2024年5月30日发(作者：史晗雨)
730 轮 胎 工 业 2020年第40卷
不同牌号溶聚丁苯橡胶在高性能轮胎
胎面胶中的应用
张 静，黄义钢，张锡熙，孙 钲，王子琪
（青岛双星轮胎工业有限公司，山东 青岛 266400）
摘要：研究4种牌号溶聚丁苯橡胶（SSBR）在高性能轮胎胎面胶中的应用。结果表明：SSBR5251H胶料的门尼粘度
较小，加工性能较好，回弹值最大，耐磨性能最好，滚动阻力最小；与SSBR5251H胶料相比，SSBR5360H和SSBR5271H胶
料的300%定伸应力增大，回弹值减小，耐磨性能下降，SSBR5360H胶料具有最佳的抗湿滑性能，SSBR5271H胶料具有良
好的抗湿滑性能和较低的滚动阻力；SSBR6440H胶料的门尼粘度最大，门尼焦烧时间最短，拉伸强度和撕裂强度最大，耐
磨性能良好，与SSBR5271H胶料相比，其玻璃化温度相同，0 ℃时的损耗因子减小，60 ℃时的损耗因子和压缩疲劳温升
增大，具有较高的滚动阻力和生热。
关键词：溶聚丁苯橡胶；高性能轮胎；胎面胶；抗湿滑性能；滚动阻力；耐磨性能；填料网络
中图分类号：TQ333.1；TQ336.1 文章编号：1006-8171（2020）12-0730-05
文献标志码：A DOI：10.12135/.1006-8171.2020.12.0730
OSID开放科学标识码
(扫码与作者交流)
近年来，汽车行业不断发展，轮胎产品消费
趋势也逐渐向高品质、高性能、绿色环保轮胎升
级
1
。随着欧盟标签法的实施，为应对法规要求和
满足市场需要，各轮胎生产企业对高性能轮胎的
开发越来越重视。高性能轮胎是指在能耗、安全
性以及舒适性方面都更加优良的轮胎产品，主要
指标包括抗湿滑性能、滚动阻力和耐磨性能。研
究表明
2
，每提高1个抗湿滑性能等级，刹车距离可
缩短3～5 m；每提高1个滚动阻力等级，每条轮胎
每5万km可节省17 L汽油，每辆轿车可节省68 L汽
油。高性能轮胎对减少交通事故、提高经济效益
和社会效益具有积极意义。
目前，高性能轮胎胎面胶使用的生胶包括丁
苯橡胶（SBR）、顺丁橡胶（BR）和天然橡胶（NR）。
其中BR的滞后损失小，耐磨性能好，但抗湿滑性能
很差；NR的强度高，加工性能好，但抗湿滑性能差，
二者均无法满足高性能轮胎的性能要求。SBR根
据合成方法分为乳聚丁苯橡胶（ESBR）和溶聚丁
苯橡胶（SSBR），与ESBR相比，SSBR的分子结构
可以控制，分子链中苯乙烯和丁二烯的含量可以
作者简介：张静（1989—），女，山东临沂人，青岛双星轮胎工业
有限公司工程师，硕士，主要从事子午线轮胎配方设计与开发工作。
E
-
：zhangjing@
[]
[]
调节，通过增大分子链中丁二烯的1，2-聚合比例
T
g
可提高其玻璃化温度（），改善抗湿滑性能，同时
又避免了因增大苯乙烯共聚比例而带来的大体积
侧基和高生热
3-4
。另外，SSBR因聚合工艺优势，
具有较窄的相对分子质量分布和较大的相对分子
质量，聚合物中相对分子质量小的成分少，滞后损
失小，应用于轮胎胎面胶配方中胶料的滚动阻力
低，且抗湿滑性能变化不大，更好地平衡了抗湿滑
性能、滚动阻力和耐磨性能，成为开发高性能轮胎
胎面胶的首选胶种。
本工作选取具有不同微观结构的SSBR作为
橡胶基体，并填充高用量高分散性白炭黑，研究不
同牌号SSBR对高性能轮胎胎面胶性能的影响，以
期为高性能轮胎的设计和研发提供参考。
1 实验
1.1 主要原材料
SSBR，牌号SOL5251H，双末端改性，不充
油；牌号SOL5360H，双末端改性，不充油；牌号
SOL5271H，双末端改性，不充油；牌号SOL6440H，
单末端改性，充37.5份环保芳烃油，锦湖石油化
学公司产品。高分散性白炭黑，牌号HD 165MP，
福建正盛无机材料股份有限公司产品。硅烷偶联
[]
第 12 期 张 静等．不同牌号溶聚丁苯橡胶在高性能轮胎胎面胶中的应用 731
剂，威海市和谐硅业有限公司产品。环烷油，牌号
Nytex4700，瑞典尼纳斯公司产品。
1.2 试验配方
SSBR（以干胶计，变牌号） 100，高分散性白
炭黑 80，硅烷偶联剂 12.8，环烷油 37.5，活
化剂 5，防老剂 3，硫黄 1.5，促进剂 4。
1.3 主要设备和仪器
BL-6175-AL型开炼机，宝轮精密检测仪器
有限公司产品；BB-1600IM型密炼机，日本神钢
株式会社产品；XLB-D 500
×
500
×
2型平板硫化
机，湖州东方机械有限公司产品；PREMIER MV型
门尼粘度仪、PREMIER MDR型无转子硫化仪和
RPA2000橡胶加工分析（RPA）仪，美国阿尔法科技
有限公司产品；Instron 5965型万能材料试验机，美
国Instron公司产品；WAH17A型邵尔A型硬度计，
英国Wallace仪器公司产品；Precisa XB220A型自
动比重计和GT-7012-D型DIN磨耗试验机，中国
台湾高铁检测仪器有限公司产品；Digi test Ⅱ型回
弹试验机，德国博锐仪器公司产品；GABOMETER
4000型动态压缩生热试验机和EPLEXOR 500N型
动态热机械分析（DMA）仪，德国耐驰仪器公司产
品；DSC3＋型差示扫描量热（DSC）仪，梅特勒-托
利多公司产品；1260型凝胶渗透色谱，美国安捷伦
公司产品。
1.4 试样制备
1.4.1 混炼工艺
胶料采用两段混炼工艺。一段混炼转子转速
为90 r·min
-1
，密炼机循环水温度为60 ℃，混炼工
艺为：加入SSBR→压压砣20 s→加入70%的白炭
黑和环烷油、硅烷偶联剂和氧化锌→压压砣60 s→
加入30%的白炭黑和环烷油、硬脂酸和防老剂→压
压砣90 s或温度达到150 ℃→提压砣，清扫→压压
砣→150 ℃恒温混炼（自动调整转速）240 s，排
胶，开炼机下片冷却。二段混炼转子转速为40
r·min
-1
，密炼机循环水温度为60 ℃，混炼工艺为：
加入一段混炼胶→压压砣20 s→加入硫黄和促进
剂→压压砣90 s或温度达到105 ℃排胶，开炼机打
卷、打三角包后下片冷却。
1.4.2 硫化工艺
试样硫化温度为161 ℃，2 mm试片和DIN磨耗
试样的硫化时间为20 min，其他试样的硫化时间均
为30 min。
1.5 测试分析
（1）DMA分析。采用拉伸模式，温度扫描试
验条件为：温度范围 －40～80 ℃，升温速率 2
℃·min
-1
，应变 7%±0.25%。
（2）压缩疲劳温升。测试条件为：负荷 25
kg，冲程 4.45 mm，恒温箱温度 55 ℃，测试时
间 25 min。
（3）RPA分析。胶料硫化条件为161 ℃
×
15
min，应变扫描试验条件为：温度 60 ℃，频率 1
Hz，应变范围 0.7%～42%。
（4）胶料其他性能均按照相应的国家标准进
行测试。
2 结果与讨论
2.1 生胶性能
4种牌号SSBR的生胶性能如表1所示。
表1 4种牌号SSBR的生胶性能
项 目
SSBR牌号
5251H5360H5271H6440H
苯乙烯质量分数
1）
0.2100.2850.2100.355
乙烯基质量分数
1）
0.430.410.500.26
T
g
/℃－30－21－24－26
重均相对分子质量
×
10
-4
47.943.845.3110.9
数均相对分子质量
×
10
-4
31.231.133.548.4
相对分子质量分布宽度1.541.411.352.29
注：1）数据来源于SSBR生产厂家。
从表1可以看出：与SSBR5251H相比，
SSBR5360H的苯乙烯质量分数增大0.075，乙烯基
质量分数相近；SSBR5271H的苯乙烯质量分数相
同，乙烯基质量分数增大0.07；SSBR6440H的苯乙
烯质量分数最大，乙烯基质量分数最小。
根据结构决定性能的原理，SSBR5360H
和SSBR5271H的性能主要与SSBR5251H进
行对比，考察苯乙烯和乙烯基含量增大对胶料
动态力学性能的影响。从DSC测试的
T
g
可以
看出：SSBR5251H的
T
g
最低，分子链柔顺性最
好；SSBR5360H的
T
g
最高，分子链柔顺性最差；
SSBR5271H和SSBR6440H的
T
g
相近。后面将对
SSBR5271H和SSBR6440H的性能进行对比，考
察相近
T
g
下不同微观结构对胶料动态力学性能的
影响。
732 轮 胎 工 业 2020年第40卷
从相对分子质量可以看出，SSBR5251H，
SSBR5360H和SSBR5271H的重均相对分子质量
均约为45万，相对分子质量分布较窄，低相对分子
质量组分少，滞后损失小，有利于保持较低的滚动
阻力；SSBR6440H的重均相对分子质量最大，约为
110万，相对分子质量分布略宽，说明SSBR6440H
的生胶强度较大，加工性能稍差。
2.2 硫化特性
4种牌号SSBR胶料的硫化特性如表2所示。
表2 4种牌号SSBR胶料的硫化特性
项 目
SSBR牌号
5251H5360H5271H6440H
门尼粘度
[
ML（1＋4）
100 ℃
]
73737688
门尼焦烧时间
t
5
（127
℃）/min26.5621.0923.1018.55
硫化仪数据（161 ℃）
F
L
/（dN·m）2.862.402.823.89
F
max
/（dN·m）16.0415.6316.2218.51
F
max
－
F
L
/（dN·m）13.1813.2313.4014.62
t
s2
/min3.613.353.492.46
t
10
/min3.062.952.921.79
t
90
/min17.2617.5920.97 16.79
从表2可以看出：SSBR6440H胶料的门尼粘度
最大，这与其相对分子质量大、分子链缠结作用强
有关，其他3个牌号SSBR因相对分子质量较小，门
尼粘度相对较低；SSBR6440H胶料的
F
max
－
F
L
最
大，具有最大的交联密度，这可能与其较强的分子
间缠结作用有关；SSBR6440H胶料的门尼焦烧时
间最短，硫化速度最快，加工安全性稍差。
2.3 物理性能
4种牌号SSBR硫化胶的物理性能如表3所示。
表3 4种牌号SSBR硫化胶的物理性能
项 目
SSBR牌号
5251H5360H5271H6440H
密度/（Mg·m
-
）
3
1.189 1.196 1.187 1.205
邵尔A型硬度/度59595862
100%定伸应力/MPa2.93.13.13.0
300%定伸应力/MPa15.016.916.614.5
拉伸强度/MPa19.218.918.123.2
拉断伸长率/%357327313 429
撕裂强度/（kN·m
-
）
1
33302943
回弹值/% 39263025
DIN磨耗指数
1）
1
注：1）DIN磨耗指数越大，耐磨性能越好。
从表3可以看出，SSBR6440H胶料的硬度最
大，其他3个牌号胶料的硬度相近，这主要是因为
SSBR6440H胶料的门尼粘度大，加工困难，白炭
黑在胶料中的分散性差，形成填料网络，包覆在
填料网络内的橡胶大幅度增大有效填料体积分
数
[
5
]
，导致胶料的硬度最大。与SSBR5251H胶料
相比，SSBR5360H和SSBR5271H胶料的300%定
伸应力增大，拉伸强度相近，回弹值和DIN磨耗
指数减小，说明分子链柔顺性变差，耐磨性能下
降。与SSBR5271H胶料相比，SSBR6440H胶料
的300%定伸应力减小，这与SSBR6440H分子链
为单末端改性，橡胶与填料之间的相互作用较弱，
而SSBR5271H分子链为双末端改性，橡胶与填料
之间的相互作用较强有关，SSBR6440H胶料的拉
伸强度和撕裂强度较高，这是因为其具有最大的
相对分子质量，相对分子质量越大，聚合物强度
越大。
2.4 动态力学性能
4种牌号SSBR硫化胶的动态力学性能如表4
所示，其中tan
δ
为损耗因子，
E
′
为储能模量，
G
′
为剪
切储能模量，
Δ
G
′
为应变0.7%的
G
′
与应变42%的
G
′
之差。
从表4可以看出，在4种SSBR中，SSBR5251H
胶料的
T
g
最低，0 ℃时的tan
δ
最小，说明
SSBR5251H胶料的分子链柔性最好，抗湿滑性能
最差。与SSBR5251H胶料相比，苯乙烯含量增大
的SSBR5360H胶料的
T
g
升高8 ℃，0 ℃时的tan
δ
增
大63%，具有最佳的抗湿滑性能；乙烯基含量增大
表4 4种牌号SSBR硫化胶的动态力学性能
项 目
SSBR牌号
5251H5360H5271H6440H
T
g
/℃－17－9－12－12
tan
δ
max
1.1891.2401.2521.019
0 ℃时
E
′
/MPa12.1719.5314.2826.98
tan
δ
0.5550.9020.7550.722
tan
δ
指数1
60 ℃时
E
′
/MPa4.904.284.505.39
tan
δ
0.0880.0930.0910.101
tan
δ
指数1
压缩疲劳温升/℃20.118.319.021.5
Δ
G
′
/kPa5575354401 152
第 12 期 张 静等．不同牌号溶聚丁苯橡胶在高性能轮胎胎面胶中的应用 733
的SSBR5271H胶料的
T
g
升高5 ℃，0 ℃时的tan
δ
增大36%，抗湿滑性能也明显改善，这表明与乙
烯基含量增大相比，苯乙烯含量的增大更有助于
提高
T
g
，改善胶料的抗湿滑性能。SSBR5271H和
SSBR6440H胶料的
T
g
均为－12 ℃，但SSBR5271H
胶料0 ℃时的tan
δ
比SSBR6440H胶料增大4.6%，
说明SSBR5271H胶料的抗湿滑性能略优于
SSBR6440H胶料。
在滚动阻力方面，与SSBR5251H胶料相
比，SSBR5360H胶料60 ℃时的tan
δ
增大6%，
SSBR5271H胶料增大3%，说明苯乙烯或乙烯基
含量的增大都会使胶料的滚动阻力增大，但与乙
烯基含量增大相比，苯乙烯含量的增大虽更有利
于改善胶料的抗湿滑性能，但也会对滚动阻力产
生更加不良的影响。与SSBR5271H胶料相比，
SSBR6440H胶料60 ℃时的tan
δ
增大11%，说明在
相同的
T
g
下，SSBR6440H具有更高的滚动阻力。
4种SSBR胶料的压缩疲劳温升由低到高依次
为5360H，5271H，5251H，6440H，说明SSBR6440H
胶料的生热较高，这与滚动阻力测试结果一致。
不同牌号SSBR硫化胶的tan
δ
-温度曲线和
G
′
-
应变曲线分别如图1和2所示。
从图1可以看出，SSBR5271H和SSBR6440H
胶料虽然具有相同的
T
g
，但二者的tan
δ
-温度曲
线存在较大差异。SSBR5271H胶料具有更大的
tan
δ
峰值，而tan
δ
峰值大小取决于能自由运动的
有效橡胶分子体积，填料网络效应越小，包容橡
胶越少，则能自由运动的有效橡胶分子体积越
大，tan
δ
峰值越大
[
6
]
。在
T
g
右侧，SSBR5271H胶料
1.4
1.2
1.0
δ
0.8
n
a
t
0.6
0.4
0.2
0
2024年5月30日发(作者：史晗雨)
730 轮 胎 工 业 2020年第40卷
不同牌号溶聚丁苯橡胶在高性能轮胎
胎面胶中的应用
张 静，黄义钢，张锡熙，孙 钲，王子琪
（青岛双星轮胎工业有限公司，山东 青岛 266400）
摘要：研究4种牌号溶聚丁苯橡胶（SSBR）在高性能轮胎胎面胶中的应用。结果表明：SSBR5251H胶料的门尼粘度
较小，加工性能较好，回弹值最大，耐磨性能最好，滚动阻力最小；与SSBR5251H胶料相比，SSBR5360H和SSBR5271H胶
料的300%定伸应力增大，回弹值减小，耐磨性能下降，SSBR5360H胶料具有最佳的抗湿滑性能，SSBR5271H胶料具有良
好的抗湿滑性能和较低的滚动阻力；SSBR6440H胶料的门尼粘度最大，门尼焦烧时间最短，拉伸强度和撕裂强度最大，耐
磨性能良好，与SSBR5271H胶料相比，其玻璃化温度相同，0 ℃时的损耗因子减小，60 ℃时的损耗因子和压缩疲劳温升
增大，具有较高的滚动阻力和生热。
关键词：溶聚丁苯橡胶；高性能轮胎；胎面胶；抗湿滑性能；滚动阻力；耐磨性能；填料网络
中图分类号：TQ333.1；TQ336.1 文章编号：1006-8171（2020）12-0730-05
文献标志码：A DOI：10.12135/.1006-8171.2020.12.0730
OSID开放科学标识码
(扫码与作者交流)
近年来，汽车行业不断发展，轮胎产品消费
趋势也逐渐向高品质、高性能、绿色环保轮胎升
级
1
。随着欧盟标签法的实施，为应对法规要求和
满足市场需要，各轮胎生产企业对高性能轮胎的
开发越来越重视。高性能轮胎是指在能耗、安全
性以及舒适性方面都更加优良的轮胎产品，主要
指标包括抗湿滑性能、滚动阻力和耐磨性能。研
究表明
2
，每提高1个抗湿滑性能等级，刹车距离可
缩短3～5 m；每提高1个滚动阻力等级，每条轮胎
每5万km可节省17 L汽油，每辆轿车可节省68 L汽
油。高性能轮胎对减少交通事故、提高经济效益
和社会效益具有积极意义。
目前，高性能轮胎胎面胶使用的生胶包括丁
苯橡胶（SBR）、顺丁橡胶（BR）和天然橡胶（NR）。
其中BR的滞后损失小，耐磨性能好，但抗湿滑性能
很差；NR的强度高，加工性能好，但抗湿滑性能差，
二者均无法满足高性能轮胎的性能要求。SBR根
据合成方法分为乳聚丁苯橡胶（ESBR）和溶聚丁
苯橡胶（SSBR），与ESBR相比，SSBR的分子结构
可以控制，分子链中苯乙烯和丁二烯的含量可以
作者简介：张静（1989—），女，山东临沂人，青岛双星轮胎工业
有限公司工程师，硕士，主要从事子午线轮胎配方设计与开发工作。
E
-
：zhangjing@
[]
[]
调节，通过增大分子链中丁二烯的1，2-聚合比例
T
g
可提高其玻璃化温度（），改善抗湿滑性能，同时
又避免了因增大苯乙烯共聚比例而带来的大体积
侧基和高生热
3-4
。另外，SSBR因聚合工艺优势，
具有较窄的相对分子质量分布和较大的相对分子
质量，聚合物中相对分子质量小的成分少，滞后损
失小，应用于轮胎胎面胶配方中胶料的滚动阻力
低，且抗湿滑性能变化不大，更好地平衡了抗湿滑
性能、滚动阻力和耐磨性能，成为开发高性能轮胎
胎面胶的首选胶种。
本工作选取具有不同微观结构的SSBR作为
橡胶基体，并填充高用量高分散性白炭黑，研究不
同牌号SSBR对高性能轮胎胎面胶性能的影响，以
期为高性能轮胎的设计和研发提供参考。
1 实验
1.1 主要原材料
SSBR，牌号SOL5251H，双末端改性，不充
油；牌号SOL5360H，双末端改性，不充油；牌号
SOL5271H，双末端改性，不充油；牌号SOL6440H，
单末端改性，充37.5份环保芳烃油，锦湖石油化
学公司产品。高分散性白炭黑，牌号HD 165MP，
福建正盛无机材料股份有限公司产品。硅烷偶联
[]
第 12 期 张 静等．不同牌号溶聚丁苯橡胶在高性能轮胎胎面胶中的应用 731
剂，威海市和谐硅业有限公司产品。环烷油，牌号
Nytex4700，瑞典尼纳斯公司产品。
1.2 试验配方
SSBR（以干胶计，变牌号） 100，高分散性白
炭黑 80，硅烷偶联剂 12.8，环烷油 37.5，活
化剂 5，防老剂 3，硫黄 1.5，促进剂 4。
1.3 主要设备和仪器
BL-6175-AL型开炼机，宝轮精密检测仪器
有限公司产品；BB-1600IM型密炼机，日本神钢
株式会社产品；XLB-D 500
×
500
×
2型平板硫化
机，湖州东方机械有限公司产品；PREMIER MV型
门尼粘度仪、PREMIER MDR型无转子硫化仪和
RPA2000橡胶加工分析（RPA）仪，美国阿尔法科技
有限公司产品；Instron 5965型万能材料试验机，美
国Instron公司产品；WAH17A型邵尔A型硬度计，
英国Wallace仪器公司产品；Precisa XB220A型自
动比重计和GT-7012-D型DIN磨耗试验机，中国
台湾高铁检测仪器有限公司产品；Digi test Ⅱ型回
弹试验机，德国博锐仪器公司产品；GABOMETER
4000型动态压缩生热试验机和EPLEXOR 500N型
动态热机械分析（DMA）仪，德国耐驰仪器公司产
品；DSC3＋型差示扫描量热（DSC）仪，梅特勒-托
利多公司产品；1260型凝胶渗透色谱，美国安捷伦
公司产品。
1.4 试样制备
1.4.1 混炼工艺
胶料采用两段混炼工艺。一段混炼转子转速
为90 r·min
-1
，密炼机循环水温度为60 ℃，混炼工
艺为：加入SSBR→压压砣20 s→加入70%的白炭
黑和环烷油、硅烷偶联剂和氧化锌→压压砣60 s→
加入30%的白炭黑和环烷油、硬脂酸和防老剂→压
压砣90 s或温度达到150 ℃→提压砣，清扫→压压
砣→150 ℃恒温混炼（自动调整转速）240 s，排
胶，开炼机下片冷却。二段混炼转子转速为40
r·min
-1
，密炼机循环水温度为60 ℃，混炼工艺为：
加入一段混炼胶→压压砣20 s→加入硫黄和促进
剂→压压砣90 s或温度达到105 ℃排胶，开炼机打
卷、打三角包后下片冷却。
1.4.2 硫化工艺
试样硫化温度为161 ℃，2 mm试片和DIN磨耗
试样的硫化时间为20 min，其他试样的硫化时间均
为30 min。
1.5 测试分析
（1）DMA分析。采用拉伸模式，温度扫描试
验条件为：温度范围 －40～80 ℃，升温速率 2
℃·min
-1
，应变 7%±0.25%。
（2）压缩疲劳温升。测试条件为：负荷 25
kg，冲程 4.45 mm，恒温箱温度 55 ℃，测试时
间 25 min。
（3）RPA分析。胶料硫化条件为161 ℃
×
15
min，应变扫描试验条件为：温度 60 ℃，频率 1
Hz，应变范围 0.7%～42%。
（4）胶料其他性能均按照相应的国家标准进
行测试。
2 结果与讨论
2.1 生胶性能
4种牌号SSBR的生胶性能如表1所示。
表1 4种牌号SSBR的生胶性能
项 目
SSBR牌号
5251H5360H5271H6440H
苯乙烯质量分数
1）
0.2100.2850.2100.355
乙烯基质量分数
1）
0.430.410.500.26
T
g
/℃－30－21－24－26
重均相对分子质量
×
10
-4
47.943.845.3110.9
数均相对分子质量
×
10
-4
31.231.133.548.4
相对分子质量分布宽度1.541.411.352.29
注：1）数据来源于SSBR生产厂家。
从表1可以看出：与SSBR5251H相比，
SSBR5360H的苯乙烯质量分数增大0.075，乙烯基
质量分数相近；SSBR5271H的苯乙烯质量分数相
同，乙烯基质量分数增大0.07；SSBR6440H的苯乙
烯质量分数最大，乙烯基质量分数最小。
根据结构决定性能的原理，SSBR5360H
和SSBR5271H的性能主要与SSBR5251H进
行对比，考察苯乙烯和乙烯基含量增大对胶料
动态力学性能的影响。从DSC测试的
T
g
可以
看出：SSBR5251H的
T
g
最低，分子链柔顺性最
好；SSBR5360H的
T
g
最高，分子链柔顺性最差；
SSBR5271H和SSBR6440H的
T
g
相近。后面将对
SSBR5271H和SSBR6440H的性能进行对比，考
察相近
T
g
下不同微观结构对胶料动态力学性能的
影响。
732 轮 胎 工 业 2020年第40卷
从相对分子质量可以看出，SSBR5251H，
SSBR5360H和SSBR5271H的重均相对分子质量
均约为45万，相对分子质量分布较窄，低相对分子
质量组分少，滞后损失小，有利于保持较低的滚动
阻力；SSBR6440H的重均相对分子质量最大，约为
110万，相对分子质量分布略宽，说明SSBR6440H
的生胶强度较大，加工性能稍差。
2.2 硫化特性
4种牌号SSBR胶料的硫化特性如表2所示。
表2 4种牌号SSBR胶料的硫化特性
项 目
SSBR牌号
5251H5360H5271H6440H
门尼粘度
[
ML（1＋4）
100 ℃
]
73737688
门尼焦烧时间
t
5
（127
℃）/min26.5621.0923.1018.55
硫化仪数据（161 ℃）
F
L
/（dN·m）2.862.402.823.89
F
max
/（dN·m）16.0415.6316.2218.51
F
max
－
F
L
/（dN·m）13.1813.2313.4014.62
t
s2
/min3.613.353.492.46
t
10
/min3.062.952.921.79
t
90
/min17.2617.5920.97 16.79
从表2可以看出：SSBR6440H胶料的门尼粘度
最大，这与其相对分子质量大、分子链缠结作用强
有关，其他3个牌号SSBR因相对分子质量较小，门
尼粘度相对较低；SSBR6440H胶料的
F
max
－
F
L
最
大，具有最大的交联密度，这可能与其较强的分子
间缠结作用有关；SSBR6440H胶料的门尼焦烧时
间最短，硫化速度最快，加工安全性稍差。
2.3 物理性能
4种牌号SSBR硫化胶的物理性能如表3所示。
表3 4种牌号SSBR硫化胶的物理性能
项 目
SSBR牌号
5251H5360H5271H6440H
密度/（Mg·m
-
）
3
1.189 1.196 1.187 1.205
邵尔A型硬度/度59595862
100%定伸应力/MPa2.93.13.13.0
300%定伸应力/MPa15.016.916.614.5
拉伸强度/MPa19.218.918.123.2
拉断伸长率/%357327313 429
撕裂强度/（kN·m
-
）
1
33302943
回弹值/% 39263025
DIN磨耗指数
1）
1
注：1）DIN磨耗指数越大，耐磨性能越好。
从表3可以看出，SSBR6440H胶料的硬度最
大，其他3个牌号胶料的硬度相近，这主要是因为
SSBR6440H胶料的门尼粘度大，加工困难，白炭
黑在胶料中的分散性差，形成填料网络，包覆在
填料网络内的橡胶大幅度增大有效填料体积分
数
[
5
]
，导致胶料的硬度最大。与SSBR5251H胶料
相比，SSBR5360H和SSBR5271H胶料的300%定
伸应力增大，拉伸强度相近，回弹值和DIN磨耗
指数减小，说明分子链柔顺性变差，耐磨性能下
降。与SSBR5271H胶料相比，SSBR6440H胶料
的300%定伸应力减小，这与SSBR6440H分子链
为单末端改性，橡胶与填料之间的相互作用较弱，
而SSBR5271H分子链为双末端改性，橡胶与填料
之间的相互作用较强有关，SSBR6440H胶料的拉
伸强度和撕裂强度较高，这是因为其具有最大的
相对分子质量，相对分子质量越大，聚合物强度
越大。
2.4 动态力学性能
4种牌号SSBR硫化胶的动态力学性能如表4
所示，其中tan
δ
为损耗因子，
E
′
为储能模量，
G
′
为剪
切储能模量，
Δ
G
′
为应变0.7%的
G
′
与应变42%的
G
′
之差。
从表4可以看出，在4种SSBR中，SSBR5251H
胶料的
T
g
最低，0 ℃时的tan
δ
最小，说明
SSBR5251H胶料的分子链柔性最好，抗湿滑性能
最差。与SSBR5251H胶料相比，苯乙烯含量增大
的SSBR5360H胶料的
T
g
升高8 ℃，0 ℃时的tan
δ
增
大63%，具有最佳的抗湿滑性能；乙烯基含量增大
表4 4种牌号SSBR硫化胶的动态力学性能
项 目
SSBR牌号
5251H5360H5271H6440H
T
g
/℃－17－9－12－12
tan
δ
max
1.1891.2401.2521.019
0 ℃时
E
′
/MPa12.1719.5314.2826.98
tan
δ
0.5550.9020.7550.722
tan
δ
指数1
60 ℃时
E
′
/MPa4.904.284.505.39
tan
δ
0.0880.0930.0910.101
tan
δ
指数1
压缩疲劳温升/℃20.118.319.021.5
Δ
G
′
/kPa5575354401 152
第 12 期 张 静等．不同牌号溶聚丁苯橡胶在高性能轮胎胎面胶中的应用 733
的SSBR5271H胶料的
T
g
升高5 ℃，0 ℃时的tan
δ
增大36%，抗湿滑性能也明显改善，这表明与乙
烯基含量增大相比，苯乙烯含量的增大更有助于
提高
T
g
，改善胶料的抗湿滑性能。SSBR5271H和
SSBR6440H胶料的
T
g
均为－12 ℃，但SSBR5271H
胶料0 ℃时的tan
δ
比SSBR6440H胶料增大4.6%，
说明SSBR5271H胶料的抗湿滑性能略优于
SSBR6440H胶料。
在滚动阻力方面，与SSBR5251H胶料相
比，SSBR5360H胶料60 ℃时的tan
δ
增大6%，
SSBR5271H胶料增大3%，说明苯乙烯或乙烯基
含量的增大都会使胶料的滚动阻力增大，但与乙
烯基含量增大相比，苯乙烯含量的增大虽更有利
于改善胶料的抗湿滑性能，但也会对滚动阻力产
生更加不良的影响。与SSBR5271H胶料相比，
SSBR6440H胶料60 ℃时的tan
δ
增大11%，说明在
相同的
T
g
下，SSBR6440H具有更高的滚动阻力。
4种SSBR胶料的压缩疲劳温升由低到高依次
为5360H，5271H，5251H，6440H，说明SSBR6440H
胶料的生热较高，这与滚动阻力测试结果一致。
不同牌号SSBR硫化胶的tan
δ
-温度曲线和
G
′
-
应变曲线分别如图1和2所示。
从图1可以看出，SSBR5271H和SSBR6440H
胶料虽然具有相同的
T
g
，但二者的tan
δ
-温度曲
线存在较大差异。SSBR5271H胶料具有更大的
tan
δ
峰值，而tan
δ
峰值大小取决于能自由运动的
有效橡胶分子体积，填料网络效应越小，包容橡
胶越少，则能自由运动的有效橡胶分子体积越
大，tan
δ
峰值越大
[
6
]
。在
T
g
右侧，SSBR5271H胶料
1.4
1.2
1.0
δ
0.8
n
a
t
0.6
0.4
0.2
0