Page 106 - 《橡塑技术与装备》2024年4期

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

新型类石墨烯材料在全钢胎肩垫胶中

的应用研究

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黄鑫 ，谢圣武 ，张勇 ，邓涛 1*
(1. 青岛科技大学 高分子科学与工程学院，山东 青岛 266042 ；
2. 南方石墨研究院（湖南）有限公司，湖南 长沙 410000 ；
3. 利通液压科技有限公司，河南 漯河 462000）

摘要 ： 课题研究了新型类石墨烯材料 SG3-G 在全钢子午线轮胎胎肩垫胶中的应用，通过对 N330 炭黑的替换，考察胶料的加
工性能、物理机械性能、动态生热及热传导性能。结果表明 ： SG3-G 从 0 份增加到 30 份，混炼胶的 t 10 和 t 90 缩短，门尼黏度下
降明显，硫化胶硬度、拉断强度和定伸应力略有下降，扯断伸长率和扯断永久变形增大，撕裂强度下降明显。同时动态生热有所
降低，导热系数增大。
关键词 ： 天然橡胶 ；类石墨烯 ；胎肩垫胶 ；导热 ；动态生热
中图分类号 ： TQ330.61 文章编号 ： 1009-797X(2024)04-0050-04
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2024.04.011

天然橡胶以橡胶烃（聚异戊二烯）为主，具有弹 成团聚，使得其在橡胶基体中分散不均匀，同时，石
性大、定伸应力大、电绝缘性优良、良好的自黏性和 墨表面表现为化学惰性，难以与橡胶界面形成良好的
互黏性、耐磨性好、易加工、自补强等特点 [1~3] 。良 化学结合 [7] ，最终导致补强性能不佳。将石墨片层进
好的综合性能使天然橡胶成为难以替代的基体材料 [4] ， 行剥离成为多层石墨烯结构的新型类石墨烯材料，使
尤其在轮胎领域中。胎肩垫胶是设置在子午线轮胎带 其在橡胶基体中有效分散，增大与橡胶基体的接触面
束层两侧用于保护带束层，保证钢丝带束层平坦，防 积，达到更好的结合效果，可以有效的增加补强效果。
止在行驶过程中带束层产生脱落，同时转移和吸收动 本实验采用的新型类石墨烯材料 SG3-G 是依据
态条件下集中在胎肩部分的应力 [5] ，因此，要求在良 化学热力学原理，在一定温度的水环境下，利用材料
好的耐疲劳性能前提下，较低的滚动阻力以及低生热 的电效应、缺陷结构、层间范德华力特性解离剥离晶
和较快的导热，其对轮胎的使用性能至关重要。 体层，切断材料平面键合力，并且能够以较低的能耗
炭黑是目前橡胶行业使用最多最广泛的补强剂， 进 行 大 量 制 备。 碳 排 放 量 仅 为 炭 黑 碳 排 放 量 的 1/6。
加入橡胶配合体系中，能够使硫化胶的拉伸强度、模 同时采用液相一步法包覆技术，科学解决纳米类石墨
量、耐磨性、抗撕裂强度、抗溶胀性等性能获得较大 烯材料的团聚和在橡胶中的分散关键技术，实现在橡
提高，因此在轮胎、输送带、胶管等制品的制备中扮 胶中的应用。
演着十分重要的角色，但是补强性优异的小粒径、高 本文通过试验以不同的比例替换炭黑 N330，作
结构度的炭黑用于轮胎时有着滚动阻力大、成本高的 为填充补强材料应用于 NR/BR 共混胶中，使其均匀
问题。因此采用价格低廉的新型类石墨烯材料对其进 分散同时考察其硫化特性，力学性能及动态生热性能、
行替代，在有效的降低滚动阻力同时，提高其导热性 导热性能，探究 SG3-G 在全钢胎肩垫胶体系中替代
能。 N330 的可行性。
石墨为完整的六方晶系，片层之间以弱的范德华
[6]
力结合，层距约为 0.34 nm 。橡胶分子链难以进入石 作者简介 ：黄鑫（1998-），男，硕士研究生，主要从事橡
胶共混与改性及热塑性弹性体的制备与性能研究。
墨片层进行良好的结合，石墨与石墨之间反而容易形
收稿日期 ：2022-07-25
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