Page 49 - 《橡塑技术与装备》2023年9期

综述与专论 邓昌友·橡胶复合材料用无机填料表面改性技术研究进展

橡胶复合材料用无机填料表面改性

技术研究进展

邓昌友
( 浙江易跑健康科技有限公司，浙江 金华 321000)

摘要 ： 橡胶作为轮胎的重要原材料，其应用场合决定了橡胶复合材料必须具有良好的力学性能。使用无机填料作为增强材料
提高力学性能已成为近年来的发展趋势。目前橡胶复合材料领域的研究热点是各种填料的复配使用，但是，无机填料大多具有较
强的自聚性，或者因自身极性高等原因导致分散性极差，因此与橡胶基体不易相容。通过偶联剂对无机填料表面改性可以促使其
在橡胶基体中均匀分散，进而赋予轮胎橡胶材料优异的力学性能和动态机械性能。通过梳理近十年来的相关文献，对多学科无机
填料表面改性研究成果进行分类并提取技术细节 ；对不同材料体系表面改性技术的研究成果进行横向对比，总结成果优缺点并深
入分析 ；最后，通过交叉对比，总结当前纳米级别无机填料表面改性技术与测试表征研究中存在的问题，并讨论解决方案及未来
可研究方向。
关键词 ： 橡胶 ；增强材料 ；偶联剂 ；力学性能 ；动态机械性能
中图分类号 ： TQ330.387 文章编号 ： 1009-797X(2023)09-0001-04
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2023.09.001

橡胶是高分子材料中具有高弹性的材料，因其特 胶复合材料后测试材料力学性能进行表征，直接表征
殊的性能难以被其他材料替代，因此具有较高的战略 填料表面改性效果的测试研究比较少，通过总结当前
地位。作为轮胎的重要原材料，其应用场合决定了橡 研究中存在的问题，提出若干解决方案与研究思路供
胶材料必须具有良好的力学性能。尤其是 2012 年开 同领域人员参考。
始实施的新的欧盟轮胎标签法规 [1] ，对于 “ 绿色轮胎 ”
的抗湿滑性能和行驶中的滚动阻力都提出了新的要求。 1 橡胶复合材料中无机填料表面改性研
因此，业内急需进一步提升轮胎性能。而胎面作为轮 究成果
胎构造中与地面直接接触的表层部分，对轮胎整体的 1.1 无机填料的选择
滚动阻力和抗湿滑性能影响最大。目前使用炭黑作为 填料的选择是影响橡胶复合材料力学性能至关重
胎面胶的填料已经不能满足新型 “ 绿色轮胎 ” 的要求。 要的因素。传统轮胎填料多采用炭黑增强。现代节能
因此，探究添加新型填料改善橡胶复合材料的力学性 轮胎胎面通常用二氧化硅、二氧化钛、石墨烯等无机
能具有重要的研究意义和发展前景 [2~5] 。但是填料自 填料增强力学性能，因为与普通的胎面填料炭黑相比，
身大多具有较强的自聚性，尤其纳米级别材料，比表 新型填料的引入会带来更低的滚动阻力和更高的抓地
面积大，密度低，分散性差，因此与橡胶基体不易相容。 力 [7~11] 。
通过偶联剂对填料表面改性可以促使其在橡胶基体中 研究表明二氧化硅对复合材料固化特性、力学和
均匀分散，同时赋予轮胎橡胶复合材料优异的力学性 溶胀参数等物理表征的均存在影响。二氧化硅添加前
能。通过查阅大量文献，尤其是近十年来的相关文献， 后复合材料的力学性能，包括拉伸强度、伸长率、模
对多学科填料表面改性研究成果进行分类及比对，纳 量、撕裂强度、硬度、溶胀参数，如溶胀率、体积分数、
米级别的填料改性后对橡胶复合材料的力学性能提升
最为显著 [6~12] ，但是，无机填料表面改性过程中偶联 作者简介 ：邓昌友（1983-），男，中国质量研究院特聘质
量专家、六西格玛黑带，本科，汽车管理工程师，主要从事橡
剂水解过程的研究尚少，改性过程中使用的设备结构
胶高分子方面研究工作。
介绍也较少，并且，改性效果的评价往往通过制成橡 收稿日期 ：2022-11-07

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