官能化溶聚丁苯橡胶SSBR2466性能研究蔡尚脉1，李花婷1，陈名行1，周志峰1，蔡奇达2（1.北京橡胶工业研究设计院，北京100143；2.台橡股份有限公司，台湾台北市10601）摘要：对台橡股份有限公司开发的官能化溶聚丁苯橡胶产品Taipol SSBR2466进行基本性能研究，采用ASTM标准配方和自行设计的白炭黑配方进行评价，结果表明，台橡Taipol SSBR2466工艺性能有别于乳聚丁苯橡胶，物理机械性能较好，具有低滚动阻力和高抗湿滑性的较好平衡，主要性能达到国外同类牌号产品水平，满足在高性能轿车子午线轮胎胎面胶中应用的要求。

关键词：溶聚丁苯橡胶；基本性能；滚动阻力；抗湿滑性；高性能轮胎近几十年来，国内外对轮胎性能研究的重点集中在滚动损失、抗湿滑性、耐磨性和噪声等几个方面，这些性能成为评价汽车轮胎等级的标准逐步得到认可。

而所谓的高性能轮胎，也是着眼于改善这些性能，在保持其他性能处于较高水平的情况下，集中突出其中一项或两项，如具有低滚动阻力轮胎称为节能轮胎，具有高抗湿滑性能轮胎称为安全轮胎等。

通常，轮胎生产商可以通过优化配方、应用新材料和设计新结构来提升轮胎产品的等级，其中应用新材料是一个重要途径。

在轿车胎面胶用新型橡胶材料方面，溶聚丁苯橡胶（SSBR）的开发和应用是其中重要的方向，国外早在上世纪80年代就已经在轮胎胎面胶中开始应用SSBR，并取得了明显的效果；国内受产品定位、市场竞争和环保法规滞后等因素制约，丁苯橡胶中一直以乳聚丁苯橡胶为主，仅在高档产品和出口的高性能轮胎中使用溶聚丁苯橡胶。

随着欧盟、美国等国家轮胎标签分级法规的实施，许多轮胎制造商已经在胎面胶中应用溶聚丁苯橡胶来提升轮胎产品等级，因此SSBR的应用比例逐渐上升。

溶聚丁苯橡胶牌号众多,不同生产商之间的产品性能存在较大差异。

本文针对台橡股份公司开发的官能团改性溶聚丁苯橡胶Taipol SSBR2466（下文简称SSBR2466），进行基本性能研究，发掘其性能特点，为在高性能胎面胶中应用提供技术参考。

1.实验1.1主要原材料SSBR2466，台橡股份有限公司工业化产品；SBR1502，申华化学乳聚丁苯橡胶产品；对比样品采用国内应用较广的国外样品，试验编号SSBR Y；三个胶种基本参数见表1。

其它均为橡胶工业常用原材料。

表1非充油牌号基本参数牌号颜色生胶门尼生产商苯乙烯份数丁二烯以质量比为100%计1,2-mass%1,4mass%SBR1502黄色50申华化学23.5--SSBR2466微黄75台橡21.067.932.1SSBR Y白65进口26.054.046.01.2配方ASTM D3185配方（下文简称ASTM配方）：生胶100.0，硫磺 1.75，硬脂酸 1.00，8#参比炭黑50.0，氧化锌 3.00，TBBS1.00。

白炭黑评价配方（下文简称白炭黑配方）：生胶100.0，白炭黑50.0，N339炭黑 5.0，TDAE10，氧化锌 3.0，硬脂酸2.0，Si694.0，其他 6.80。

1.3性能测试1)门尼黏度和门尼松弛：采用北京友深电子仪器厂M200E型门尼黏度计测试，试验温度100℃，松弛时间120s。

2)硫化特性：采用北京友深电子仪器厂C200E硫化仪分析测试，试验温度为160℃。

3)炼胶：初混炼在1.57L的Bambury密炼机中进行；终混炼及生胶包辊性测试在XK-160型开炼机上进行。

4)常规物性：英国INSTRON公司的橡胶应力应变试验机。

5)动态力学性能：硫化胶的动态力学性能采用美国Rheometric Scientific公司的DMTA-Ⅳ型粘弹谱仪测试，试验温度范围－60℃～100℃，升温速率2℃·min-1，频率10Hz，应变0.2%。

6)滚动阻力性能：采用北京万汇一方RSS-Ⅱ型橡胶滚动阻力试验机测定。

试验负荷为15kg，转速为400r/min。

7)自黏性：采用北京万汇一方RZN-Ⅱ型橡胶自黏性测定仪检测，压合时间5s，压合力500g，扯离速度20cm/min。

8)橡胶加工性能分析：混炼胶的加工性能及硫化后橡胶的动态力学性能采用Alpha公司的RPA2000型橡胶加工分析仪进行分析表征。

9)其他各种性能测试：均按相应的国家标准或行业标准的有关规定进行。

1.4混炼工艺1.4.1ASTM配方混炼工艺胶料的混炼工艺按照标准规定的混炼工艺进行。

采用两段工艺，初混炼采用密炼机，终混炼采用开炼机。

1.4.2白炭黑配方混炼工艺为保证混炼均匀，小配合试验均采用三段混工艺，一二段在1.57L Farrel密炼机中进行，80℃/80转，分段加入炭黑和白炭黑，三段在开炼机上进行，加入硫化和促进剂后薄通下片。

2结果与讨论2.1混炼胶性能表2为混炼胶性能数据。

分析可知，采用ASTM配方，SSBR2466混炼胶门尼粘度介于SBR1502和SSBR Y之间，混炼胶门尼松弛面积可表征胶料在该温度下的门尼松弛速度，面积越小，则胶料的松弛速度越快。

SSBR2466焦烧安全性最好，硫化速度与其他胶料相比稍慢。

SSBR2466胶料的ASTM配方自粘性较好，与对比胶料相当。

采用设计的白炭黑配方进行评价，SSBR2466的门尼粘度也同样介于SBR1502和SSBR Y之间，门尼松弛面积相对较小。

SSBR2466白炭黑焦烧安全性和硫化速度与对比牌号胶料基本相当，这一点与采用ASTM配方评价有明显区别。

SSBR2466胶料的自粘性能优于其他两个丁苯橡胶，胶料的自粘性与两个粘合胶料之间的界面状态有关，胶料界面间分子链相互扩散快的粘性大。

SSBR2466胶料自粘性好，可能与胶料在界面扩散速度快有关，粘性大，有利于胶料作为胎面胶组合件复合挤出时的压合[1]。

从表2数据还可知，两个牌号的溶聚丁苯橡胶混炼胶门尼粘度明显高于SBR1502，特别在白炭黑配方中更为明显，这也是目前许多溶聚丁苯橡胶的特点。

溶聚丁苯橡胶橡胶与白炭黑配合应用，填料分散情况往往不如炭黑填料，因此可通过设定稍长的混炼时间和较低的混炼转矩，促进白炭黑的分散，在这种工艺条件下，初始门尼较高的胶料反而有助于保持混炼胶足够的弹性。

表2混炼胶性能数据项目SBR1502SSBR2466SSBR YASTM配方门尼粘度ML(1+4)100℃8396117门尼松弛面积A（100℃）8127011135门尼焦烧（120℃）t5/min37’18’’74’40’’49’13’’t90（160℃）/min15’24’’21’21’’13’39’’自粘性粘度值/N22.9920.7118.58白炭黑配方门尼粘度ML(1+4)100℃458387门尼松弛面积A（100℃）622584749门尼焦烧（120℃）t5/min34’00’’32’40’’33’34’’t90（160℃）/min14’11’’13’34’’11’22’’自粘性粘度值/N8.8126.3114.512.2混炼胶RPA扫描由图1、2可看出，SSBR2466和SSBRY的混炼胶的弹性模量与SBR1502差异较大，两个溶聚丁苯橡胶在设定的频率范围内的G’均高于SBR1502，表明两个溶聚丁苯橡胶混炼胶在密炼机转子作用下会有较大的剪切力，这也与两个胶料混炼胶胶料门尼粘度较高相吻合。

由图3、4分析，ASTM配方中，SBR1502混炼胶在频率超过某个值时，胶料的tanδ值高于溶聚丁苯橡胶橡胶，而在白炭黑配方中SBR1502tanδ均高于溶聚丁苯橡胶，混炼胶的tanδ值与胶料加工性能有相关性，tanδ高，表明胶料滞后效应大，粘性分量高，胶料易形变且恢复慢，塑性好，因此，SSBR1502胶料更适合于压出和压延工艺。

由图5、6分析，在两种配方中，溶聚丁苯橡胶均具有较大的Payne效应，表明其填料分散较SBR1502稍差。

对比图5、6，可知SSBR2466和SSBR Y炭黑配方的Payne效应明显高于白炭黑配方，表明相比炭黑填料，溶聚丁苯橡胶更适于白炭黑填料的分散。

由图7分析，在ASTM配方中，SSBR2466和SSBR Y炭黑混炼胶在低应变情况加工性能与SSBR1502胶料相当，但在高应变时则tanδ显著升高，胶料塑性提高。

由图8分析，在白炭黑配方中，SSBR2466和SSBR Y的曲线存在同样趋势，在高应变区域，胶料tanδ斜率明显升高。

因此，对于SSBR2466和SSBR Y，采用高应变加工条件，将改善胶料的加工流动性。

由图9、10分析，采用ASTM和白炭黑配方，SSBR2466和SSBR Y在测定的温度范围内均具有较高的G’值，说明两个胶料相比SBR1502弹性模量大，但温度升高，SSBR2466和SSBR Y G’曲线下降趋势更快，说明在采用较高的加工温度时，两个溶聚丁苯橡胶的压出尺寸稳定性将有改善。

由图11、12分析，采用ASTM配方，SSBR2466和SSBRY在高温时tanδ显著升高，高于SBR1502胶料，塑性较好，且SSBR2466这种曲线趋势更明显。

采用白炭黑配方，SSBR2466和SSBR Y胶料tanδ均低于SBR1502，但从曲线的趋势分析，在更高的温度下，SSBR2466和SSBR Y胶料流动性增加。

从对胶料进行RPA分析可知，SSBR2466加工工艺性能与SSBR Y基本相当，明显有别于SBR1502。

且SSBR2466在高温、高应变的加工条件下，加工性能将会得到明显改善[2]。

11080100120140160180200220240 SBR1502 SSBR2466 SSBRYG '/K P aLOG FREQ/HZ图1ASTM 配方G’-FREQ 曲线(100℃，7%)11030405060708090100110120130140150160170180 SBR1502 SSBR2466 SSBR YG '/K P aLOG FREQ/HZ图2白炭黑配方G’-FREQ 曲线(100℃，7%)1100.200.250.300.350.400.450.500.550.60 SBR1502 SSBR2466 SSBRYt a n δLOG FREQ/HZ图3ASTM 配方tan δ-FREQ 曲线(100℃，7%)1100.150.200.250.300.350.400.450.500.550.600.650.700.75 SBR1502 SSBR2466 SSBR Yt a n δLOG FREQ/HZ图4白炭黑配方tan δ-FREQ 曲线(100℃，7%)11010020406080100120140160180200220 SBR1502 SSBR2466 SSBRYG ''/K P aLOG STRAIN/%图5ASTM 配方G’-STRAIN 曲线(60℃，1Hz)1101002030405060708090100110120130140150 SBR1502 SSBR2466 SSBR YG ''/K P aLOG STRAIN/%图6白炭黑配方G’-STRAIN 曲线(60℃，1Hz)1101000.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.03.2 SBR1502 SSBR2466 SSBRYt a n δLOG STRAIN/%图7ASTM 配方tan δ-STRAIN 曲线(60℃，1Hz)1101000.20.30.40.50.60.70.80.91.0 SBR1502 SSBR2466 SSBR Yt a n δLOG STRAIN/%图8白炭黑配方tan δ-STRAIN 曲线(60℃，1Hz)60708090100110708090100110120130140150160170180190200210220 SBR1502 SSBR2466 SSBRYG '/K P aT/℃图9ASTM 配方G’-TEMP 曲线(7%，1Hz)6070809010011020406080100120140SBR1502 SSBR2466 SSBR YG '/K P aT/℃图10白炭黑配方G’-TEMP 曲线(7%，1Hz)607080901001100.300.350.400.450.500.550.600.650.70 SBR1502 SSBR2466 SSBRYt a n δT/℃图11ASTM 配方tan δ-TEMP 曲线(7%，1Hz)607080901001100.20.30.40.50.60.7SBR1502 SSBR2466 SSBR Yt a n δT/℃图12白炭黑配方tan δ-TEMP 曲线(7%，1Hz)2.3硫化胶物理性能表3为硫化胶物理性能数据。