合成橡胶在轮胎中的应用及技术进展
轮胎翻新技术李花婷
(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）、丁苯橡胶（SBR）、高顺式聚丁二烯橡胶（BR）、丁基橡胶（IIR）、氯化或溴化丁基橡胶（CIIR或BIIR）、低顺式聚丁二烯橡胶（LCBR）、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
2、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、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。
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
2.1.2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-β-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SBR1502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4 SBR1500与SBR1502的硫化特性 硫化仪（145℃）
SBR1500
SBR1502 最小转矩，N ·m 最大转矩，N ·m 初期硫化时间，min T 10 ，min T 50 ，min T 90 ，min 硫化速度指数（Vc ） 1.1 4.1 11.1 17.1 24.8 36.6 3.9
1.2 4.1 7.8 14.0 2
2.2 35.3
3.6
2.1.2.2 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[2]
。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100℃、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]
。
5
10
15
20
25
30
100200300400500
600700G '/K p a
Frequency/Hz
JSR1507
QL1502
QL1507
图1 胶料的弹性模量G ＇与频率关系
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