低门尼黏度再生胶在轿车轮胎胎面胶中的应用

低门尼黏度再生胶在轿车轮胎胎面胶中的应用

宋二华 宁卫明 吴海东 蒋延华

山东丰源轮胎制造股份有限公司 山东 枣庄 277300

摘要：将废旧橡胶加工制备成新轮胎的原料，既能解决大量固废问题，又能弥补橡胶原材料短缺的问题，是目前最优的回收方法之一。再生胶应用于橡胶制品已有大量报道和工业应用。理论上，具有较高的溶胶含量和较高溶胶相对分子质量的低门尼黏度再生胶既具有较好的分散性能，又具有增强性能。开发新型低门尼黏度再生胶对废旧橡胶再利用有积极意义。

关键词：废旧橡胶；低门尼黏度再生胶；胎面胶

中图分类号：U28 文献标识码：A

1低门尼黏度再生胶性能

剪切法得到的再生胶门尼黏度为14，微氧法的再生胶门尼黏度为20，而RR的门尼黏度为65。由此可得相比于RR，剪切法和微氧法得到的再生产物交联网络破坏程度较高。相比于剪切法得到的再生胶，RR在1735cm^-1处出现了羰基的吸收峰，在1042cm^-1处出现亚砜基吸收峰，由此可以推断交联键部分被氧化，主要反应生成了亚砜基。其中，微氧法得到的再生胶比RR的羰基和亚砜基的吸收峰值略大，说明微氧法得到的再生胶氧化程度更大。

2Payne效应

通过Payne效应来表征不同再生胶在混炼胶中填料的分散行为（见图1）。从中可以看出，随着应变的增加，混炼胶的储能模量（G′）均减小。当添加RR时，混炼胶的G′降幅最大，Payne效应最强，说明其填料分散效果最差；当采用低门尼黏度再生胶时，混炼胶的Payne效应减弱，说明橡胶基体中填料的网络化强度降低，即填料在基体中分散效果变好，低门尼黏度再生胶的凝胶含量增加，分子链破碎程度高，减少其与基体分子链之间的缠结，G′呈下降趋势，使得各填料在基体中的分散性得到提高。与RR相比，低门尼黏度再生胶能够起到与TDAE相当的分散填料的作用。

图1不同再生胶在混炼胶中填料的分散行为

3SEM分析

由图2可以看出，剪切法再生得到的RLRS依然以较大尺寸分散在胎面胶基体中，且填料（炭黑和白炭黑）发生了一定程度的团聚，其分布的均匀性也较差。经微氧法再生得到的RLRO加入胎面胶中，可以发现填料颗粒没有明显的团聚现象，能够起到和TDAE相似的分散效果。

图2填充不同再生胶的共混物的SEM照片

4胎面胶的物理机械性能及老化性能

由表1可以看出，与1#试样相比，4#和5#试样的100%定伸应力提高较为显著，5#试样的拉伸强度略有改善，而扯断伸长率有所下降，这可能是由于加入高度再生的材料使得体系中交联点增加导致的。加入10份再生胶后，300%定伸应力提高说明硫化胶的交联程度升高，同时也说明填料的分散效果好。相对于TDAE，再生胶是大分子聚合物，并且能够与生胶交联。

表1不同再生橡胶填充的踏板胶的物理力学性能

经过剪切法处理的再生胶不如微氧法再生胶对胎面胶老化性能改善的效果好，这可以归因于再生胶经过氧化再生含有极性官能团和白炭黑等，与填料结合较好。另外，含再生胶的硫化胶老化后仍具有良好的力学性能，这可能是由于低门尼黏度再生胶释放出了本身所含防老剂引起的。

5胎面胶的动态力学性能

0℃下损耗因子（tanδ）可表征抗湿滑性能，其值越大，抗湿滑性能越好；60℃下的tanδ表可征滚动阻力，其值越小，滚动阻力越小。由图3和表2可以看出，在低温下橡胶分子发生了玻璃化转变，橡胶大分子的运动逐渐活跃，分子链之间的摩擦增大，硫化胶的tanδ增大；但是当温度足够高时，链段的运动能迅速响应温度的变化，滞后减少，硫化胶的tanδ随之减小。

图3胎面胶填充不同要求的橡胶的DMA曲线

表2复合材料的玻璃化转变温度(Tg)和tanδ

加入高度再生胶后，胶料的tanδ降低，且再生胶用量越多tanδ降低得越多。随着高度再生胶用量的增加，胎面胶胶料在0℃和60℃下的tanδ逐渐减小。

6热稳定性和耐溶剂抽出性能

由图4可以看出，加入再生胶可提高硫化胶的热分解温度，从而提高其热稳定性。再生胶添加比例越高，其热分解温度越高。相比于RR，低门尼黏度再生胶的热分解温度更高，这是由于其在再生过程中将炭黑释放出来，从而提高了硫化胶的热稳定性。在TDAE作为胎面胶软化剂时，低分子量的TDAE在橡胶基体中扩散，油会渗出到橡胶表面。当胎面胶处于老化状态时，这种情况尤其普遍，这是老化后其物理机械性能下降的主要原因。相比于TDAE，添加再生胶对老化性能的改善可以归因于再生胶是聚合物形式，稳定性好于低分子量的TDAE。

图4胎面胶填充不同再生胶的热重曲线

测试得到，1#~6#试样的丙酮抽出物质量分数分别为8.5%，7.7%，6.9%，5.4%，3.9%和5.0%。如果基体与加入的软化剂之间形成界面键，其丙酮抽出物含量将降低。由于再生胶具有进一步交联的能力，因此其在丙酮中抽出物应小于含TDAE的硫化胶。与添加TDAE的硫化胶相比，添加再生胶的抽出物要少得多，因此再生胶起到了反应增塑剂的作用。

结语

a）再生程度加深使废旧橡胶中释放出更多促进剂和硫黄。与RR相比，含低门尼黏度再生胶的混炼胶的t90缩短，老化后性能保持率略有提高。b）加入低门尼黏度再生胶后，混炼胶的Payne效应减弱，低门尼黏度再生胶在基体中分散效果变好。c）低门尼黏度再生胶能够降低轮胎60℃下的tanδ，但0℃下的tanδ也相应降低；相比于RLRS和RR，含RLRO硫化胶的热稳定性和耐溶剂抽出性能更好。

参考文献

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