2010合成橡胶在轮胎中的应用及技术进展.docx

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1、合成橡胶在轮胎中的应用及技术进展李花婷（北京橡胶工业研究设计院，100039）1、前言轮胎技术的发展对轮胎性能的要求主要集中在牵引性、滚动阻力、胎面耐磨性及耐久性 等方面，不仅仅是考虑牵引性、滚动阻力和磨耗三者之间的平衡，而且要求每一项性能都得 到改进，并且不损害其它性能。这就要求对轮胎的结构和性能进行深入研究，优化轮胎结构， 同时对原材料的性能提出了更高的要求，因此也促进了轮胎用原材料的快速发展。目前全球轮胎行业中使用的主要胶种包括天然橡胶（NR）.T苯橡胶（SBR）、高顺式 聚丁二烯橡胶（BR）、T基橡胶（IIR）、氯化或漠化丁基橡胶（CIIR或BIIR）、低顺式聚丁 二烯橡胶（LCBR）

2、、三元乙丙橡胶（EPDM）、以及少量的异戊橡胶（IR） 丁戊橡胶（BIR）、 集成橡胶（SIBR）等，我国常用到的主要胶种及在轮胎中的用途见表1。表1国内轮胎用胶的主要牌号和用途胶种主要牌号用途NR国产 SCR10、SCR20、3#烟片子午线轮胎专用胶各种规格轮胎进口马来西亚 SMR 10CV、SMR 20CV、SMR CV、3#烟片、SMR10、 SMR20、SMR50SBR （ESBR、SSBR）SBR1500、SBR1502、SBR1712SBR1721、SBR1778 等各种规格轮胎S-SBR1204、SSBR2305、新牌号充 油 SSBR （燕山产）、VSL5025-0、 VSL5

3、025-1、子午线轿车轮胎和斜交载重轮胎BRBR9000、BR9073 （充油）、BR9053、BR9100 （钕系）各种规格轮胎CB45、CB55、CB65（德国 Bayer）、 INTENE 50、P30 （英国）、橡胶级 低顺等（燕山产）（为低顺式聚丁二烯橡胶）在全钢载重子午线轮胎中使用IIR国产IR1751、Exxon 268、Bayer 301、俄罗斯BK-1675N等丁基内胎、丁基胶囊CIIR半钢子午线轮胎、大型工程胎BIIR全钢载重子午线轮胎EPDMExxon、Bayer、DDE 公司、吉化等J基内胎、子午线轿车轮胎异戊橡胶IR俄罗斯全钢载重子午胎丁戊橡胶BIRGoodyear轿

4、车子午线轮 胎目前国内还未用于轮胎生产集成橡胶SIBRGoodyear2、丁苯橡胶丁苯橡胶是合成橡胶中用量最大的胶种，按合成工艺主要分为乳聚丁苯（ESBR）和溶 聚丁苯橡胶（SSBR）。据世界合成橡胶生产者组织统计，2002年至今，全球每年丁苯橡胶 干胶的产量中，SSBR/ESBR的比例接近1/3，而国内SSBR的产量较少，SSBR虽然有一些 进口，总消耗量比也不足4%，由此也可以看出我国SSBR应用方面的差距。2006年8月， 高桥石化引进日本旭化成技术，SSBR正式投产，给我国橡胶制品行业中应用SSBR提供了 很好的选择。2.1乳聚丁苯橡胶乳聚丁苯橡胶的生产已经走过了上百年的历史，各个合成

5、橡胶公司不断开发出不同牌 号的产品，以满足不同用途的需求。虽然在产品的化学指标方面能够区别不同牌号的产品质 量，但各产品物理机械性能和加工工艺性能上的差别还没有进行过细致的区分。乳聚丁苯橡 胶是通用合成橡胶中用量最大的胶种。在轮胎中的应用比较广泛，几乎所有规格的轮胎都使 用丁苯橡胶。它可用于轮胎胎面胶、胎体帘布胶等部件中，根据不同规格轮胎性能要求，应 用比例有所不同。2.1.1 丁苯橡胶各牌号主要技术指标目前国内用量较大的丁苯橡胶牌号仅有4-5种，然而国产乳聚丁苯橡胶的品种和牌号较 多，按是否填充油品分类，可分为：非充油系列产品SBR1500、SBR1502、SBR1507、SBR1516、

6、SBR1502E 和充油系列产品 SBR1712、SBR1714、SBR1778、SBR1721、SBR1712E 及 SBR1721E；按聚合物的结构分类，可分为苯乙烯含量为23.5%的通用结构型丁苯橡胶和高 结合苯乙烯含量的（40%）丁苯橡胶；还可以按门尼粘度的不同分为高门尼产品和低门尼产 品等，不同牌号的丁苯橡胶技术指标见表2。表2不同牌号丁苯橡胶的主要技术指标牌号门尼粘度结合苯乙烯含量，%填充油防老剂类型环保性类型份数SBR15005223.5污染SBR15025223.5非污染SBR1502E5223.5非污染不含亚 硝胺SBR15073623.5非污染SBR15165040非污染S

7、BR17125423.5高芳烃油37.5非污染SBR1712E5423.5芳烃油37.5非污染环保型SBR17145123.5高芳烃油50污染SBR17784923.5环烷烃油37.5非污染环保型SBR17215440高芳烃油37.5污染SBR1721E5440芳烃油37.5非污染环保型近几年因一系列环保法规的出台及欧盟REACH法规的要求，橡胶行业比较关注的是能 够取代高芳烃油的环保型油品的开发和应用，环保型油品的开发不仅主要用于橡胶原材料生 产过程中的填充油，也可以作为橡胶制品生产过程中的操作油使用。为了区别不同填充油的 充油胶，作为充油胶的丁苯橡胶牌号命名也不相同，这样可以为用户使用产品

8、提供方便。按 照IISRP建议命名的通用牌号的SBR充油产品，不同油品对应的充油胶牌号见表3，或者 各公司分别有自己的商品名。结合苯乙烯含量为23.5、填充37.5份DAE的乳聚丁苯橡胶充油胶为SBR1712，与之相对应填充TDAE的产品牌号为SBR1723,填充MES的产品牌 号为SBR1753,填充重环烷油的产品牌号为SBR1763以及SBR1762,填充RAE (残余芳香 精油)的产品牌号为SBR1783，填充环烷油的产品牌号为SBR1778等。表3不同油品对应的充油胶牌号油品名称对应ESBR牌号基础较结构芳烃油DAE (Distrillate Aromatic Extract)SBR1

9、712结合苯乙烯 含量23.5环保芳烃油TDAE(Treated Distrillate Aromatic Extract)芳烃油的再精制，去除多环芳烃。 加工工艺有加氢和容积抽提，后者 居多。SBR1723浅抽油MES (Mildly Extract Solvate)石蜡基原油馏分为原料，溶剂浅度 精制后脱蜡而成，或加氢浅度精制。SBR1753残余芳烃抽提油RAE (Residual Aromatic Extract) 常压残油为原料，经真空蒸馏、脱 沥青、溶剂抽提精制而成。SBR1783重环烷油HNAP (Heavy Naphthenic Oil) 环烷基原油馏分经溶剂精制或加氢 精制而成

10、。SBR1763(SBR1762)环烷油NAP (Naphthenic Oil)SBR1778芳烃油DAE (Distrillate Aromatic Extract)SBR1721结合苯乙烯含量40环保芳烃油TDAE(Treated Distrillate Aromatic Extract)SBR1739浅抽油MES (Mildly Extract Solvate)残余芳烃抽提油RAE (Residual Aromatic Extract)SBR1789重环烷油HNAP (Heavy Naphthenic Oil)环烷油NAP (Naphthenic Oil)浅抽油MES (Mildly E

11、xtract Solvate)SBR1732C有些公司填充32.5份油)结合苯乙烯 含量322.1.2非充油胶的性能特征2.1.2.1 SBR1500 与 SBR1502 性能比较从产品的结构和主要技术指标来看(表2)，SBR1500和SBR1502的唯一区别是防老剂 的类型有所不同，SBR1500采用苯基-8萘胺类防老剂，SBR1502采用苯乙烯化苯酚类，防 老剂的用量很少，一般情况下，两者的物理机械性能基本一致，如拉伸强度、撕裂性能、耐 磨性及耐曲挠性相差很小1这里就不再一一列举，但在实际加工生产应用过程中，胶料的 硫化特性稍有区别，因而对加工性能有所影响。结果见表4。因此，在采用SBR1

12、502与 SBR1500等量替换的配方中，需要适当考虑胶料的焦烧安全性。表4SBR1500与SBR1502的硫化特性硫化仪(145C)SBR1500SBR1502最小转矩，N-m1.11.2最大转矩，N-m4.14.1初期硫化时间，min11.17.8T10，min17.114.0T50，min24.822.2T90，min36.635.3硫化速度指数（Vc）3.93.62.1.2.2 SBR1502 与 SBR1507 的性能比较这两种非充油胶的主要区别是高分子的平均分子量极其分布存在较大差距。与SBR1502 相比，SBR1507为低门尼粘度产品，由于其平均分子量较低，因此导致了胶料的物理

13、机械 性能变化较大，SBR1507的拉伸强度和断裂伸长率低于SBR1502，撕裂强度略高，磨耗、 曲挠性能低于SBR1502,生热略高于1502，也是由于1507的分子量低，分子末端数量较多 引起滞后损失增大，导致压缩生热增加瓦从物理机械性能看，SBR1507并没有明显的优势， 但由于其低分子量部分较多，赋予了该牌号橡胶的特殊性能，即具有优异的加工工艺性能， 如图1和2所示，用RPA 2000型橡胶加工分析仪，对混炼胶在100C、7%定应变下进行不 同频率的扫描，结果表明，随频率的增加，胶料的弹性模量G均呈上升趋势，而SBR1502 的弹性模量明显高于SBR1507, SBR1502的滞后损失

14、明显低于SBR1507,说明SBR1507的 加工时的流动性强，出口膨胀效应较小，挤出表面光滑，优于SBR1502。因此可以在对某 些物理性能要求适当，但对加工工艺性能有特殊要求或较高要求的橡胶制品工业生产中进行 应用，如注射成型的注压制品、发泡橡胶制品以及橡皮艇用橡胶布、涂布擦胶制品等，这也 是我国橡胶行业不可或缺的一部分市场，SBR1507也可推广到通用橡胶制品的应用领域， 通过增加填料的填充量，提高所需性能，适当降低生产成本3。图1胶料的弹性模量G与频率关系0.62 0.60 0.58 0.56 0.54 D 0.52 D 0.50 n T 0.48 0.46 0.44 0.42 0.4

15、0051015202530Frequency/Hz图2胶料的滞后损失与频率关系2.1.2.3 SBR1502 与 SBR1516 的性能比较对于SBR1516,由于其高分子结构中苯乙烯含量的增加，必然会引起物理机械性能上的 明显差异。见表5和6。可以看出，结合苯乙烯含量为40%的1516与23.5%的1502相比囹， 硫化速度稍慢，但SBR1516的加工性能较好，混炼胶强度大于SBR1502,，硫化胶的硬度较 大，耐屈挠性较好，同时具有突出的抗湿滑性能。但是SBR1516的缺点是生热高于SBR1502。 因此可用于制鞋工业和其它橡胶制品中，也可与其它胶种并用，提高抗湿滑性用于轮胎胎面 胶中。表

16、5SBR1516的硫化特性项 目15021516硫化仪（160C）ML/dNm14.8612.96MH/dNm35.4434.95ts1/min2.452.25t50/min8.229.47t90/min15.1316.65Vc7.896.94表6SBR1502与SBR1516物理性能差别项目SBR1502SBR1516硫化时间(145 C) /min3535硬度（邵尔A） /度6874300%定伸应力/MPa16.5516.57拉伸强度/MPa28.0426.97拉断伸长率/%463.2464.0永久变形/%15撕裂强度/kN m-157.4745.30磨耗(1.61km)/cm31.145

17、1.175屈挠龟裂（10万次）/裂口等级4,3,00,0,0压缩生热(4.45mm,1MPa,55C)温升/C39.642.960 C tanS0.1400.1910Ctan50.1810.5392.1.3充油胶的性能目前常用充油胶主要为填充高芳烃油的SBR1712和SBR1721,填充环烷油的SBR1778 以及填充环保型芳烃油（多环芳烃含量W3%）的E系列产品，由于产品分子结构的变化和 填充油的变化，必然也导致性能上的差别。2.1.3.1结构不同的充油丁苯橡胶性能区别与SBR1502和SBR1516之间的性能差别类似，由于SBR1712和SBR1721苯乙烯含量 的不同导致了其硫化速度有明

18、显的差别。从表 7中可以看出，SBR1721的硫化速度比 SBR1712慢，因此在实际应用中可以适当增加促进剂的用量或使用快速促进剂，以满足实 际生产要求。我们已经进行过SR1712和SBR1721的全面性能对比试验囱，包括其本身的结 构参数指标、化学分析、加工工艺性能和物理机械性能等，这里只强调其应用性能特点。表7混炼胶的硫化特性硫化仪（160C）SBR1712SBR1721ML/Nm MH/Nm ts1/min t50/min t90/min V0.390.411.441.644.124.125.856.388.6510.0822.116.8硫化胶的物理性能见表8。与SBR1502和SBR

19、1516之间的性能差别类似，SBR1721硫 化胶的硬度要明显高于SBR1712，显然，这与其结合苯乙烯含量较高有关。同时，SBR1721 的拉伸强度、扯断伸长率、永久变形均大于SBR1712。定伸应力、撕裂强度二者相近，同 样由于结合苯乙烯含量较高，SBR1721的稍高于SBR1712。最突出的特点是，SBR1721 在0C下的tanS值明显高于SBR1712，具有优异的抗湿滑性，因此SBR1721已成为高速轿 车轮胎胎面胶的理想胶种。在速度级别为190km/h以上的高性能轿车胎中，通常使用 SBR1712和SBR1721并用胶，通过不同的并用比得到理想的玻璃化转变温度Tg，以适应不 同速度

20、级别的轮胎对湿滑性能的不同要求。在赛车胎胎面胶中，则大比例或全部使用 SBR1721，满足刹车安全性的要求。表9为SBR1721在高速轿车胎胎面胶的性能，可供参考。表8硫化胶的物理性能项目SBR1712SBR1721硫化时间（145C）/min253550253550硬度（邵尔A）/度646767687272拉伸强度/MPa22.4 21.6 23.522.3 25.1 24.2扯断伸长率/%564442433646 527460300%定伸应力/MPa10.4 14.1 15.59.3 14.3 15.7永久变形/%181412292619撕裂强度/kN m-14846磨耗(1.61km)/

21、cm30.0990.134压缩生热(4.45mm,1MPa,55C)温升/C33.036.8终动压缩率/%12.018.4永久变形/%5.310.075 C 下的 tan60.0990.1250 C下的tan60.2500.676表9 SBR1721在高速轿车胎胎面胶的性能SBR1721/BR100/0100/10100/20炭黑/白炭黑55/2055/2055/20拉伸强度，MPa20.7520.4319.37撕裂强度,KN/M47.3248.1646.230Ctan60.6540.5150.49460Ctan60.1310.1300.130Tg, (DMTA)-3.9-5.3-6.02.1

22、.3.2不同油品及填充量丁苯橡胶的性能区别不同的油品，其与橡胶的相容性不同。环烷油与橡胶的相容性最低，高芳烃油与橡胶的 相容性最好，而环保型芳烃油的相容性处于两者中间。不同的油品对橡胶的性能影响较大， 由于环保型芳烃油目前仍处于未能大批量生产阶段，这里我们仅讨论SBR1712与SBR1714 和SBR1778之间性能特点。SBR1778与SBR1712的物理机械性能相差不大，见表10，其主要区别在加工工艺性能 上。表11列出了流变试验中不同剪切速率下各胶样的口型膨胀率，充环烷油的SBR1778， 其加工挤出性能明显不如SBR1712，胶料的挤出表面容易出现皲裂现象，胶料的自粘性也 比SBR17

23、12差，因此应需要特别注意的是加工工艺问题。由于SBR1778为非污染型充油产 品，通常多用于制鞋工业和浅色橡胶制品行业中。表10 SBR1712、SBR1714、SBR1778硫化胶的物理性能项 目SBR1712SBR1714SBR1778硬度（邵尔A） /度585860扯断伸长率/ %708700530拉伸强度/ MPa21.9220.9322.5300%定伸应力/ MPa6.56.8810.5永久变形/ %151814撕裂强度/ kN m-155.7352.4047.7磨耗(1.61km)/cm30.1250.0960.126回弹性/ %404035生热(4.45mm，1MPa，55C)

24、温升/ C37.938.833.5变形/ %8.99.34.7表11流变试验中混炼胶口型膨胀率（柱温，100C） %,剪切速率Y /s -1SBR1712SBR1714SBR1778,剪切速率Y /s -1SBR1712SBR1714SBR17787.39.37.312.677319.914.618.0021922.516.621.3373025.822.524.67对于SBR1714和SBR1712，其差别不仅仅是油品填充量的不同，同时为了保持 SBR1714的门尼粘度在适当的范围内，需要丁苯橡胶的原胶具有更高的平均分子量，因此 从原胶来说，他们之间的分子量大小有较大的差别，虽然由于填充油量

25、的增加，SBR1714 的物理性能低于SBR1712，但仅从干胶的性能来讲，SBR1714干胶的物理机械性能优于 SBR1712。2.1.4充油胶和非充油胶性能区别在橡胶制品的实际生产过程中，经常出现用等量的充油胶替代非充油胶的现象，并不是 以干胶重量计算来确定胶料的配合。为此，我们进行了充油胶与非充油胶之间性能比较：8】。 与上面讲到的类似，充油胶并不是在干胶上进行简单的油品填充，充油胶原胶具有更高的平 均分子量，因此，充油胶的干胶性能具有优势。但从等质量份的橡胶性能考虑，从表12的 结果看，在实际应用配方中，与使用SBR1502的相比，等量使用SBR1778胶料的混炼胶焦 烧时间有所延长，

26、硫化速度加快，即可以提高胶料的焦烧安全性和硫化效率，但最低和最高 转矩均有所下降，同时硫化胶的硬度、拉伸强度、撕裂强度等也有所降低。这是由于SBR1778 中含有27.3%的油，等量代替SBR1502后，胶料含胶率降低的缘故。一般制鞋企业从降低 成本考虑，通常多以充油胶等量替代非充油胶，这样要保持原有性能，就须对原配方进行一 定的调整。只要适当减少软化剂的用量，就能达到原配方的力学性能水平。如果配方中以促 进剂DM代替促进剂M后，胶料的焦烧时间延长，硫化速度加快。增加促进剂用量和减少 硫黄用量后，胶料的耐屈挠龟裂性能可以得到较大的改善，完全能满足鞋底性能的要求。同 时，充油橡胶与非充油橡胶相比

27、，具有加工性能好，生热低，耐磨性好等特点，还可以降低 生产成本。表12SBR1778与SBR1502的性能比较项 目SBR1502SBR1778混炼胶硫化特性（145 C硫化仪）ML/Nm0.870.64MH/Nm1.951.50ts1/min0.580.85t50/min3.172.45t90/min14.589.85硫化胶性能硫化时间（145 C） /min122035122035硬度（邵尔A） /度676767636263拉伸强度/ MPa13.6014.2812.3011.9212.4611.51扯断伸长率/ %742.4740.8688.0697.6714.4689.6300%定伸应

28、力/ MPa 永久变形 / % 撕裂强度/ kN m-1 磨耗（1.61km）/cm3屈挠/裂口级别（1.5万次）3.883.874.043.933.933.8834324052564537.0232.340.6210.6072356632.1.5各种不同油品ESBR性能影响油品性质不同，充油胶的一些性能也有差别。一些作者的研究认为，用MPAH含量的油 品如TDAE、MES、RAE、TRAE以及环烷油取代高芳烃油，用于充油SBR或在橡胶配方 中用作操作油，其对胶料的粘弹性能影响程度不大，同样对胶料的动态性能影响也在较低的 范围内，基于此观点，通常用低PAH含量的油品取代DAE是可行的。但是胶料

29、性能的微小 变化对轮胎的影响都需要大量的实验进行验证，这方面已经开展了大量工作。橡胶性能和油 品性能之间的关系也进行了研究，橡胶的一些性能与油品的密度和Tg具有较好的相关性， 但要用环保油充油胶完全取代SBR1712，通过适当的配合技术才能克服由此产生的问题。作为橡胶加工过程中的操作油，在炭黑胎面体系的配方中应用，不同的油品对硫化胶物 理性能的影响各有差别，表13中可以看出，相对于其它三种环保油品，高芳烃油对胶料性 能有益影响是，扯断伸长率高，撕裂强度高，侧滑系数大，不利影响是胶料的生热高，滚动 阻力大。对于加工性能，含DAE的混炼胶炭黑分散性最好，口型膨胀率最小。而对于与橡 胶相容性较差的油

30、品，如一些低分子量的石蜡基油品，在硫化胶放置一段时间后表面有油花 渗出，因此不适合作为操作油或填充油。表13不同油品对硫化胶物理性能的影响性能油品环烷油NAPMESTDAEDAE密度/ Mg.m-30.9240.9150.9501.013粘度 40C/ mm2/s370189.94101170粘度 100C/ mm2/s19.214.7118.825.4PCA/ %2.02.93闪点/ C245262272207苯胺点/ C9692.26824.5CA/CN/CP12/34/5412/27/6225/30/45CA0.350.20CN0.400.20CP0.35拉伸强度/Mpa17.9817.

31、1917.4617.61扯断伸长率/%484471499512300%定伸应力/Mpa11.0310.6310.2710.20密度/ Mg.m-31.1351.1431.1491.153邵尔硬度/度71707172回弹性/%17181616压缩生热/ C38.840.742.847.5撕裂强度/ kN.m-12723293260C tan60.2030.2140.2240.2320C tan60.2380.2500.2530.242Tg/C-38.0-40.0-37.9-33.9配方：SBR1500 100,炭黑N234 80,氧化锌3,硬脂酸2,防老剂2.5,硫磺1.5,促进剂1.8,操作油

32、 37.5, 合计228.3。2.1.6 ESBR的技术进展除了从环保角度考虑充油胶中的油品及乳化剂问题外，通用乳聚丁苯橡胶干胶的生产技 术目前已达到相当先进的水平，人们致力于SBR的改性工作，主要是在共混改性、化学改 性、原位增强及辐射硫化等四个方面。共混改性主要是与其它物质共混达到特定性能的改善， 如乙丙橡胶/ESBR为基料的胶料，压缩永久变形性能优异；用二元酸双脂作软化剂，可以改 善胶料的低温抓着性；用木陶瓷可以改善无花纹轮胎在冰雪路面上的防滑性等。化学改性主 要是在主链大分子上采用化学基团，如用a-漠基苯乙烯和叔丁氧基氯或其它卤素处理ESBR, 其硫化胶的强伸性能得到大幅度提高；用丙烯

33、腈改性ESBR,得到的丁苯腈橡胶，可以改善 胎面胶的抗湿滑性能等。原位增强主要是在聚合过程中通过在各种细粒子或纳米材料就地原 位聚合成ESBR,可以不同程度地提高硫化胶的物理机械性能。辐射硫化主要是采用多官能 团单体进行硫化性能的研究。从以上主要的研究工作看，都离不开改善ESBR的性能缺陷上。2.2溶聚丁苯橡胶2.2.1 SSBR的品种牌号SSBR发展到现在，开发出的牌号多达几十种，仅结构方面的变化可遍布苯乙烯含量从 0到65%，乙烯基含量从0到80%的范围之内，由此得到的玻璃化转变温度的范围也可以 从-70C到+10C。从图3中可以明确看到，与乳聚丁苯橡胶相比，SSBR的结构单元分布非 常广

34、。表14和15列出了国内和部分国外SSBR的牌号及技术指标。图3 SSBR与ESBR的结构单元分布图表14国内部分溶聚丁苯橡胶牌号及技术指标牌号结合苯乙烯，%乙烯基含量填充油门尼粘度ML1+4100C生产者类型份溶聚SBRSBR1204253555茂名乙烯SBR2305253555燕山石化SSBR22352524芳烃油37.554SSBR25352558芳烃油37.554SSBR42354024芳烃油37.554T2000R251145高桥石化T2003251133T15341711芳烃油37.546T25302511芳烃油37.539T2535L2511芳烃油37.545表15部分国外溶聚丁

35、苯橡胶商品牌号牌号生产厂家苯乙烯含量乙烯基含量填充油量ML1+4100CT5582JSR公司352277SL584G53560SL552243955SL574155764SL563206070HP752364337.580VSL-2034德国Bayer公司Buna牌号342037.550VSL-2034HM342037.565VSL-5025-0255050VSL-5025HM255065VSL-5025-1255037.550VSL-5021HM255037.565NS-112R瑞翁公司Nipol牌号152245NS-116R211045NS-2102520562.2.2 SSBR主要牌号的

36、应用结构变化范围如此广的SSBR,在应用性能上必然受到广泛的关注。涉及到具体的SSBR 牌号具体的用途，需要考虑结构和性能之间的关系。许多研究证明，苯乙烯含量低于20% 同时乙烯基含量低于20%的丁苯橡胶，虽然在滚动阻力和耐磨性方面具有明显的优势，但 综合性能受到影响，与ESBR相比强伸性能和耐撕裂性能下降，这一区域的橡胶适用于鞋类 或其它性能要求不高的一些橡胶制品中。苯乙烯含量高于40%，或乙烯基含量高于60%的 丁苯橡胶，其特点是硬度较高，拉伸强度高，玻璃化转变温度处于较高的部分，压缩生热也 明显，虽在湿滑性方面非常好，但滚动阻力也很高，其较高的玻璃化转变温度不适合轮胎使 用。这一部分橡胶

37、由于结构上的特点，可以适用于高硬度、较高Tg使用范围的材料或其 它一些特殊橡胶制品中。在轮胎中应用的SSBR，其苯乙烯含量一般在40%以内，乙烯基含 量在60%以内，可以是苯乙烯含量较高、乙烯基含量相对较低的SSBR，犹如SBR1721，也可以是苯乙烯含量较低、乙烯基含量相对较高的SSBR,还可以是苯乙烯含量和乙烯基含量 中等的SSBR。由于性能上各自的特点，在轮胎中的用途也各不相同。2.2.2.1溶聚丁苯橡胶在轮胎胎面胶的应用由于轮胎是丁苯橡胶的耗胶大户，关注SSBR在轮胎中的应用成为首选。目前大家公 认的SSBR的特性是，与乳聚丁苯橡胶相比，SSBR在轮胎胎面胶中使用，具有较低的滚动 阻力

38、，较好的抗湿滑行，低滚动阻力有利于降低燃料的消耗，高湿滑性可以保证刹车安全性。 不同类型的胎面胶，滚动阻力和湿滑性之间的关系如图4所示。而胶料在不同温度下的滞后 损失，可以反映两者之间的关系，根据胎面胶的性能要求，又划分出不同的用途，如图5。 由此可以看出，我们通常所说的低滚动阻力轮胎在滚动阻力比较低的同时，湿滑性也相对较 低；高性能轮胎的湿滑性较高的同时，也牺牲了部分滚动阻力，到目前为止，滚动阻力和湿 滑性之间的矛盾还未能达到圆满的解决，只是得到明显的改善。滚动阻力湿滑性图4不同类型胎面胶滚动阻力和湿滑性的关系图5胎面胶性能与tan 5之间的关系由于溶聚丁苯橡胶的结构变化范围大，其性能可以更

39、好的满足轮胎技术发展的需要，可 以覆盖整个胎面胶性能的要求。但是ESBR问世较早，ESBR的性能优势已经得到充分研究， 在轮胎中的应用地位已得到确认。尽管SSBR比ESBR具有更低的滚动阻力、更好的抗湿滑 性，可以做到专用牌号专门供应，到目前为止，要完全取代ESBR是不可能的。大量的普通 用途的轮胎胎面胶主要还是应用ESBR，SSBR主要用途则定位在低滚动阻力和高性能轮胎 的胎面胶中。轮胎产品的专门化和系列化为SSBR提供了应用空间。不同地区的轿车轮胎可 以使用不同牌号的SSBR，总体来讲，溶聚丁苯橡胶中苯乙烯含量低于25、，低乙烯基含量 的SSBR 一般用于低滚动阻力轮胎胎面胶中，通过配方设

40、计可以达到较低的滚动阻力和适当 的抗湿滑性能，以满足低滚动阻力轮胎的要求；高苯乙烯含量和高乙烯基含量的SSBR通常 用于高性能防滑轮胎或赛车胎胎面胶中，具有较高的抗湿滑性和适当的滚动阻力，可以满足 高防滑性的要求；苯乙烯含量相对较低，而乙烯基含量较高的SSBR，适用于高性能的绿色 轮胎中。表14推荐了不同用途的轮胎胎面胶可以采用的不同SBR胶种。表14不同用途的轮胎胎面胶采用不同SBR胶种胶种F1204SSBR2305SSBR2205SSBR2535SSBR4235SBR1500SBR1502SBR1712ESBR1721SSBR4235ESBR1721SSBR4235用途低滚动阻力轮胎高性能

41、轮胎普通轮胎高防滑性 轮胎赛车轮胎苯乙烯含量15-2525-3523.535-4040乙烯基含量60-2060-2017-2635-2035-200C tana0.260.440.200.460.5560C tan50.110.140.150.160.18注：北京橡胶院测试结果随着汽车工业对轮胎性能要求越来越高，既要求有低的滚动阻力，又要求有较高的抗湿 滑性，既要强调轮胎的节能环保性，又要保证汽车的行驶安全性，还要求较高的耐磨性或不 损害耐磨性等，轮胎行业也不断探索新材料的应用配合，逐渐认识到通用胶种满足不了多方 面的要求，而溶聚丁苯橡胶是最好的选择，因此国外在溶聚丁苯橡胶方面的用量增长较快。

42、 2.2.2.2溶聚丁苯橡胶在轮胎胎体中的应用对SSBR性能研究结果表明，SSBR具有明显的低生热性能，因此也适合在轮胎胎体中 使用。胎体胶和带束层胶是子午线轮胎的关键部件，其混炼胶的性能要求具有较高的强度、 挺性和粘性，胶料硫化后要求与钢丝或帘线的粘合性能好，耐撕裂，生热低，压延收缩小。 无论是全钢还是半钢子午线轮胎，在胎体中并用适当的SSBR非充油胶，混炼胶的强度、挺 性和自粘性不会受到影响，如并用20份SBR，混炼胶的生胶强度和自粘性还会出现一定程 度的增加。图6中混炼胶的应力-应变曲线可以验证这一特点。图6 SBR/NR并用后混炼胶的应力-应变曲线N20： NR/SBR=20/80；N

43、80： NR/SBR=80/20；胶料中所用炭黑为N330，50份。在全钢载重子午胎的胎体钢丝帘布胶中，国内几乎所有生产厂家采用全天然胶配方。胎体胶中生胶体系采用NR/SBR也可以满足混炼胶性能的要求，同时硫化胶的性能也不会 明显下降。我们正在探索提高SSBR在胎体中的使用比例，并已经得出较好的结果，胎体 中可以并用10-20份的SSBR。表15胎体胶料中并用SSBR的物理性能SSBR/NR （份）0/10010/9020/8030/70拉伸强度，MPa25.0824.5425.1525.06伸长率,%333.6358.4368.8363.2硬度，邵A81818080300% 定伸,MPa22.7020.5320.6221.67撕裂强度,KN/M老化前67.3357.1956.8456.45100CX24h老化后39.3542.9041.1340.44钢丝抽