顺丁橡胶系并用胶具有高耐磨性的原因

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1、万方数据第36卷第1期世界橡胶工业V01．36No．1：11—17兰QQ2生!旦里2￡!堕垦坠b坠曼!!翌垒坚!!盟』璺里：圣QQ竺顺丁橡胶系并用胶具有高耐磨性的原因江畹兰(华南理工大学材料学院高分子系，广东广州510641)编译摘要：顺丁橡胶cKjI(SKD)并用胶的高耐磨性是与橡胶分子链的高有规立构性、活动性和线性及高顺式1，4一链段含量有关的，并且与橡胶具有较高的热氧稳定性、与活性炭黑生成迅速松弛的高动态刚度的结构、低摩擦系数和耐疲劳等综合性能作用有关。关键词：顺丁橡胶CK／I并用胶；橡胶耐磨性；橡胶有

2、规立构性；橡胶．炭黑界面反应；“活”性共聚物中图分类号：TQ333．2文献标识码：B文章编号：1671-8232(2009)014)0114)70前言耐磨性是与轮胎行驶里程直接相关的重要指标，提高胎面的耐磨性可减小胎面的厚度，从而影响轮胎的滚动阻力。含有规立构顺丁橡胶的胎面胶具有高耐磨性已是广为人知的事。虽然已有许多论著研究弹性体磨耗的机理，但1961年后，有关其耐磨的原理则很少见诸文献报导。而研究这一问题对了解耐磨耗机理、改善现有轮胎的耐磨性及制定新型耐磨橡胶具有极大的理论和实际意义。本文试图综述研究文献中

3、已有阐述的某些决定弹性体耐磨性的因素和机制。首先必须强调：只有含活性填料的顺丁橡胶才具有高耐磨性。未填充的顺丁橡胶在室温和升高温度时，其耐磨性接近或低于天然橡胶和丁苯橡胶硫化胶¨’21。图l示出的结果对此作出了进一步的说明。根据近代确认的观点p“，轮胎在A级道路上的磨耗是由疲劳机制及磨损机制组成。许多研究表明：在微粗糙干表面的道路上，滑动摩擦是按预定应力规程进行的，在此规程中滞后损耗可用损耗柔顺度K／E2表征。1玻璃化温度粘弹性的影响上世纪50年代末、60年代初的研究即已编译者简介：江畹兰(1934一)，女，

4、湖北省仙桃市人。1960年毕业于前苏联莫斯科罗蒙诺索夫精细化工学院。现任华南理工大学教授，从事聚合物结构与变化的研究。指出：cK且橡胶的高耐磨特性是与其低玻璃化温度(T。)密切相关的。随后的研究进一步表明，橡胶的耐磨性是随其T。的下降而增高的(见图2)。也有一种设想认为：磨损是一种高速过程，由此，在一40oC到一60oc的温度范围内高损耗模量和高相对滞后性能有利于提高耐磨性。Veith曾证实口’41：天然橡胶、丁苯橡胶及其与顺丁橡胶并用胶的胎面胶的耐磨性与生胶的玻璃化温度有关，试验是在各种路面和不同季节进行的

5、。Veith得出结论：玻璃化温度，与空气温度和路面结构一样，是决定轮胎磨耗的关键因素之一。然而，对于未填充的橡胶来说，并未发现磨耗与T。之间的相关规律。低T。的cK且未填充硫化胶并不比T。较高的天然橡胶及丁苯橡胶的耐磨性好(见图1及表1)。图1不同橡胶的磨耗强度与摩擦功率的关系：1。1’·异戊橡胶CKH-3；2，2'-顺丁橡胶CK且。含90％1．4．顺式链节(。钛”催化剂的)；3，3'-CKJI·含98％1。4顺式链节．实线·100份生胶填充50份填料；虚线-未填充胶料万方数据·12·世界橡胶工业表1轮胎用橡

6、胶的玻璃化温度和耐磨性橡胶磨耗／m3／TJ生胶Ti／。C100份生胶填充未填50份N330炭黑充胶注：在米尔·l试验机上的磨耗条件为：负荷44．1N，20。C对填充胶的摩擦力为29．4N，摩擦功率I．66±0．12W，未填充胶--19．6N及1．134-0．IW160140120100806040—110—100．90一80—70—60—120一100—80—60—60-20玻璃化温度／℃lI已I’注瞿一100--90—80一"／0—60—50-40—30％／℃B6图2玻璃化温度的影响：a-按磨耗指数IA的耐

7、磨性(顺丁、丁苯及其并用胶)6-按皮克法的耐磨性(含不同I。2乙烯链节的丁二烯橡胶)B-按德国工业标准a的耐磨性I顺丁胶、乳聚丁二烯与不同苯乙烯含量的乳聚丁苯胶，填充有50份N339炭黑)．r·对Nd丁二烯橡胶(·)、T．丁二烯橡胶(▲)异戊橡胶CKA-3(x)。丁苯橡胶CKMC-30APKM-15(一)，含3．4链段48一韶％的异戊橡胶(◆)(含50份N330炭黑)2摩擦系数玻璃化温度低的橡胶，其摩擦系数斗较小。这是因为在摩擦接触时分子链的高度活动性和高速率的松弛过程所致。另外一些研究者发现：不同橡胶的磨耗

8、随摩擦系数的增大而增加，当“高于某些“临界”值(随摩擦条件不同p。。>1．05—1．3)时，在橡胶表面可观察到梳状物的生成，并且磨耗迅速提高1．5—2个数量级(图3)。{≥辜晷驻瓣)j6{盥厍摄系效图3不同生胶制备的胎面胶试样的磨耗指标与摩擦系数的依赖关系(试验在花纹金属表面进行。负荷为63kPaJ：1一顺丁橡胶EUROPrenc1712；2一丁钠橡胶SKB；3-丁基橡胶；4-丁二烯橡胶EUROPr