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

使用橡胶加工分析仪来研究白炭黑补

强溶聚丁苯胶料的焦烧行为

李华
( 中策橡胶集团有限公司，浙江 杭州 310018)

摘要 ：研究了双 -[γ-( 三乙氧基硅 ) 丙基 ] 四硫化物（TESPT）对白炭黑补强溶聚丁苯胶料的硫化过程的影响。发现使用
ASTM D1646-2015 测试，并不能准确的反应白炭黑补强胶料的焦烧行为。为了解决这个问题，使用了橡胶加工分析仪（RPA）
不同应变下的时间扫描，将白炭黑聚集和橡胶硫化两个行为分开来研究。
关键词 ： 白炭黑 ；焦烧时间 ；聚集 ；橡胶加工分析仪
中图分类号 ： TQ333.1 文章编号 ： 1009-797X(2020)01-0046-04
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2020.01.009

早期焦烧，指的是胶料在加工过程中出现的早期 致胶料焦烧时间缩短的重要原因。最后，运用橡胶加
硫化行为。焦烧的发生，会导致胶料黏度的上升，降 工分析仪（RPA）在不同应变下的时间扫描，将硫化
低生胶的加工性。在通用的 ASTM D1646-94 中，使 过程中白炭黑聚集和硫化网络形成分开进行研究。
用门尼黏度计来测量焦烧时间，其中门尼焦烧时间
（T 5 ）的定义为 ：转矩从最小值上升 5 个单位所需的时 1 试验部分
间。上述的 ASTM 试验方法，被广泛运用在橡胶工业中。 1.1 原材料
Poh 等人使用 T 5 ，研究了炭黑填充下的不同环氧化天然 充油的溶聚丁苯 SSBR，2438-2HM（其中苯乙烯
橡胶 [1] 和不同的促进剂体系的硫化焦烧行为 [2] 。 含量为 38%，丁二烯含量占整个橡胶的 24%，门尼黏
除了聚合物交联，填料的加入也会导致胶料的模 度为 80，油含量为 27.27%），阿郎新科 ；顺丁橡胶，
量和转矩的上升。在橡胶工业中，一些纳米填料，如 BR9000，锦湖化学 ；沉淀法白炭黑，1165MP，索尔
炭黑、白炭黑、碳纳米管和石墨烯都被添加到橡胶中， 维韩国公司 ；双 -[γ-( 三乙氧基硅 ) 丙基 ] 四硫化物
用来提供强度、刚性和导电性等。在这些年中，白炭 （TESPT），宏柏化学。其余的材料都是市售产品。
黑尤其多的被应用到 “ 绿色轮胎 ” 的胎面胶中，用来 1.2 胶料的制备
降低轮胎的滚动阻力和提高轮胎的湿地抓地性能。 胶料的配方参见表 1。其中配方 1 使用 TESPT 作
但是与炭黑相比，白炭黑由于氢键的存在，在加 为硅烷，其用量 6.4 份（配方中的总橡胶的用量记为
工时具有更强的再聚集作用。特别是在硫化的高温下， 100 份）。作为参比，配方 2 中不加入硅烷 ；为了保
白炭黑的聚集和交联网络一样，都能使模腔内胶料的 持配方中的总硫原子含量一致，配方 3 在配方 2 的基
转矩上升。而硅烷偶联剂的加入，可以增加白炭黑表 础上，在终炼时对硫磺用量进行了补充 [4] ；配方 4 为
面的亲油性，抑制其在硫化中的聚集。Poh 等人发现， 不加入白炭黑。胶料在试验室中用 1.7 L 的啮合型密
白炭黑填充胶料的焦烧时间和硫化指数，随着双 -[γ- 炼机混炼，采用三段炼胶，其中一段加入所有的除硫
( 三乙氧基硅 ) 丙基 ] 四硫化物（TESPT）用量的增加 磺、促进剂以外的所有原材料，填充系数为 0.7，转
而缩短和降低，并认为 TESPT 的空间位阻是导致硫化
变慢的原因 [3] 。在本研究中，认为是硅烷对白炭黑的
作者简介 ：李华（1982-），女，本科，工程师，现主要从
抗聚集作用导致了焦烧时间的延长。文章首先使用门 事轿车子午胎的研发工作。
尼焦烧机、转矩流变仪等，证明了白炭黑的聚集是导 收稿日期 ：2019-06-11

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