[科普中国]-可交联增塑剂

可交联增塑剂在聚合物加工过程既有增塑作用又具有交联作用的增塑剂，既可起到增塑作用，高温下又使聚合物发生交联作用。

当前，如何减少矿物油的应用并避免其析出，不仅是制备轮胎，也是其他橡胶配方开发的课题之一。成功开发了一系列分子量范围在5000~70000的液体橡胶。这些由异戊二烯、丁二烯和苯乙烯组成的聚合物，能够被橡胶加工商用以提高产品性能和生产效率。

简介设计的初衷是用来塑化固体橡胶并与之共硫化，即成为一种“反应性增塑剂”或“共交联增塑剂”。目前的市售规格为：均聚型（标准规格）、共聚型以及改性型。能够被应用于广泛的领域，包括橡胶制品（轮胎，传送带）、粘合剂（溶液型、热熔型、胶乳型和光固化型）、汽车/建筑密封胶及其他方面（印刷板材，涂料）。改性规格则可以提供更多的功效。譬如，羧基规格能够提高橡胶与金属的粘结力并能促进填料在基体橡胶中的分散。

增塑剂的应用是橡胶和粘合剂行业的重要方法。一方面，增塑剂被用以降低硬度、改善加工性和减少原料成本；另一方面，产品的机械性能却随着增塑剂用量的增加而下降。此外，由于增塑剂的挥发或析出，经常会导致制品随着时间和染色而产生性能上的变化。而鉴于磷系增塑剂和芳烃油对环境和人体健康的影响，它们的应用已经或将要被管制。1

作为天然橡胶的改性剂在以天然橡胶为基材的配方中，芳烃油的增塑效果要优于石蜡烃油。低分子量的KLR表现出与芳烃油近似的增塑效应；而且，含有可交联增塑剂的配方与采用加工油的配方相比，拉伸性能、伸长率和硬度等性能也得到了保持。

当轮胎在负载汽车重量的同时产生转动，它会反复经历形变与形变恢复的循环，能量也会以热的形式释放出来。这种现象被称为滞后损失，它是能量损耗的主要原因并与滚动阻力的产生相关。在崎岖的道路上刹车和打滑时，轮胎也会发生形变，并相应地消耗能量，意味着滞后损失与轮胎和地面间的摩擦有关。滞后损失主要归因于橡胶组分的粘弹行为。在10Hz测试条件下，-20°C、0°C、25°C和60°C所对应的损耗因子（tanδ）被分别用以表征冰面、湿地面和干燥地面的抓地力以及滚动阻力等性能。

按照标准化的环烷烃油配方，利用高扭矩动态力学分析装置Eplexor（GaboQualimerter Testanlagen GmbH），在静态应变2%和动态应变0.2%的条件下测量了tanδ和储能模量（E’）。含有可交联增塑剂的配方，其tanδ远高于含环烷烃油的配方。因此，虽然这类液体橡胶不能够对降低滚动阻力产生作用，但它们被期冀于改善干燥、湿滑和冬季环境下的抓地力控制。这些现象被认为归于如下原因：可交联增塑剂聚集于碳黑的表面，通过在碳黑和天然橡胶之间形成的键接而抑制了碳黑的增强效果，从而导致E’的降低。可交联增塑剂的滞后损失（tanδ）在碳黑和橡胶的界面区域增加特别多，这是由于该区域存在部分交联的低分子量橡胶，使得橡胶分子链的流动性得到提高。

采用高分子量可交联增塑剂的配方，由于可交联增塑剂与天然橡胶能够共硫化，因此其抽提率与参照样品基本相当。而相比于被完全抽提出来的加工油，分子量略低的可交联增塑剂也只有被部分抽提。抽提实验同样也表明了可交联增塑剂的另一个优点，即不同于加工油，可交联增塑剂不会析出，因此能够长时间保持硫化共混物的弹性。有别于要求燃油经济性的四季胎，对于要求高抓地力和长久弹性的冬季胎，可交联增塑剂的这种性能是合适的。12

在轮胎加工过程中的功效采用4份的可交联增塑剂替代基体橡胶，能够适当地将胶料的混炼次数从4次降至3次。同时，混炼的时间也得以缩短，最终节省了电力消耗。

可交联增塑剂在压延工序中的功效，表面由粗糙变得光滑，而且辊炼收缩有所抑制。在NR/NBR的混合物中，当添加4份的可交联增塑剂以替代NR时，辊炼收缩至少被降低了15%；而在NR/SBR混合物中，亦能体现出高于10%的改善效果。

在挤出工序中，通过保持尺寸的精准度，富含可交联增塑剂的配方实现了高挤出速率和良好的表观。

这对于生产具有足够且稳定粘性的轮胎以及其他橡胶制品而言，是非常有效的。所有的测试配方都给出了初始机械性能的保持率，用以作为该研究的基础。均匀性的提高能够对轮胎许多方面的性能产生贡献。三角胶用高硬度混炼胶的加工性得到改善，这将有助于轮胎的构造。光滑甚至略有些光亮的表面可以改善胎侧的表观，而充分的粘性控制以及辊炼收缩的抑制则是胎体结构的关键。高速挤出性能和胎面成型性能的提高，也满足了现代轮胎制备的需要。2

本词条内容贡献者为:

李晓林 - 教授 - 西南大学