生物基白炭黑和生物基油在全钢载重子午线轮胎胎面胶中的应用

研究生物基白炭黑和生物基油在全钢载重子午线轮胎胎面胶中的应用。结果表明：使用生物基油等量代替环烷油,胶料的硫化速度略加快,300%定伸应力降低,耐切割、耐低温和耐迁移性能提高,生热略增大、耐磨性能基本相当;在同样采用生物基油的情况下,使用生物基白炭黑等量代替沉淀法白炭黑,胶料的硫化特性、生热、耐磨和耐切割性能相当,但耐疲劳性能明显降低。     

植物基环保橡胶油在非极性丁苯橡胶中的应用

考察了自制的植物基环保橡胶油(PBRO)对丁苯橡胶(SBR)混炼胶硫化特性及硫化胶物理机械性能、耐热空气老化性能、耐寒性的影响,对比研究了PBRO与石蜡油、环烷油、芳烃油和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)对SBR硫化胶性能的影响。结果表明,橡胶油的加入促进了SBR混炼胶的交联,硫化速率加快,且有增塑效果;当橡胶油PBRO的用量为20份时,SBR硫化胶的综合性能较优;当分别添加等量橡胶油时,PBRO和DOP对SBR硫化胶的增塑效果较差,而芳烃油的增塑效果最好,添加PBRO的SBR硫化胶的耐热空气老化性能和热稳定性最好,但物理机械性能和耐寒性能较差,而添加芳烃油的SBR硫化胶的物理机械性能最优,添加石蜡油的SBR硫化胶的耐寒性能最优。     

生物增塑剂与替代橡胶

经处理的蒸馏芳烃提取物和芳烃油等增塑剂因其化学相容性好、能够改善加工性能,因此被广泛应用于轮胎胎面胶料中。用标准胎面胶料评估了这些石油基增塑剂的替代资源,如从作物中提取的油等。选用不同的脂肪酸组成及官能团的几种生物油部分取代石油基油,用于白炭黑填充胎面胶料中。用80份溶聚丁苯橡胶和20份天然橡胶的并用胶,以及与银菊胶的并用胶评估了这些生物增塑剂。讨论了这些生物基增塑剂和橡胶对胶料硫化特性及关键物理性能的影响。利用动态机械分析(DMA)预测了轮胎的滚动阻力和牵引性能。研究表明,生物基材料是极具应用前景的标准油与橡胶基体的替代材料,这种可持续发展材料被应用在胎面胶料中前途光明。     

含硫硅烷偶联剂对白炭黑填充天然橡胶填料网络结构及流变行为的影响

通过橡胶加工分析仪研究了分别添加偶联荆双(三乙氧基丙基硅烷)四硫化物(TESPT)、双(三乙氧基丙基硅烷)二硫化物(TESPD)、3-丙酰基硫代-1-丙基-三甲氧基硅烷(PXT)的白炭黑填充天然橡胶(NR)混炼胶的填料网络结构,考察了3种偶联剂对白炭黑填充NR混炼胶的门尼黏度及流变形为的影响.结果表明,3种偶联剂均使白炭黑填料网络化程度大幅度减轻,弹性模量和损耗模量变小,Payne效应大大减弱,增大了胶料的流动性,改善了加工性能;PXT与TESPT比TESPD更能有效地减轻填料的网络化程度.     

气相法白炭黑对硅橡胶混炼胶性能的影响

以甲基乙烯基硅橡胶为基胶,气相法白炭黑为填料,制得硅橡胶混炼胶。研究了气相法白炭黑的比表面积、灼烧减量、吸油值对硅橡胶混炼胶性能的影响。结果表明,随着白炭黑比表面积的增加,硅橡胶混炼胶的拉伸强度增加,拉断伸长率降低;当白炭黑比表面积大于240 m~2/g时,硅橡胶混炼胶易出现结构化;随着白炭黑灼烧减量的增加,硅橡胶混炼胶的拉伸强度增加,拉断伸长率降低,但不明显;当白炭黑灼烧减量超过1.31%时,硅橡胶混炼过程中易出现结构化;吸油值对硅橡胶混炼胶的性能无明显影响,但会影响混炼胶的结构化。选择比表面积210 m~2/g、灼烧减量小于1.31%、吸油值小于1.90 cm~3/g的白炭黑为填料,可获得加工性能良好的硅橡胶混炼胶。     

载重轮胎的综合性能和可持续发展

载重轮胎之类的充气轮胎使用条件比较苛刻,为了提高耐磨性,其胎面胶配方中的弹性体材料主要以天然橡胶为主,并配合少量的聚丁二烯橡胶。此外,用沉淀法白炭黑替代部分炭黑已经成为轮胎行业的通行做法,目的是实现诸如滚动阻力、湿路面抓着力和耐磨耗性等各项性能的综合平衡。为了优化复杂的胎面胶配方,可以选择配合玻璃化温度(Tg)较低的丁苯橡胶(SBR)。通过溶液聚合或乳液聚合方法合成的SBR,通常在其分子链中带有能够促进填料-聚合物相互作用的官能团。本文针对使用条件中等苛刻的载重轮胎胎面胶配方开展研究,通过适当减少天然橡胶(NR)用量,采用炭黑/白炭黑双组分补强填充材料,选用多种牌号的溶液聚合丁苯橡胶(S-SBR)进行试验和性能对比,S-SBR分别是采用间歇聚合和连续聚合两种合成技术,以及官能化改性和非改性的产品。本文研究的关键目标特性包括低滞后性能(降低滚动阻力,减少生热)、良好的加工性能和耐磨耗性能(撕裂强度和磨耗性能)。在本研究工作中,除了通过选择聚合物并用体系优化性能以外,还应用了一种生物基增塑剂替代石油基环烷烃橡胶加工油,研究其对胎面胶性能的影响。该生物基增塑剂是一种环保型橡胶加工油,采用高度可持续性的生物提炼方法生产制备,在配方中应用不仅可以减少对环境的污染,还能够对某些性能起到增强的作用。这种新型增塑剂为载重系列环保轮胎的开发提供了广阔前景。     

多功能橡胶助剂STU的制备及其对白炭黑/天然橡胶复合材料硫化特性的影响

合成了一种新型多功能橡胶助剂STU,研究其对白炭黑/天然橡胶(NR)复合材料加工性能和硫化特性的影响。结果表明:STU结构中含有硫脲官能团和硅氧烷官能团;STU在热压条件下能够原位改性白炭黑表面,有效抑制白炭黑在橡胶基体中形成填料网络结构,改善混炼胶的加工性能;随着白炭黑用量的增大,STU/白炭黑/NR胶料的焦烧时间和正硫化时间延长,交联密度下降;白炭黑的最佳用量为30份。     

溶聚丁苯橡胶2557TH和2557S的性能对比

对两种填充不同油品而牌号相似的溶聚丁苯橡胶(SSBR)2557TH和SSBR2557S的性能进行对比研究。结果表明:SSBR2557TH填充的环保芳烃油芳碳率和烷基碳率较大,SSBR2557S填充的环烷油环烷碳率较大;炭黑与白炭黑补强两种SSBR胶料的硫化特性分别相近,其中炭黑与白炭黑补强SSBR2557TH胶料的物理性能均略差;炭黑补强SSBR2557TH胶料在0,20,60和80℃时的损耗因子(tanδ)均小于SSBR2557S胶料,白炭黑补强SSBR2557TH与SSBR2557S胶料在0,20,60和80℃时的tanδ基本相当;与SSBR2557S相比,SSBR2557TH生胶和白炭黑补强混炼胶的玻璃化温度(Tg)略高,炭黑补强混炼胶的Tg略低。     

混炼温度对Si-69原位改性白炭黑填充天然橡胶硅烷化反应的影响

通过控制混炼工艺研究了温度对Si-69原位改性白炭黑填充天然橡胶(NR)硅烷化反应的影响,利用硫化仪、橡胶加工分析仪、核磁共振交联密度仪以及全反射红外光谱仪等对白炭黑的填料网络结构及与NR的相互作用进行了分析。结果表明,在混炼时间一定的条件下,较高的混炼温度(150℃)有利于白炭黑与Si-69的硅烷化反应,NR混炼胶的Payne效应较弱,白炭黑在橡胶基质中的填料网络化结构也较弱,白炭黑的絮凝速率较慢;NR混炼胶的物理交联密度较大,分子链运动更加受限,白炭黑与NR间的相互作用较强;此时全反射红外光谱分析结果显示白炭黑填充NR混炼胶的羟基吸收峰较小,说明白炭黑表面的羟基减少,极性减弱。     

溶菌酶用量对天然橡胶加工性能的影响

在新鲜天然胶乳中添加不同用量的溶菌酶,对凝固后天然橡胶混炼胶的加工性能进行了研究。与酸凝固天然橡胶混炼胶相比,添加溶菌酶凝固天然橡胶混炼胶的弹性模量G’高,损耗因子tanδ小。当溶菌酶添加量为0.3%时,天然橡胶混炼胶弹性模量值最高,损耗因子值最小。通过对硫化特性参数的比较,天然胶乳加入溶菌酶凝固后具有比酸凝固胶样更快的硫化反应速率,且添加量为0.3%时,硫化速率最快。     

炭黑混炼胶和白炭黑混炼胶的结合橡胶及Payne效应研究

研究天然橡胶(NR)/炭黑、NR/白炭黑、异戊橡胶(IR)/白炭黑混炼胶的结合橡胶含量和Payne效应。结果表明:随着二段混炼胶停放时间延长,炭黑混炼胶的结合橡胶含量增大,Payne效应增强,硫化胶应力应变性能和动态性能等变化不明显;白炭黑混炼胶的结合橡胶含量增大,Payne效应基本不变,硫化胶定伸应力明显提高,动态性能有一定程度改善;白炭黑混炼胶的结合橡胶含量明显大于炭黑混炼胶。     

溶菌酶用量对天然橡胶加工性能的影响

在新鲜天然胶乳中添加不同用量的溶菌酶,对凝固后天然橡胶混炼胶的加工性能进行了研究。与酸凝固天然橡胶混炼胶相比,添加溶菌酶凝固天然橡胶混炼胶的弹性模量G’高,损耗因子tanδ小。当溶菌酶添加量为0.3%时,天然橡胶混炼胶弹性模量值最高,损耗因子值最小。通过对硫化特性参数的比较,天然胶乳加入溶菌酶凝固后具有比酸凝固胶样更快的硫化反应速率,且添加量为0.3%时,硫化速率最快。     

白炭黑补强天然橡胶/高反式-1，4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶并用胶性能的研究

以天然橡胶(NR)/高反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶(TBIR)并用胶为对比,研究白炭黑补强NR/TBIR并用胶的性能。结果表明:NR/TBIR混炼胶和白炭黑补强NR/TBIR混炼胶的强度分别较NR混炼胶和白炭黑补强NR混炼胶提高;随着TBIR用量增大,NR/TBIR硫化胶和白炭黑补强NR/TBIR硫化胶的压缩永久变形和DIN磨耗量分别较NR硫化胶和白炭黑补强NR硫化胶减小,耐屈挠疲劳性能和耐伸张疲劳性能大幅提高,静摩擦因数和动摩擦因数增大;白炭黑补强NR/TBIR硫化胶较白炭黑补强NR硫化胶的白炭黑聚集体平均粒径减小,白炭黑在橡胶基体中的分散性改善。     

环氧大豆油改性白炭黑对天然橡胶性能的影响

采用环氧大豆油(ESO)对白炭黑进行改性,研究ESO改性白炭黑对天然橡胶(NR)性能的影响。结果表明:采用ESO对白炭黑进行改性,ESO分子成功接枝到白炭黑粒子上;ESO改性白炭黑可以降低NR混炼胶的门尼粘度和动态模量,改善其加工性能;提高NR硫化胶的物理性能,降低NR硫化胶60℃时的损耗因子(tanδ)值、提高0℃时的tanδ值,从而降低动态生热、提高抗湿滑性能。     

生化木质素对天然橡胶复合材料性能的影响

采用乳液共沉法制备天然橡胶(NR)/生化木质素(BCL)复合材料,研究BCL/炭黑(CB)和BCL/白炭黑补强填充体系对复合材料性能的影响。结果表明:加入BCL使混炼胶的硫化时间均延长,NR/BCL/CB混炼胶的焦烧时间延长、硫化程度降低,NR/BCL/白炭黑混炼胶则焦烧时间缩短,硫化程度提高;加入BCL,NR/BCL/CB混炼胶的储能模量(G′)减小,而NR/BCL/白炭黑混炼胶的G′增大,但均不会严重损害硫化胶的物理性能;复合材料的抗湿滑性能提高,但滚动阻力增大。     

不同类型白炭黑分散剂在轮胎胎面胶中的应用研究

研究白炭黑分散剂HT254(脂肪酸胺)、H60EF(锌皂/钾皂混合物)和HST(锌皂/多元醇酯混合物)在轮胎胎面胶中的应用。结果表明:在胎面胶中添加白炭黑分散剂,混炼胶的混炼能耗和门尼粘度降低,硫化速度加快,加工性能改善;白炭黑分散剂与偶联剂具有协同作用,显著改善白炭黑在胶料中的分散性,降低胶料滚动阻力,提高胶料抗湿滑性能和耐磨性能;不同白炭黑分散剂对白炭黑分散性的改善效果不同,添加白炭黑分散剂H60EF的胶料综合性能最佳。     

稻壳源白炭黑对天然橡胶胶料动态性能的影响

研究稻壳源白炭黑的结构及其对天然橡胶(NR)胶料动态性能的影响。结果表明:稻壳源白炭黑的粒径小,比表面积大,分散性较好;随着稻壳源白炭黑用量的增大,NR混炼胶的Payne效应越来越明显,硫化胶的损耗因子呈增大趋势。     

SBS嵌段共聚物的共混改性

用不同软化剂、填料和聚合物与SBS嵌段共聚物进行共混改性。研究了各类添加剂对SBS共混物性能的影响,测定了含有不同添加剂的SBS共混物的动态力学谱。结果表明,SBS中加入软化剂环烷油、填料白炭黑等,能得到良好的共混改性效果。环烷油能明显地改善SBS共混物的流动性,白炭黑可以提高SBS共混物的耐磨性和抗撕裂性,陶土和轻质CaCO_3作填料可以降低成本,便于加工,聚苯乙烯的加入能提高SBS共混物的硬度。SBS共混物的动态力学谱中,PS峰移向低温区,PB峰移向高温区,这是多补添加剂产生协同效应的结果。     

植物基环保橡胶油在丁腈橡胶中的应用

将自制植物基环保橡胶油(PBRO)应用于丁腈橡胶(NBR)中,研究PBRO用量对NBR胶料性能的影响,并与相同用量石蜡油、环烷油、芳烃油和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)进行对比。结果表明:当PBRO用量为25份时,NBR胶料的硫化特性、物理性能、耐热老化性能、耐油性能和耐寒性能较好;添加PBRO的NBR胶料物理性能、耐老化性能、耐油性能和耐寒性能与添加芳烃油和DOP的NBR胶料相近,其中添加PBRO的NBR胶料的耐热老化性能、耐油性能和热稳定性能略好。     

高性能轮胎用集成橡胶性能评价

考察了集成橡胶(SIBR4020)的门尼黏度及门尼应力松弛、硫化特性、物理机械性能、耐疲劳压缩以及动态性能，并与溶聚丁苯橡胶(SSBR)及SSBR/天然橡胶(NR)进行了对比。结果表明，SIBR4020的加工性能略差，但填充15份环烷油后加工性能显著改善，且优于SSBR2557S/NR。SIBR4020的物理机械性能与SSBR2557S、SSBR2564S处于同一水平，抗湿滑性能显著优于二者。SIBR4020添加15份环烷油后，其物理机械性能、抗疲劳压缩性、抗湿滑性和滚动阻力性能均优于SSBR2557S/NR。