Page 80 - 《橡塑技术与装备》2023年5期

橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

有机硅烷官能化碳纳米管可改善硅胎

面胶的耐磨性和滚动阻力

章羽 编译
( 全国橡塑机械信息中心 北京 100143)

摘要 ： 目前，电动汽车（EV）轮胎胎面磨损速度比内燃机（ICE）轮胎快 30%+。因此需要 “绿色”复合材料，因为它比一
般轮胎具有更好的燃油经济性和更少的炭黑含量。Molecular Rebar 的使用，减少了油和二氧化硅的用量，使轮胎性能得到明显改
善。研究证明，Molecular Rebar 材料可以增加与聚合物基体的结合，提供独特的增强和滞后性能优势的组合。当用作为二氧化硅
的替代物，并对油的浓度进行一些调整时，功能性 MR 为电动车辆轮胎提供了所需的性能增强，如改善 DIN 耐磨性和降低滚动阻力。
关键词 ： 电动汽车 ；燃油经济性 ； Molecular Rebar ；耐磨性 ；滚动阻力
中图分类号 ： TQ174.5 文章编号 ： 1009-797X(2023)05-0032-03
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2023.05.008

电动汽车（EV）轮胎胎面磨损速度比内燃机（ICE） [＜ 0.5%( 质 量 分 数 ) 氧 化 ] 官 能 化。 假 设 为 了 增 加
轮胎快 30%+。这主要是由于车辆重量较重、接近瞬 碳纳米管与聚合物基质的相互作用程度，需要在碳纳
时扭矩和面向城市的驾驶。通常，乘用车轮胎是使用 米管的表面上进行进一步的氧化，这反过来允许使
SSBR-BR 聚合物与硅烷结合的二氧化硅生产的胎面 用有机硅烷进行进一步的化学改性。在研究的第二
胶。这种胎面聚合物复合材料是改善燃油经济性和湿 部分，更高的官能化 [>2.5%( 质量分数 ) 的氧化 ] 的
地抓地力的首选，通常被称为 " 绿色 " 复合材料，这 MWCNTs 被一种有机硅烷改性，该有机硅烷以 Si69
是因为它比一般轮胎具有更好的燃油经济性和更少的 的商品名出售，由赢创公司生产。
炭黑含量。常见的绿色胶料配方如表 1 所示。 Si69 是一种双官能含硫有机硅烷，其通常与表
表 1 常见的绿色胶料配方 面上具有硅烷醇（Si—OH）基团的白色填料（二氧
样本 1，绿色胶料配方 化硅）结合。Si69 反应性基团（硅烷的非硫端）结合
低 高
SSBR 96.25 → 到 CNTs 的 —OH 和 —COOH 基团上。这种化学反应
BR 30.00 →
Ultrasil 7000 GR 80.00 100.00 形成 C—OH—R 或 C—COOH—R 型结构，其中 R 是
Ultrasil 9100 GR - - Si69 反应性基团。Si69 的另一端含有硫，在橡胶胶料
N234 6.00
Si 363 硅烷 3.20 12.00 硫化过程中，硫与聚合物形成 —S 交联。与将非功能
Si 266 硅烷 1.20 6.00 CNT 物理吸附（Van derWaals）键合到橡胶中的常见
氧化锌 2.00 →
硬脂酸 2.00 → 方法相比，这种共价键合方法有望提供改进的增强和
TDAE 油 8.75 → 能量效率。图 1 展示了已知的有机硅烷与二氧化硅表
Vulkanox HS/LG 1.50 →
Vulkanox 4020/LG 2.00 → 面的 —OH 基团结合的机制，再加上附着在橡胶基体
保护剂 2.00 → 上的硅烷的进一步交联。
硫磺 2.00 →
TBzTD 0.40 → 这种与硅烷结合的新型分子 rebar bound 材料的
Vulkacit CZ/EG-C 1.60 →
共计 238.90 272.5 首要目标是取代绿色胎面胶中占主导地位的二氧化硅
PHSF Si 363 4.0 12.0 填料，并提供更好的使用寿命（磨损特性）和更好的
OHSF Si 266 1.5 6.0
2
二氧化硅 CTAB SSA (m /g) 160 →
作者简介 ：章羽（1991-），男，本科，主要从事橡塑技术
目前，用于轮胎工业的市售 Molecular Rebar 产
装备方面的研究，已发表论文多篇。
品是离散的（具有良好分散和个性化的），但轻度 收稿日期 ：2023-1-10

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