TESPT对白炭黑填充SBR复合材料物理机械性能和介电性能的影响

在炭黑为主要补强材料的轮胎胎面胶行业中,人们对用白炭黑作为补强填料产生了极大的兴趣。这是因为与炭黑填充胶料相比,白炭黑填充胶料的湿路面牵引性能及雪路面牵引性能较好,而且滚动阻力较小。白炭黑在轮胎胎面胶料中的用量逐年增大,可能成为轮胎的主要填充剂。但是,白炭黑填充胶料仍存在一些问题,如未硫化胶料粘度增大,硫化速度慢等。     

用双相填充剂改善轮胎流动阻力、耐磨性和湿路面防滑性能之间的综合平衡性

介绍了二系列白炭黑分布，白炭黑表面覆盖率和硅含量不同的炭黑-白炭黑双相填充剂CSDPF2000和CSDPF4000，并评估了其分别应用于轿车轮胎胎面胶和载重汽车轮胎胎面胶中对轮胎动态性能（滚动阻力），耐磨性和湿路面防滑性能的影响。实验证明，通过用不同类型的CSDPF代替普通的填充剂，可以改善不同轮胎胎面胶的滚动阻力，耐磨性和湿路面防滑性能之间的综合平衡性。     

用炭黑-白炭黑双相填充剂提高轮胎滚动阻力和耐磨性与湿路面防滑性能的综合平衡性

本文介绍了两种炭黑一白炭双相填充剂——CSDPF2000和4000，并评估了它们在轮胎胎面胶中的应用。这两种双相填充剂的主要不同之处在于白炭黑表面覆盖率。与CSDPF000系列产品相比，CSDPF4000系列产品的白炭黑表面覆盖率高得多。这主要是由于白炭黑分布于聚集体之间的缘故。CsDPF2000中的白炭黑相均匀分散于聚集体，而CSDPF4000中的白炭黑仅停留在聚集体的表面，形成壳层。在橡胶配方中，这两种双相填充剂都具有较高的聚合物与填充剂的相互作用和较低的填充剂与填充剂的相互作用。较高的聚合物与填充剂的相互作用可提高耐磨性，而较低的填充剂与填充剂相互作用可降低在高温下的滞后损失。通过提高CSDPF4000的白炭黑表面覆盖率，可提高轿车轮胎的温路面防滑性能，而CSDPF2000则可以提高载重轮胎的湿路面防滑性能。因此，通过用不同类型的CSDPF代替普通的填充剂．可以提高不同轮胎胎面胶的滚动阻力、耐磨性和湿路面防滑性能之间的综合平衡性。     

白炭黑在轮胎中的应用及其前景

从1912年起,炭黑就作为主要填充剂或补强剂被应用于包括轮胎在内的胶料配方中。它的应用对赋予硫化胶理想的补强效果和大大地提高其耐磨性、拉伸强度、抗撕裂性、模量和硬度来讲是必不可少的。然而,其应用亦给硫化带来较大的滞后损失和失热,且其在胶料混炼时还大大地增加粘性生热;对轮胎性能（胎面耐磨性、湿路面牵引性和滚动阻力）来讲,仅仅通过改变其品级和用量决不可能同时兼顾或改善轮胎这种性能;此外,它还污染环境。为使轮胎获得某些为传统炭黑无法提供的特殊性能,传统炭黑的统治地位正面临着严峻的挑战和动摇。在这种情况下,研制并应用新型非黑色填充剂－白炭黑已势在必然。早在1973年,白炭黑作为填充剂在胎面胶中的应用就获得了德国专利,其后便投入了冬季轮胎生产（后因部分轮胎在使用时出现了问题而停产）。70年代末,对用部分白炭黑代替冬季轮胎胎面中的炭黑又进行了研究。其后,被用于新一代的“绿色轮胎”被选为原装轮胎。所谓“绿色轮胎”就是一种有利于保护环境的低滚动阻力、低油耗轮胎。它一般可降低滚动阻力30－35％,节油5％左右。其秘密在于使用了表面为有机硅烷化的白炭黑。目前,白炭黑已越来越多地用于乘用轮胎,其次是载重轮胎。其它一些白炭黑轮胎诸如冬季轮胎、全天候轮胎和工程机械轮胎等正在开发中。白炭黑轮胎以其突出的滚动阻力小、湿路面抓着力大或牵引性好、磨耗小等优点受到轮胎业普遍青睐。     

白炭黑形态和官能度对冬季轮胎性能的影响(一)

本研究的目的是用动态力学分析预测标准冬季轮胎胎面胶的微观滞后损失性能。胎面胶配方中的弹性体配比(溶聚丁苯橡胶、聚丁二烯/天然橡胶)、白炭黑表面积和填充量、白炭黑与炭黑的配比对预测的冬季轮胎性能有很大影响。高聚丁二烯含量可提供理想的冬季轮胎性能;添加天然橡胶可提高暖天气干路面牵引力;添加溶聚丁苯橡胶可以降低滚动阻力;溶聚丁苯橡胶与天然橡胶并用可改善湿路面引牵引力。另外,添加较高填充量的较低表面积白炭黑(例如Hi-Sil EZ90G-D)可以提高各种冬季轮胎性能。     

白炭黑的生产及改性技术进展

白炭黑是炭黑的一种重要替代品,是微细粉末状或超细粒子状无水及含水二氧化硅或硅酸盐类的统称。白炭黑是橡胶制品的重要补强填充剂,它能提高胶料的物理性能、减少胶料滞后、降低轮胎的滚动阻力．同时不损失其抗湿滑性。在高档彩色橡胶制品中．其补强效果可以达到炭黑的水平。在轮胎工业中．在胎面胶中添加白炭黑可以提高胎面的抗切割、抗撕裂性能,减少蹦花掉块。法国米其林公司曾全部用白炭黑作填料,制成为高级轿车配套的绿色轮胎。白炭黑填充的胶料与普通炭黑填充的胶料比较,滚动阻力可降低30％。     

环氧化天然橡胶与硅烷偶联剂相结合减少白炭黑补强天然橡胶胎面胶料的乙醇排放

<正>白炭黑补强橡胶胶料与炭黑填充胶料相比,可赋予客车轮胎胎面较好的湿牵引性能和较低的滚动阻力。然而,与含炭黑胶料相比,混炼白炭黑胶料需要较长的时间和较高的温度。而且,对于不含任何偶联剂作为增容剂的白炭黑填充烃类橡胶,由于强的填料-填料相互作用使白炭黑分散性较差,导致机械性能不好。为了提高白炭黑和非     

填料对轮胎抗湿滑性能的影响(二):填料-弹性体相互作用对水润滑性能的影响(下)

以前的研究证明,在湿滑试验过程中硫化胶的磨损表面上炭黑聚结体为橡胶膜所覆盖,而部分白炭黑聚结体却裸露在外表。应用轮胎在滑移或滚动过程中胎面胶与路面接触区的"三区概念"(即挤出水膜区、过渡区和牵引区),解释了用各种试验方法并在各种条件下测得的炭黑和白炭黑对抗湿滑性能影响的实验结果。在水膜挤出区和过渡区中,流体动力学和微观弹性流体动力学润滑机理占主导地位,此时白炭黑有利于提高湿摩擦性能;而在牵引区中,摩擦主要取决于界面润滑,炭黑填充胶的抗湿滑性能是比较好的。在水膜挤出区和过渡区较大的润滑条件下,如高速、低温、光滑路面、低负荷、大滑移角及ABS制动的条件下,白炭黑表现出优异的性能。但在牵引区较大的情况下,炭黑可赋予较高的抗湿滑性能。据此开发了一种炭-二氧化硅的新型双相填料CSDPF 4210。采用该填料所制造的轮胎可大幅改善配有ABS的轿车在高速和平滑路面上的抗湿滑性能。     

填料对轮胎抗湿滑性能的影响(二):填料-弹性体相互作用对水润滑性能的影响(上)

以前的研究证明,在湿滑试验过程中硫化胶的磨损表面上炭黑聚结体为橡胶膜所覆盖,而部分白炭黑聚结体却裸露在外表。应用轮胎在滑移或滚动过程中胎面胶与路面接触区的"三区概念"(即挤出水膜区、过渡区和牵引区),解释了用各种试验方法并在各种条件下测得的炭黑和白炭黑对抗湿滑性能影响的实验结果。在水膜挤出区和过渡区中,流体动力学和微观弹性流体动力学润滑机理占主导地位,此时白炭黑有利于提高湿摩擦性能;而在牵引区中,摩擦主要取决于界面润滑,炭黑填充胶的抗湿滑性能是比较好的。在水膜挤出区和过渡区较大的润滑条件下,如高速、低温、光滑滑路面、低负荷、大滑移角及ABS制动的条件下,白炭黑表现出优异的性能。但在牵引区较大的情况下,炭黑可赋予较高的抗湿滑性能。据此开发了一种炭-二氧化硅的新型双相填料CSDPF 4210。采用该填料所制造的轮胎可大幅改善配有ABS的轿车在高速和平滑路面上的抗湿滑性能。     

轮胎工业用填充剂（下）

3白炭黑-炭黑双相填充剂白炭黑-炭黑双相填充剂是用卡博特公司开发的独特技术生产的。传统的炭黑由90％-99％碳元素组成，氧和氢是其它主要成分，而这种新型填充剂由炭黑相和分散在炭黑相中的白炭黑相构成。其主要特点是提高了烃类弹性体中橡胶与填充剂的相互作用，而降低了填充剂与填充剂的相互作用。这种填充剂可改善填充胶料，尤其是轮胎胎面胶的滞后损失与温度之间的关系，大大降低了滚动阻力，提高了牵引力，但并未降低传统炭黑的耐磨耗性能。     

白炭黑胎面胶的新一代硅烷偶联剂

填充白炭黑的低滚动阻力轮胎的开发不断获得新进展。与填充普通炭黑的轮胎相比，白炭黑轮胎不仅降低了油耗，而且具有优异的牵引性能和与后者相当的磨耗寿命。高分散性白炭黑和多硫化双-烷氧基硅烷的发展使高填充白炭黑轮胎商品化获得重大突破。炭黑胶料和白炭黑-硅烷胶料的能耗散机理差异很大，     

白炭黑胎面胶的新一代硅烷偶联剂

填充白炭黑的低滚动阻力轮胎的开发不断获得新进展。与填充普通炭黑的轮胎相比，白炭黑轮胎不仅降低了油耗，而且具有优异的牵引性能和与后者相当的磨耗寿命。高分散性白炭黑和多硫化双烷氧基硅烷的发展使高填充白炭黑轮胎商品化获得重大突破。炭黑胶料和白炭黑一硅烷胶料的能耗散机理差异很大，因此其磨耗机理不同。     

新型硅烷偶联剂

轮胎生产厂家宣称，已经找到一种简单、有效、成本更低廉的用白炭黑替代炭黑进行填充的方法来生产轮胎胎面胶料。NXT低粘度硅烷偶联剂和NXT超低粘度硅烷偶联剂据说与聚硫化物硅烷相比可以使乙醇产生量降低90％。据厂家声称，用白炭黑填充的轮胎胎面胶胶料可以使汽车的燃油消耗量降低5％，还能提高轮胎与路面附着力，改善操纵性能，     

白炭黑胶料用新型操作助剂

现在，人们倾向于把白炭黑用作轮胎胎面的补强填充剂，这是因为白炭黑能改善轮胎在潮湿路面上的牵引力，积雪路面上的牵引力和减小滚动阻力。胎面胶中白炭黑的用量正逐年增加，使得用白炭黑填充的轮胎在数量上占了优势。硅烷偶联剂在改善白炭黑对胶料的补强作用方面起了重要的作用，有关资料已经详细报道了硅烷偶联剂和白炭黑表面的硅烷基团之间的反应机理。特别是一种可用作硫化剂的硅烷偶联剂ＴＥＰＳＴ（双（３－三乙氧基硅基丙基）四硫化物），即Ｄｅ－ｇｕｓｓａＡＧＳｉ－６９，对开发白炭黑填充的胎面作出了重要贡献。另一方面，白炭…     

白炭黑技术生产高性能轮胎何以需要溶聚丁苯橡胶

自从米其林集团推出节能型轮胎以来,沉淀法白炭黑（通过部分或全部替代炭黑）便被证明是制造高性能轿车充气轮胎可选用的填料。其主要原因在于与轮胎性能相关的主要参数间最终的折衷关系得以改善。实际上,与炭黑相比较,当汽车装配有防抱制动系统（ABS）时,由于滚动阻力、湿路面抓着力和制动距离的同时改善,轮胎性能明显提高。正是这些性能的提升,使得白炭黑填充胎面胶料也成了改善轮胎冬季性能的最佳材料。     

低滚动阻力胎面胶

在轮胎胎面试验胶料中,加入超高比表面积与结构的炭黑,性能良好。但综合性能仍不及白炭黑胶料。新一代胎面炭黑（变型炭黑）能明显地降低ｔａｎδ／６０℃和滚动阻力,而轮胎的ｔａｎδ／０℃和湿路面抗滑性不受影响。     

应用于乘用车胎胎面胶的炭黑-白炭黑双相填充剂

新一代补强材料——炭黑-白炭黑双相填充剂CSDPF4210因具有炭黑微区高表面活性和高白炭黑表面覆盖率的特点，可在滚动阻力、湿路面牵引性和耐磨耗性之间达到总体令人满意的均衡性能，成为极佳的备选填充剂。     

先进的混炼技术——用啮合型密炼机混炼白炭黑填充胶料

Rauline发明了采用双官能有机硅烷,尤其是TESPT（双-3-（三乙氧基）硅丙基四硫化物）偶联剂和白炭黑的绿色轮胎技术,赋予了轮胎更好的湿路面牵引性能,降低了滚动阻力,并改善了耐磨性。但是,用白炭黑替代炭黑的一个主要问题是,由于白炭黑的极性会导致填料间极强的相互作用和亲水性,白炭黑粒子容易形成聚集体,与非极性聚合物基体不相容。因此,必须用适当的偶联剂对白炭黑表面进行化学覆盖改性,从而在每个白炭黑粒子表面形成憎水层。     

沉淀法白炭黑填充胶的动态性能

在90年代,通过高分散性白炭黑与偶联剂并用,并采用特定弹性体和合适的橡胶加工技术开发出了绿色轮胎。大家都知道,这种突破应归功于在不降低耐磨性能的情况下提高了低滚动阻力性能和湿路面牵引性能。新型白炭黑的诞生可以实现白炭黑聚集体尺寸与基本粒子尺寸之间的综合平衡。这种白炭黑可以改善潘恩效应。根据炭黑与高分散性白炭黑偶联的相关文献介绍,可以通过输入界面面积来解释损耗因数。     

填料对轮胎抗湿滑性能的影响(一):水的润滑作用与填料-弹性体的相互作用(上)

对新填料的应用研究发现,轮胎在路面上的抗湿滑性不仅取决于胎面胶料的动态特性,也取决于在微观尺度上的弹性流体动力润滑性能。在分析干、湿条件下的摩擦概念,以及对比胎面胶磨损表面和路面可能出现的模拟材料的摩擦系数,曾推论在湿滑条件下进行抗滑性试验时,白炭黑填充胶料磨损表面的表层存在着裸露的白炭黑,但在炭黑填充胶的表面,填料聚结体仍被橡胶膜覆盖。填料表面能测试、填充硫化胶性能分析及AFM对胶料抗滑试验后磨损表面的直接观察结果都证实了这一推论。白炭黑和炭黑填充硫化胶表面组成不同,对微观弹性流体力学润滑产生的影响亦不同,从而会导致抗湿滑性能的差异。