其特点是生热和滚动阻力低，从而弥补了结合苯乙烯含量提高而对胶料滚动阻力性能带来的负面影响。

2.4 磨耗性能对比

SBR1756与SBR1723N制备轮胎的阿克隆磨耗性能对比见表4。

表4 磨耗性能对比

磨耗体积越小，说明产品的磨耗性能越好。由表4可知，因SBR1756中结合苯乙烯含量高于SBR1723N，所以SBR1756磨耗性能优于SBR1723N。

3 结 论

(1) 通过老化前后性能对比，SBR1756制备轮胎的撕裂强度高于SBR1723N。

(2) 通过动态力学性能研究对比，SBR1756制备轮胎的抗湿化性优于SBR1723N，滚动阻力相当。

(3) 通过阿克隆磨耗分析，SBR1756制备轮胎的磨耗性能优于SBR1723N。

参 考 文 献：

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