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轮胎|应对新能源汽车发展规划轮胎胎面配方应用新材料( 四 )


随着白炭黑用量的增加 ， 胎面胶的滚动阻力逐渐升高 ， 同时抓着性能会改善 ， 所以在新能源汽车轮胎胎面配方中白炭黑的用量需要控制在较低的用量 ， 一般为50～60份 。 白炭黑用量的减少将会引起门尼黏度升高、热撕裂变差和轮胎花纹崩花等一系列的问题 ， 这就需要进行配方的优化调整 ， 比如添加其他无机填料来代替白炭黑、添加少量的抗撕裂树脂和添加抗撕裂改性剂等 。 在100份r 改性溶聚丁苯橡胶（SOL5251H或NS616）和60份 SIL165MP的新能源汽车胎面配方中添加2.5份抗撕裂改性剂TR-01后硫化胶的抗张积（拉伸强度乘以扯断伸长率）、单缺口撕裂强度和耐切割性能都有了明显的提升（如图3） 。
轮胎|应对新能源汽车发展规划轮胎胎面配方应用新材料
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图3 抗撕裂改性剂TR-01对抗张积和耐切割影响
炭黑的密度为1.8 g/cm3 ， 白炭黑的密度为1.9～2.1 g/cm3 ， 一般无机填料的密度都在2.0 g/cm3以上 ， 因此考虑到新能源汽车轮胎轻量化的要求 ， 填料的用量也要尽量得减少 。 然而有机物的密度都是比较低的 ， 如果将有机填料添加到胎面配方中 ， 可以起到降低比重的效果 ， 如Nanoprene、树枝状高分子和热塑性弹性体等 。
3.2.3 偶联剂
白炭黑表面富含硅羟基 ， 其表面性质与SSBR相差较大 ， 这导致白炭黑很难在橡胶基体中获得良好的分散 。 为了解决这一问题 ， 国内外学者做了大量的工作 ， 包括白炭黑的表面改性技术[20]和偶联剂技术 ， 其中最成功的方法是硅烷偶联剂的使用[21] 。 通过偶联剂的使用 ， 白炭黑填充胶料的耐磨性能和生热性能都有了明显的改善 ， 更加推动了白炭黑在轮胎领域的应用 。 目前轮胎厂使用最多的是Si69(TESPT)[22]和Si75(TESPD)两种偶联剂 ， 同时还有一些高性能偶联剂 如Si747[23]、NXT[24]和Si363等 ， 其 中NXT在 改善白炭黑分散的情况下还能够保持较佳的加工性能 ， 是新能源汽车轮胎配方设计的一个好的选择 。
王丹灵[25]等人研究了OTES/TESPT和OTES/Si747的复合偶联剂对SSBR/BR/白炭黑复合材料性能的影响 ， 结果表明 ， 在TESPT和Si747配方中添加了OTES后 ， 由于OTES只参与白炭黑的反应而与橡胶不发生反应 ， 因此可以改善白炭黑的分散性 ， 减少聚集 ， Payne效应明显减弱 。
3.2.4 加工助剂
白炭黑作为一种应用广泛的补强填料 ， 由于其表面特性存在着难以均匀分散、易团聚的问题[26] 。 因此 ， 选用合适的表面改性技术改善白炭黑的补强效果也是橡胶工业的一大重要问题[27] 。 白炭黑分散剂的主要作用是改善胶料的加工性能 ， 在偶联剂用量很小的情况下能有效减小填料-填料之间的相互作用 ， 显著降低混炼胶的门尼黏度 ， 使白炭黑快速混入 ， 提高混炼效率 ， 改善白炭黑在胶料中的分散程度和分散均匀性 ， 且胶料的物理性能和加工性能及成品的成型性能良好[28] 。 加工助剂主要有以下几种：脂肪酸及其衍生物、表面活性剂类、低分子量聚合物、氟化类和甲基丙烯酸锌盐等 。 但是小分子助剂存在喷霜逸出等问题 ， 近年来很多研究工作者开发出一系列反应性加工助剂 ， 其可以参与橡胶交联反应 ， 能够防止逸出 ， 提高白炭黑分散性 。
4、结语
伴随着国际能源的日渐短缺和人们对环保问题的重视 ， 新能源汽车必将在未来成为主流趋势 ， 因此设计并生产符合新能源汽车要求的轮胎已经是各大轮胎厂的硬性指标 。 在橡胶组分方面要优先选择改性溶聚丁苯橡胶 ， 这样可以达到滚动阻力和抓地性能的平衡；填料方面还是以白炭黑为主 ， 同时选用合适的无机填料进行并用；偶联剂方面可以选用NXT来达到较低的滚动阻力 ， 同时平衡了加工性能；另外一些提高抗撕裂、降低门尼黏度的助剂也是在配方设计时需要考虑的 。
来源：期刊-《橡塑技术与装备》


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