随着橡胶工业的快速发展，预分散体系的需求越来越多，预分散母胶粒是将生胶、少量的油和橡胶助剂等通过混合均匀后造粒而得[1]。预分散母胶粒是根据“绿色轮胎”进行的，绿色轮胎是指环保、节能、安全的产品，绿色轮胎具有低滚动阻力、耗油低、制动距离短、耐磨性好等特性[2,3]。预分散母胶粒即降低了环境的粉尘污染，又降低粉末损失，改善分散速度和分散均匀性，提高了产品的质量及安全性，同时又可以简化操作、降低成本、减少产品损耗、方便运输[4~6]。氧化锌作为活化剂广泛应用于橡胶工业中。氧化锌是超细无机极性粉体，很难快速并均匀的分散在亲油性橡胶中，而且通常用量为3~5份，因此，预分散氧化锌母胶粒是橡胶工业很有潜力的原料[7]。
[收稿日期：2015-9-16
作者简介：张宏泽(1990-)，男，辽宁丹东人，硕士研究生，主要研究方向为橡胶加工工艺及橡胶材料高性能化。
*通讯联系人：王重(1964-)，男，辽宁省丹东市人，理学博士，博士后研究经历，现任沈阳化工大学教授，硕士研究生导师，主要从事橡胶加工工艺及橡胶高性能化的教学与科研工作。
]本文中采用的是实验室自行研制的5种氧化锌预分散母胶粒（ZnO-80，氧化锌粉含量为80%）代替氧化锌粉，加入到NR/SSBR硫化胶胶体系中，研究对硫化胶性能的影响。编号分别为A1,A2,A3,A4,A5[8]。空白试验加入氧化锌粉的编号为A6。
1 实验部分
1.1 实验配方
NR 60份，SSBR 40份，氧化锌粉 5份或ZnO-80 6.25份，硬脂酸 1份，防老剂4010NA 1.5份，古马隆 3份，促进剂CZ 1.5份，N220 50份，白炭黑 10份，芳烃油 10份，Si69 0.8份，硫黄 2份。
1.2 实验原料及仪器设备
本实验所需原料及仪器设备如表1-1和1-2所示
表1-1 实验所用原料
名称 牌号或规格 生产厂家
NR SCR5 海南天然橡胶产业集团股份有限公司
SSBR SSBR2530 中国石化上海分公司
ZnO 间接法 大连金石氧化锌有限公司
ZnO-80 A1、A2、A3、A4、A5 自制
S 工业级 任县工农化工厂
硬脂酸 工业级 市售
防老剂4010NA 工业级 市售
促进剂CZ 工业级 市售
古马隆 工业级 市售
炭黑N220 工业级 市售
白炭黑 沉淀法 通化双龙化工
Si69 -- 上海懋通实业有限公司
芳烃油 工业级 市售
硫黄 工业级 市售
表1-2 实验所用仪器及设备
仪器及设备名称 型号或规格 生产厂家
双辊开放式炼胶机 XK-160 上海双翼橡塑机械有限公司
橡胶无转子硫化仪 GT-M2000-A 台湾高铁科技股份有限公司
平板硫化机 XLB-DQ400×400×2E 青岛环球机械股份有限公司
冲片机 CP-25 上海化工机械四厂
微机控制电子万能试验机 RGL-30A 深圳瑞格尔仪器有限公司
邵尔橡塑硬度计 XHS 营口市材料试验机厂
阿克隆磨耗试验机 GT-7012-A 台湾高铁科技股份有限公司
热空气老化箱 GT-7017-M 台湾高铁科技股份有限公司
曲挠龟裂试验机 GT-7011-D型 台湾高铁科技股份有限公司

1.3 试样制备
开练工艺：

硫化条件：150℃×t90
预分散母胶粒制备工艺：
1.4 性能测试
拉伸性能测试按照GB/T 528-2009执行；老化性能测试按照GB/T 3512-2014执行；屈挠性能测试按照GB/T 13934-2006执行；磨耗性能测试按照GB/T 1689-2014执行；硬度测试按照GB/ T531.1-2008执行。
交联密度测试采用平衡溶胀法进行测定其表观交联密度。其公式如下：

式中：ρr——生胶的密度，ρs——溶剂的密度，α ——配方中生胶的质量分数，Ma——溶胀前试样质量，Mb——溶胀后试样质量。
RPA测试，设置条件如下：
子测试1：硫化，频率1cpm，应变1%，150℃×t90；
子测试2：频率扫描，温度60℃，应变1%，频率1,5,10，50，100,500,1000,2000cpm。
子测试3：应变扫描，温度60℃，频率1cpm，应变0.2,0.5,1,5,10,20%。
子测试4：频率扫描，温度80℃，应变1%，频率1,5,10，50，100,500,1000,2000cpm。
子测试5：应变扫描，温度60℃，频率1cpm，应变0.2,0.5,1,5,10,20%。
2 结果与讨论
2.1 力学性能测试结果
分别使用氧化锌粉与不同ZnO-80胎面胶物理性能和老化性能分别如表2-1和2-2所示。
表2-1 分别使用氧化锌粉与不同ZnO-80胎面胶物理性能对比
项目 A1 A2 A3 A4 A5 A6（空白样)
表观交联密度 0.254 0.28 0.296 0.325 0.348 0.236
拉伸强度/MPa 20.01 20.33 20.10 20.32 20.88 19.17
断裂伸长率/% 566.03 565.35 546.56 539.62 526.07 526.29
300%定伸应力/MPa 9.27 10.06 10.02 10.57 10.66 9.86
邵尔硬度/A 64 66 62 63 66 63
磨耗/cm3·1.61km-1 0.316 0.312 0.29 0.282 0.275 0.343
屈挠/6万次 一级 一级 无现象 四级 无现象 一级
表2-2 分别使用氧化锌粉与不同ZnO-80胎面胶老化后性能对比
项目 A1 A2 A3 A4 A5 A6（空白样)
拉伸强度/MPa 17.24 17.51 17.55 17.81 18.91 16.07
300%定伸应力/MPa 12.73 13.28 11.56 12.79 14.00 12.89
断裂伸长率/% 386.56 389.19 476.33 388.25 399.92 366.46
从表2-1和图2-1可以看出，采用ZnO-80母胶粒后，体系表观交联密度亦普遍有所增加，其中最明显的是A4和A5配方，其胎面胶表观交联密度分别增加了37.71%和47.46%。

图2-1氧化锌粉和不同ZnO-80对NR/SSBR胎面胶表观交联密度影响
2.2 老化前后拉伸性能测试结果
从表2-1和图2-2可以看出，使用A1、A2、A4和A5母胶粒胎面胶的拉伸强度随着交联密度的增加而增加，使用A1、A2、A4和A5母胶粒的胎面胶拉伸强度较空白样分别提高4.38%、6.05%、6%和8.92%。而且老化后，使用ZnO-80的胎面胶体系拉伸强度下降幅度均要低于空白样的下降幅度，使用A1、A2、A3、A4和A5母胶粒的胎面胶拉伸强度分别下降13.84%、13.87%、12.69%、12.35%和9.43%，使用A5母胶粒的胎面胶拉伸强度下降幅度最小，说明ZnO-80对并用胶体系的耐老化性能有积极的影响。

图2-2氧化锌粉和不同ZnO-80对NR/SSBR胎面胶老化前后拉伸强度影响
2.3 磨耗性能及硬度测试结果

图2-3氧化锌粉和不同ZnO-80对SSBR/BR胎面胶磨耗影响
从表2-1和图2-3可以看出，加入了A1、A2、A3、A4和A5母胶粒的胎面胶耐磨耗性能较使用粉料的胎面胶耐磨耗性能好，其磨耗量较空白样相比分别降低7.87%、9.04%、15.45%、17.78%和19.83%。其中A1、A2、A4和A5配方试样的磨耗体积与其表观交联密度趋势相同，这是由于体系交联密度大，键合数多，导致体系结合紧密，耐磨性好；

图2-4氧化锌粉和不同ZnO-80对SSBR/BR胎面胶硬度影响
从表2-1和图2-4可以看出，使用母胶粒对胎面胶的硬度影响不大，基本与空白样相同。
2.4 RPA测试
相关研究[9-11]中用60℃时的tanδ值表征胎面胶的滚动阻力，tanδ值越小滚动阻力越小；用80℃时的tanδ值表征胎面胶的生热情况，tanδ值越小生热越小。
填料的良好分散可以阻止填料粒子在硫化胶中聚集，并使因填料粒子聚集产生破碎所引起的滞后损失减小，这就是所谓的的Payne效应[12]，反映了填料网络随应变的变化被破坏的情况。即在低应变振幅下胶料的Gˊ与应变变化无关，当应变达到一定程度后，Gˊ大幅度下降，当应变振幅继续增大，Gˊ又保持恒定。
由于SSBR具有较低的滚动阻力和良好的抗湿滑性，而且使用A5母胶粒的胎面胶物理性能较为优秀，本实验采用RPA8000型橡胶加工分析仪对其硫化胶进行频率、应变扫描测试。