異戊橡膠與改性丁苯橡膠并用膠料的制備與研究

江畹蘭 編譯

（華南理工大學材料學院, 廣東 廣州 510641）

不同用途的橡膠，都是以生膠為基礎的復合材料。盡管丁苯橡膠（CKC-30APKM-15）和異戊橡膠（СКИ-3）的共混膠（簾布膠）具有合格的工藝和使用性能，但為了進一步提高簾布膠的質量，目前正努力研究如何以容易得到的原材料加工成新型膠料，用于制備簾布膠。

簾布膠通常應具有高拉伸強度、高彈性、抗多次拉伸變形、耐熱老化、低生熱等性能，并與簾布有較高的粘接強度。簾布層之間的橡膠會隨簾布一起變形，同時，由于相鄰層之間的相互移動還要承受剪切變形。簾布與橡膠的粘接強度應盡可能地提高。這樣，可以降低輪胎生熱，預防簾布分層。此外，簾布膠還參與了簾線及簾布層間負荷的分配，降低作用于簾線上的沖擊力，防止簾線間相互磨損及受潮。

目前，為了改善橡膠的力學性能及提高橡膠與簾布的粘接強度，通常要使用改性劑。對于丁苯橡膠與異戊橡膠的并用膠，通常要使用昂貴且稀缺的間苯二酚-六次甲基四胺絡合物PY-1，它可以提高簾布膠料與輪胎簾布的粘接強度。但在溫度和濕度升高的情況下，并不能保證足夠的穩定性。

有鑒于此，該文作者試圖將異戊橡膠（СКИ-3）與丁苯橡膠（СКС-30 АРКМ-15）的并用膠配方中所用的РУ-1，用齊聚酯——3-氯1，2-環氧丙烷甲基丙烯酸酯（ОМАЭХГ）的合成反應預聚物（PCO）取代之，該預聚物分子中含有醚鍵、氯原子及羥端基。

ОМАЗЭГ是在無水TiCl4、芐基氯及作為共催化劑及分子量調節劑的甲基丙烯酸存在條件下，以陽離子聚合機理合成而得。

合成出來的ОМАЭХГ由于分子量不同而呈淡黃色液體狀物或粘稠物（樹脂狀物），它能溶于苯、二噁烷、丙酮及乙醚，但不溶于水、石油醚、氯仿、四氯化碳及各種醇類，其大分子鏈的末端含有雙鍵及羥基。

用紅外光譜分析了ОМАЭХГ，它具有如下化學結構：

為了改性丁苯橡膠，在實驗中使用了含36%氯的ОМАЭХГ，用量為2～3份（對100份丁苯橡膠）。

與此同時，對丁苯橡膠還進行了機械-化學改性，并制備了異戊橡膠與用ОМАЭХГ改性的丁苯橡膠并用膠。用ОМАЭХГ改性丁苯橡膠，可直接在制備膠料時進行。為此，丁苯橡膠須事先與預聚物混合，然后再加入異戊橡膠，最后加入其他配合劑。試驗膠料在實驗室用煉膠機上制備，混煉溫度25～30 ℃，混煉時間20～25 min，膠料于150 ℃下硫化15 min。

目前，提高簾線-膠粘劑-橡膠體系粘接強度的有效途徑之一，是強化膠粘劑各組分與簾布層橡膠在相界面層上的相互作用，這種強化導致生成牢固的網絡結構。粘接強度通常可用強度指標、撕裂強度、屈撓強度及拉伸強度等表征。

膠料的硫化特性在Monsanto公司出品的振蕩儀上測試，轉子擺動角1°，含分子量為2000及40000的ОМАЭХГ的膠料的性能指標較高。

實驗中還研究了異戊橡膠與用ОМАЭХГ改性的丁苯橡膠并用硫化膠的綜合性能。研究結果表明，與未改性的丁苯橡膠相比，含改性劑的橡膠達到硫化網絡所必需的密度及力學性能指標的速率，較不含改性劑的橡膠要快1倍。

表1列出了膠料配方；表2則列出了硫化膠的力學性能指標。

表1 膠料組成

(表未完)

(表未完)

表2 硫化膠的力學性能指標

研究中，對研制的硫化膠的力學性能及使用性能，與現有的簾布膠料的性能進行了對比。由表2中的數據可以看出，異戊橡膠СКИ-3與用ОМАЭХГ改性的丁苯橡膠СКС-30 АРКМ-15組成的并用硫化膠，其拉伸強度、100%及300%定伸應力、撕裂強度及耐多次壓縮疲勞性能，都較未改性膠料要好。

實驗結果表明，改性膠料的硫化膠與輪胎簾線25KHTC的粘接強度，甚至在超過120 ℃溫度下，仍優于同等條件下試驗的對比膠。這樣，便可以在膠料中不使用昂貴的改性劑РУ-1，縮短硫化時間，減少硫磺用量，為過量的硫磺會對硫化膠性能產生負面影響。

用ОМАЭХГ改性的橡膠，有助于改善聚合物相間的粘合，防止聚合物相間分離，改善相界面區內聚合物的互容性。由于ОМАЭХГ預聚物分子鏈中帶有酯基及氯原子，故可改善改性橡膠的粘合性能，即提高橡膠與輪胎簾布的粘合性，確保在溫度及濕度升高后的粘合穩定性。

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