实心轮胎胎芯胶用RGTR/SMR/BR复合材料的制备与性能

doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1543

化工进展 ›› 2025, Vol. 44 ›› Issue (11): 6488-6496.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1543

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实心轮胎胎芯胶用RGTR/SMR/BR复合材料的制备与性能

徐云慧¹(), 王仕峰², ZAHEER Ul Haq², 李俊荣³, 涂辉¹

^1.徐州工业职业技术学院材料工程学院，江苏徐州 221140
^2.上海交通大学化学化工学院，上海 220240
^3.江苏托普轮胎有限公司，江苏盐城 264400

收稿日期:2024-09-23 修回日期:2024-10-24 出版日期:2025-11-25 发布日期:2025-12-08
通讯作者: 徐云慧
作者简介:徐云慧（1973—），女，教授，博士，研究方向为橡胶绿色循环利用技术及功能橡胶制备及高值化利用。E-mail：1255606218@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金(52173103);江苏省高等学校基础科学（自然科学）研究重大项目(23KJA430015);校级高层次人才科研启动资金(XGY2021EG01)

Preparation and properties of RGTR/SMR/BR composites for solid tire core rubber

XU Yunhui¹(), WANG Shifeng², ZAHEER Ul Haq², LI Junrong³, TU Hui¹

^1.School of Materials Engineering, Xuzhou College of Industrial Technology, Xuzhou 221140, Jiangsu, China
^2.School of Chemistry and Chemical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
^3.Jiangsu Topower Tyre Co. , Ltd. , Yancheng 213300, Jiangsu, China

Received:2024-09-23 Revised:2024-10-24 Online:2025-11-25 Published:2025-12-08
Contact: XU Yunhui

摘要/Abstract

摘要：

将绿色微氧微纳再生胶（micro-oxygen micro-nano reclaimed ground tire rubber，RGTR）加入到马来西亚标准胶/顺丁橡胶（standard Malaysian rubber/cis-polybutadiene rubber，SMR/BR）中，制备了低生热高耐撕裂RGTR/SMR/BR胎芯胶复合材料，研究了RGTR的微观形貌、绿色环保性能；RGTR用量对SMR/BR胎芯胶复合材料的流变性能、硫化特性、力学性能、老化性能、耐撕裂性能和压缩生热性能的影响。结果表明：RGTR粒径为239nm左右，完全符合绿色环保指标要求；添加RGTR复合材料的门尼黏度小于添加轮胎再生胶（tyre reclaimed rubber，TRR）复合材料，流动性提高；RGTR的加入可缩短胎芯胶复合材料的硫化时间，提高硫化效率；虽然复合材料力学性能有所下降，但填充份数小于40时，拉伸强度均大于16MPa，扯断伸长率大于400%，300%定伸应力大于10MPa，扯断永久变形小于25%，各项指标均能满足胎芯胶使用要求；提高了复合材料的耐老化性能；可提高复合材料的耐撕裂性能，当RGTR填充份数小于50时，撕裂强度明显高于添加TRR的复合材料，最高达到99N/mm；还可大大降低复合材料的压缩生热性能，填充份数小于60时，生热温度均低于30℃。

关键词: 微氧微纳再生胶, 胎芯胶, 硫化特性, 力学性能, 压缩生热性能

Abstract:

RGTR/SMR/BR tire core composites with low heat generation and high tear resistance was prepared by adding RGTR into SMR/BR. They were systematically investigated that the micro-morphology and green environmental performance of RGTR and the effects of RGTR dosages on the rheological properties, vulcanization properties, mechanical properties, aging properties, tear resistance and performance of heat generation by compression of SMR/BR tire core composites. The results revealed that the particle size of RGTR was about 239nm and it fully met the requirements of green environmental protection indicators. The Mooney viscosity of RGTR composites was lower than that of TRR composites, which could improve its fluidity. The addition of RGTR could shorten the curing time and improve the curing efficiency of tire core composites. The mechanical properties of RGTR composites decreased, but the tensile strength was more than 16MPa, the elongation at break was more than 400%, the tensile stress at 300% was more than 10MPa and the permanent deformation at break was less than 25% when the dosages was less than 40Phr., All the indexes could meet the requirements of tire core composites. The addition of RGTR could improve the aging resistance of the composites and greatly improve the tear resistance of the composites. When the filling fraction of RGTR was less than 50Phr., the tear strength was significantly higher than that of the composites with TRR up to 99N/mm. The addition of RGTR could greatly reduce the heat generation properties by compression of the composites. When the dosages was less than 60Phr., the heat generation temperature of compression was less than 30℃.

Key words: micro-oxygen micro-nano reclaimed ground tire rubber (RGTR), tire core rubber, vulcanization properties, mechanical properties, performance of heat generation by compression

中图分类号:

TQ336

徐云慧, 王仕峰, ZAHEER Ul Haq, 李俊荣, 涂辉. 实心轮胎胎芯胶用RGTR/SMR/BR复合材料的制备与性能[J]. 化工进展, 2025, 44(11): 6488-6496.

XU Yunhui, WANG Shifeng, ZAHEER Ul Haq, LI Junrong, TU Hui. Preparation and properties of RGTR/SMR/BR composites for solid tire core rubber[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2025, 44(11): 6488-6496.

图/表 12

参考文献 18

[1]	刘显贞, 顾兆磊, 李慧, 等. 液体再生胶在输送带覆盖胶中的应用[J]. 弹性体, 2024, 34(1): 50-56.
	LIU Xianzhen, GU Zhaolei, LI Hui, et al. Application of liquid reclaimed rubber in covering rubber of conveyor belt[J]. China Elastomerics, 2024, 34(1): 50-56.
[2]	骆岐明, 王小萍, 贾德民. 胶粉的改性及其在热塑性弹性体中的应用[J]. 高分子通报, 2022 (2): 10-16.
	LUO Qiming, WANG Xiaoping, JIA Demin. Modification of rubber powder and its application in thermoplastic elastomer[J]. Polymer Bulletin, 2022(2): 10-16.
[3]	赵庆镇. 具有微纳结构的再生胶在轮胎橡胶中的应用[D]. 青岛: 青岛科技大学, 2023.
	ZHAO Qingzhen. Application of reclaimed rubber with micro-nano structure in tire rubber[D]. Qingdao: Qingdao University of Science & Technology, 2023.
[4]	MA Lan, ZHANG Zhen, PENG Zonglin, et al. Dynamic mechanical properties and flexing fatigue resistance of tire sidewall rubber as function of waste tire rubber reclaiming degree[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2021, 138(44): 51290.
[5]	张小萍, 韦帮风, 张航天, 等. 超声波脱硫新工艺制备轮胎胶粉再生胶及其性能研究[J]. 橡塑技术与装备, 2023, 49(6): 18-23.
	ZHANG Xiaoping, WEI Bangfeng, ZHANG Hangtian, et al. Preparation of tire rubber powder recycled rubber by a new process of ultrasonic desulfurization and its performance study[J]. China Rubber/Plastics Technology and Equipment, 2023, 49(6): 18-23.
[6]	马澜, 张震, 彭宗林, 等. 微纳再生胶在轮胎胎侧胶中的应用[J]. 合成橡胶工业, 2022, 45(1): 65-68.
	MA Lan, ZHANG Zhen, PENG Zonglin, et al. Application of micro-nano reclaimed rubber in tire sidewall rubber[J]. China Synthetic Rubber Industry, 2022, 45(1): 65-68.
[7]	吴晓羽. 轮胎橡胶浅度裂解机理的研究[D]. 上海: 上海交通大学, 2017.
	WU Xiaoyu. Study on shallow cracking mechanism of tire rubber[D]. Shanghai: Shanghai Jiao Tong University, 2017.
[8]	赵庆镇, 谢斌, 徐云慧, 等. 微氧再生胶在工程轮胎胎侧胶中的应用[J]. 弹性体, 2023, 33(2): 57-64.
	ZHAO Qingzhen, XIE Bin, XU Yunhui, et al. Application of micro-oxygen reclaimed rubber in OTR tire sidewall[J]. China Elastomerics, 2023, 33(2): 57-64.
[9]	张小萍, ISAYEV Isayevich Avraam, 侯亚合, 等. 螺杆结构对轮胎胶粉超声波脱硫工艺及性能的影响[J]. 合成橡胶工业, 2023, 46(2): 124-129.
	ZHANG Xiaoping, ISAYEV Isayevich Avraam, HOU Yahe, et al. Effect of screw structure on ultrasonic desulfurization process and performance of ground tire rubber[J]. China Synthetic Rubber Industry, 2023, 46(2): 124-129.
[10]	徐文龙, 宫亭亭, 邱海强, 等. 废旧轮胎再生胶在轿车子午线轮胎胎侧胶中的应用[J]. 轮胎工业, 2023, 43(1): 23-25.
	XU Wenlong, GONG Tingting, QIU Haiqiang, et al. Application of reclaimed rubber from waste tires in sidewall compound of passenger car radial tire[J]. China Tire Industry, 2023, 43(1): 23-25.
[11]	张小萍, ISAYEVICH Avraam Isayev, 丛后罗, 等. 超声波振幅对轮胎胶粉超声脱硫工艺及性能的影响[J]. 合成橡胶工业, 2022, 45(3): 201-206.
	ZHANG Xiaoping, ISAYEV Isayevich Avraam, CONG Houluo, et al. Effect of ultrasonic amplitude on ultrasonic desulfurization process and performance of ground tire rubber[J]. China Synthetic Rubber Industry, 2022, 45(3): 201-206.
[12]	李元敬, 苟登峰. 实心轮胎变温硫化工艺的研究[J]. 轮胎工业, 2022, 42(2): 113-116.
	LI Yuanjing, GOU Dengfeng. Study on variable temperature vulcanization process for solid tire[J]. Tire Industry, 2022, 42(2): 113-116.
[13]	游志生, 睢安全. 轻质碳酸钙在充气轮胎轮辋实心轮胎胎芯胶中的应用[J]. 轮胎工业, 2012, 32(3): 160-162.
	YOU Zhisheng, SUI Anquan. Application of light calcium carbonate in core rubber of solid tire for pneumatic tire rim[J]. Tire Industry, 2012, 32(3): 160-162.
[14]	王克成, 罗威. 模量增强剂HMZ在实心轮胎胎芯胶中的应用[J]. 橡胶科技, 2020, 18(6): 325-328.
	WANG Kecheng, LUO Wei. Application of modulus enhancer HMZ in core compound of solid tire[J]. Rubber Science and Technology, 2020, 18(6): 325-328.
[15]	翁国文, 刘琼琼. 橡胶物理机械性能测试[M]. 北京: 化学工业出版社, 2018.
	WENG Guowen, LIU Qiongqiong. Physical and mechanical properties test of rubber[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2018.
[16]	徐聪, 郑鹏, 韩佳赤, 等. 软质炭黑并用在内胎再生胶中增强作用的比较[J]. 弹性体, 2021, 31(6): 23-27.
	XU Cong, ZHENG Peng, HAN Jiachi, et al. Comparison of reinforcing effect of carbon black N550/N660 blend in RIIR/IIR/EPDM/capsule recycled rubber[J]. China Elastomerics, 2021, 31(6): 23-27.
[17]	FORMELA Krzysztof, CYSEWSKA Magdalena, HAPONIUK Józef T. Thermomechanical reclaiming of ground tire rubber via extrusion at low temperature: Efficiency and limits[J]. Journal of Vinyl and Additive Technology, 2016, 22(3): 213-221.
[18]	窦疏威, 许宗超, 孙崇志, 等. 水滑石对轮胎胎侧橡胶复合材料微观形貌与性能的影响[J]. 合成橡胶工业, 2022, 45(4): 285-288.
	DOU Shuwei, XU Zongchao, SUN Chongzhi, et al. Effect of layered double hydroxide on micro morphology and properties of tire sidewall rubber composites[J]. China Synthetic Rubber Industry, 2022, 45(4): 285-288.

测试类别	项目	实测值	方法检出限/mg·kg^-1	标准	单位	结论	备注
化学成分检测	加热减量	0.8	—	1	%	符合
	灰分	9.1	—	10	%	符合
	丙酮抽出物	6.7	—	18	%	符合
欧盟RoHS指令检测	铅（Pb）	62	2	≤1000	mg/kg	符合
	镉（Cd）	N.D.	2	≤100	mg/kg	符合
	汞（Hg）	N.D.	2	≤1000	mg/kg	符合
	六价铬［Cr(Ⅵ)］	N.D.	2	≤1000	mg/kg	符合
	多溴联苯之和（PBB）	N.D.	—	≤1000	mg/kg	符合	为一溴联苯至十联苯每项方法检出限为5mg/kg
	多溴联苯醚之和（PBDE）	N.D.	—	≤1000	mg/kg	符合	为一溴联苯醚至十联苯醚每项方法检出限为5mg/kg
	邻苯二甲酸二丁酯（DBP）	N.D.	30	≤1000	mg/kg	符合
	邻苯二甲酸丁酯苄酯（BBP）	N.D.	30	≤1000	mg/kg	符合
	邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（DEHP）	N.D.	30	≤1000	mg/kg	符合
	邻苯二甲酸二异丁酯（DIBP）	N.D.	30	≤1000	mg/kg	符合
高关注度物质（SVHC）检测	萘	0.278		高关注度物质在再生胶中的质量比小于0.1%	mg/kg	符合	质量之和为 53.719mg/kg，<1000mg/kg
	苊烯	—			mg/kg
	苊	—			mg/kg
	芴	—			mg/kg
	菲	5.58			mg/kg
	蒽	0.501			mg/kg
	荧蒽	7.8			mg/kg
	芘	29			mg/kg
	苯并(a)蒽	N.D.			mg/kg
	䓛	5.48			mg/kg
	苯并(b)荧蒽	2.32			mg/kg
	苯并(k)荧蒽	N.D.			mg/kg
	苯并(a)芘	N.D.			mg/kg
	茚并(1,2,3-cd)芘	N.D.			mg/kg
	二苯并(a,h)蒽	N.D.			mg/kg
	苯并(g,h,i)二萘嵌苯	2.76			mg/kg
	16项PAH总和	0.00537		0.1	%	符合

测试类别	项目	实测值	方法检出限/mg·kg^-1	标准	单位	结论	备注
化学成分检测	加热减量	0.8	—	1	%	符合
	灰分	9.1	—	10	%	符合
	丙酮抽出物	6.7	—	18	%	符合
欧盟RoHS指令检测	铅（Pb）	62	2	≤1000	mg/kg	符合
	镉（Cd）	N.D.	2	≤100	mg/kg	符合
	汞（Hg）	N.D.	2	≤1000	mg/kg	符合
	六价铬［Cr(Ⅵ)］	N.D.	2	≤1000	mg/kg	符合
	多溴联苯之和（PBB）	N.D.	—	≤1000	mg/kg	符合	为一溴联苯至十联苯每项方法检出限为5mg/kg
	多溴联苯醚之和（PBDE）	N.D.	—	≤1000	mg/kg	符合	为一溴联苯醚至十联苯醚每项方法检出限为5mg/kg
	邻苯二甲酸二丁酯（DBP）	N.D.	30	≤1000	mg/kg	符合
	邻苯二甲酸丁酯苄酯（BBP）	N.D.	30	≤1000	mg/kg	符合
	邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（DEHP）	N.D.	30	≤1000	mg/kg	符合
	邻苯二甲酸二异丁酯（DIBP）	N.D.	30	≤1000	mg/kg	符合
高关注度物质（SVHC）检测	萘	0.278		高关注度物质在再生胶中的质量比小于0.1%	mg/kg	符合	质量之和为 53.719mg/kg，<1000mg/kg
	苊烯	—			mg/kg
	苊	—			mg/kg
	芴	—			mg/kg
	菲	5.58			mg/kg
	蒽	0.501			mg/kg
	荧蒽	7.8			mg/kg
	芘	29			mg/kg
	苯并(a)蒽	N.D.			mg/kg
	䓛	5.48			mg/kg
	苯并(b)荧蒽	2.32			mg/kg
	苯并(k)荧蒽	N.D.			mg/kg
	苯并(a)芘	N.D.			mg/kg
	茚并(1,2,3-cd)芘	N.D.			mg/kg
	二苯并(a,h)蒽	N.D.			mg/kg
	苯并(g,h,i)二萘嵌苯	2.76			mg/kg
	16项PAH总和	0.00537		0.1	%	符合

配方	Max.Mooney	M_V Mooney
1#	52.98	40.23
2#	49.17	31.30
3#	46.82	31.19
4#	48.51	31.09
5#	52.51	31.95
6#	53.25	32.22
7#	49.91	31.55
8#	50.89	31.38
9#	52.50	31.48
10#	52.84	31.43
11#	53.63	31.08

配方	Max.Mooney	M_V Mooney
1#	52.98	40.23
2#	49.17	31.30
3#	46.82	31.19
4#	48.51	31.09
5#	52.51	31.95
6#	53.25	32.22
7#	49.91	31.55
8#	50.89	31.38
9#	52.50	31.48
10#	52.84	31.43
11#	53.63	31.08

配方	M_L/dN·m	M_H/dN·m	（M_H-M_L）/dN·m	t₁₀/s	t₉₀/s	t₁₀₀/s
1#	1.11	13.73	12.62	68	195	599
2#	1.10	13.63	12.53	55	168	559
3#	1.08	13.51	12.43	52	167	532
4#	1.08	14.12	13.07	43	150	409
5#	1.15	13.22	12.04	44	146	397
6#	1.15	11.86	10.71	47	146	357
7#	1.16	11.92	10.76	46	150	324
8#	1.14	10.16	9.02	46	158	360
9#	1.18	9.23	8.05	46	170	377
10#	1.16	9.09	7.93	46	178	393
11#	1.08	7.65	6.57	47	180	406

实心轮胎胎芯胶用RGTR/SMR/BR复合材料的制备与性能

Preparation and properties of RGTR/SMR/BR composites for solid tire core rubber

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硬度	66	65	65	67	65	65	64	62	63	61	60
老化后硬度	69	67	69	71	71	71	72	71	72	73	72
老化前后硬度差	3	2	4	4	6	6	8	9	9	12	12
拉伸强度/MPa	18.82	16.82	16.99	16.75	16.58	14.66	14.42	13.42	12.49	12.17	10.75
老化后拉伸强度/MPa	10.34	10.50	10.80	8.77	9.75	8.68	8.29	8.31	8.04	7.09	6.74
老化系数/%	-45	-38	-37	-43	-38	-41	-46	-38	-36	-42	-37
扯断伸长率/%	451.8	437	448	446	436	439	395	316	425	438	324
老化后扯断伸率/%	212.4	229	233	152	187	165	159	180	190	158	192
老化系数/%	-53	-47	-48	-58	-58	-62	-60	-57	-55	-64	-55
300%定伸应力/MPa	11.60	10.48	10.72	12.73	10.44	10.48	9.60	9.54	8.48	8.15	7.53
扯断永久变形率/%	40	24	24	16	20	24	28	32	24	32	24

[1]	王艳芬, 艾洁, 程详, 赵光明, 李英明, 孟祥瑞. PPF增强超细水泥基注浆材料力学性能与作用机制[J]. 化工进展, 2025, 44(9): 5184-5194.
[2]	杨誉淞, 唐健, 李银, 杨斌, 张克宇, 张少泽, 姚耀春, 胡均贤. 电解铜箔微观结构与力学性能影响因素的研究进展[J]. 化工进展, 2025, 44(9): 5043-5054.
[3]	段五华, 孙涛祥, 郑强. 工业规模核用离心萃取器的水力学和传质性能[J]. 化工进展, 2025, 44(7): 3709-3717.
[4]	杜静静, 蒋军, 徐信武, 邵鲁鹏, 徐朝阳, 梅长彤. 不同聚合度对聚乙烯醇成膜过程、膜结构和膜性能的影响[J]. 化工进展, 2025, 44(3): 1588-1598.
[5]	雪冰峰, 张烨, 张世元, 付鹏, 崔喆, 张袁铖, 李鑫, 庞新厂, 赵蔚, 张晓朦, 刘民英. 直接固相聚合法制备聚酰胺PA12T及性能表征[J]. 化工进展, 2025, 44(3): 1559-1569.
[6]	单雪影, 李玲玉, 张濛, 张家傅, 李锦春. 阻燃环氧树脂/低分子聚苯醚材料的制备及性能[J]. 化工进展, 2025, 44(3): 1533-1541.
[7]	冯琬淇, 杨翠平, 郝俊尧, 倪红梅, 赵俭波. 棉浆黑液提取物基木塑复合材料的制备及性能[J]. 化工进展, 2025, 44(3): 1768-1775.
[8]	万凯, 杨卫民, 丁奇胜, 殷荣政, 李好义, 谭晶. 激光辐照碳纤维石墨化均匀性及力学性能[J]. 化工进展, 2025, 44(2): 1025-1032.
[9]	张雨涵, 赵雪淞, 吴秀琳, 张婷, 杨龙凤. 纳米高岭土/环氧树脂复合材料的制备及其分子动力学模拟[J]. 化工进展, 2025, 44(11): 6477-6487.
[10]	万立祥, 崔锦峰, 郭军红, 包雪梅, 杨保平. 聚酰胺酸-聚氨酯嵌段共聚物及其热亚胺化弹性体的制备与性能[J]. 化工进展, 2025, 44(1): 398-406.
[11]	高觊兴, 丁玉梅, 张超, 谭晶, 丁熙, 李好义, 杨卫民. 熔体微分电纺PLA/PCL微纳米纤维膜的制备及其性能[J]. 化工进展, 2024, 43(S1): 457-468.
[12]	楼高波, 姚潇翎, 倪静雯, 傅深渊, 刘丽娜. 离子络合物改性二维云母环氧树脂复合材料的制备及性能[J]. 化工进展, 2024, 43(9): 5142-5156.
[13]	何瑞强, 方敏, 周健夺, 费华, 杨凯. 锂电池热管理用TPE基柔性复合相变材料的研究进展[J]. 化工进展, 2024, 43(6): 3159-3173.
[14]	江安迪, 丁雪兴, 王世鹏, 丁俊华, 力宁. 超临界CO₂干气密封热动力学性能研究进展[J]. 化工进展, 2024, 43(5): 2354-2369.
[15]	王玉周, 陈增, 曹东鑫, 周杰辉, 安旭, 马天琦. 纳米碳酸钙对nano-CaCO₃/PES复合膜结构与性能的影响[J]. 化工进展, 2024, 43(11): 6310-6316.

配方	回弹性/%
1#	36.5
2#	35.5
3#	35
4#	33
5#	32
6#	30
7#	26
8#	27
9#	28
10#	26
11#	27

配方	回弹性/%
1#	36.5
2#	35.5
3#	35
4#	33
5#	32
6#	30
7#	26
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10#	26
11#	27