轮胎用白炭黑的环保改性研究进展摘要：随着轮胎领域产品质量的提升和节能环保要求的日益严格，作为一种性能优良、绿色环保的补强剂，白炭黑在轮胎领域的需求大幅增长。白炭黑是一种无定形、无毒的白色纳米粉体填料，又名水合二氧化硅。目前超过一半的白炭黑应用于橡胶领域，其可以有效改善橡胶的强度、粘结性和抗撕裂等性能，比普通炭黑的综合性能更优，是一种性能优越的橡胶补强填料。与普通炭黑相比，白炭黑的粒度更小，比表面积更大，因此白炭黑与橡胶基体能够充分接触，制备得到的硫化橡胶的耐磨性和韧性也更高；但由于白炭黑的内部存在聚硅氧烷成分，表面又存在大量的硅羟基，导致其具有很强的亲水性和表面极性，与橡胶基体的相容性不好，难以均匀分散，影响了橡胶制品的应用性能。关键词：轮胎；白炭黑；环保改性中图分类号：U34文献标识码：A1新型硅烷偶联剂对白炭黑的改性传统的偶联剂的使用虽然可以促进白炭黑更好的发挥补强作用，但也存在不足，如硅烷偶联剂在混炼过程产生乙醇副产物造成环境污染，并使胶料中产生大量气孔影响产品的力学性能等，一系列新型的偶联剂应运而生。德国德固赛公司开发了新型的含硫硅烷偶联剂VP-Si-363，其分子中含有自由巯基。研究表明：用VP-Si-363对白炭黑进行表面改性，白炭黑表面的亲水性羟基被结合从而使其疏水性极大程度提高，且巯基还能促进硅烷和橡胶基体的结合，VP-Si-363的添加比例只需要传统偶联剂的50%就可以达到与之相当的效果；VP-Si-363中的长链取代基不会挥发，与Si69相比VOC排放量和胶料的孔隙率均显著降低，在提高环保性能的同时改善了橡胶的力学性能。美国GE公司推出了NXT系列硅烷偶联剂，它是由巯基硅烷和辛酰基结合制备的硅烷化合物，尤其适用于白炭黑添加量较大的增强橡胶体系。添加了NXT改性剂的胶料与添加传统偶联剂相比，在混炼时胶料的粘度更低而且产生的热量减少，橡胶的混炼工序缩短，改善加工性能的同时减少了有机挥发性物质的排放。新型硅烷偶联剂的使用不仅仅降低了白炭黑在使用过程中VOC气体的排放，而且还可以提升轮胎的综合性能，这为今后偶联剂的发展指明了一个方向。2环氧官能团对白炭黑的改性将橡胶基体环氧化后与白炭黑表面羟基反应，这种环氧开环的白炭黑改性过程，无VOC排放，同时构建了填料与基体间的化学结合，可有效减弱轮胎橡胶材料的滞后效应。SengloyluanK等将环氧化天然橡胶(ENR)和Si69并用，可减少50%的VOC气体排放，且ENR具有比NR更高的阻尼效果，制备的汽车轮胎具有较低的滚动阻力和和较高的抗湿滑性能，符合当前绿色轮胎的制备理念。王彦等将环氧化杜仲胶作为一种改性剂添加至丁苯橡胶(SBR)/白炭黑复合材料中，通过与偶联剂KH-550和大分子界面改性剂三元乙丙橡胶接枝马来酸酐改性剂制备的复合材料进行对比，环氧化杜仲胶改性的SBR/白炭黑复合材料具有更加优异的力学性能、耐磨性及动态力学性能。叶能利用环氧大豆油取代一部分硅烷偶联剂对白炭黑表面进行了隔离型改性，结果表明环氧大豆油和硅烷偶联剂对橡胶复合材料存在协同效应，可使橡胶复合材料的滚动阻力和混炼胶的Payne效能更低，白炭黑的分散性更好，VOC气体排放量明显降低。环氧化官能团可有效减少白炭黑表面改性过程中VOC气体的排放，且制备出的橡胶纳米复合材料具有优异的动态力学性能。但是由于环氧化的橡胶大分子链分子量较大，流动性差，与小分子改性剂相比还存在活性较低等问题，因此还有待进一步研究。3天然产物对白炭黑的改性随着石油等化石资源日益紧张、人们的环保意识逐渐增强、以及传统的改性剂在使用过程中的VOC气体排放问题，寻求生物可再生资源对白炭黑改性成为人们研究的热点。YanXuesong等采用天然可再生的漆酚对白炭黑表面进行修饰，利用漆酚含有的酚羟基和白炭黑表面的硅羟基反应，降低了白炭黑的表面极性，使白炭黑在橡胶基体中具有很好的分散。当其与Si69并用时，复合材料表现出更加优异的动静力学性能，而漆酚与白炭黑的缩聚过程中只产生水，而非挥发性有机化合物乙醇。XuTiwen等通过研究发现，天然橡胶的丙酮提取物(AE)可与白炭黑表面形成化学反应和物理吸附，AE的添加可显著提高复合材料的模量，拉伸强度...