自1992年米其林公司提出“绿色轮胎”概念之后，白炭黑在轮胎中的应用越来越广泛。与炭黑相比，在保证相同水平耐磨性的前提下，白炭黑能够显著降低轮胎滚动阻力，提升湿地抓着性能，但由于其表面的强极性，在使用过程中颗粒易团聚且与非极性橡胶的相容性很差，导致橡胶制品性能下降，因此了解白炭黑混炼工艺对其有效应用非常重要。
本工作即考察白炭黑橡胶混炼过程中的转速、TCU温度， 排胶温度等工艺条件对白炭黑分散效果的影响，为工厂制备性能良好的白炭黑填充橡胶制品提供帮助。
一、试验部分
1、主要原料
溶聚丁苯橡胶，德国/韩国某企业高分散性白炭黑、硅烷偶联剂及其他助剂，均为国内某化学企业以及白炭黑厂家所生产。
2、密炼机工艺参数
试样制备工艺参数见表1.
3、混炼工艺。
胶料采用两段混炼工艺。一段混炼在1.5L密炼机中进行， 一段混炼TCU/转子转速分别按照实验方案进行设定。
混炼工艺：生胶-1/2炭黑/白炭黑和小料一1/2白炭黑一排胶(135℃~145℃)，混炼时间为300秒。
，一段混炼胶放置2小时后，同样在1.5L型密炼机进行终炼胶混炼。混炼工艺：一段混炼胶→硫黄和促进剂→排胶(95℃一100℃)，混炼时间为120秒，最后在开炼机上薄通打三角包10次，排气下片，最后制得混炼胶。
4、分析与测试
使用DAEKYUNG公司的DRM-100测试门尼粘度、焦烧时间和正硫化时间。用DAEKYUNG公司的DUT-07-1-10电子拉力机测试拉伸性能。在美国阿尔法公司RPA20O0测试混炼胶Payne效应/DOH,
测试条件：温度60℃，频率1Hz,应变0.07。-100%疏化胶的动态性能测试在DMTS(GABO 500N)上测试，测试条件：应变扫描温度为-80℃一70℃，频率10Hz2,动态应变02%，静态应变3%，升温速率5℃min。
二、结果与讨论
1、混炼胶特性及硫化胶物性分析胎面胶物理性能见表2,随着转速和TCU 温度的增加,胶料门尼粘度出现下降变长的趋势,焦烧时间延长,硫化速率变慢。这与白炭黑随着转速和TCU温度的提高分散性进一步改善,橡胶的流动性进一步提高,从而降低了促进剂等硫化体系在橡胶中的密度有关。胶料模量出现下降,拉断仰长率变大,与胶料的硫化速率变慢有一定关系。
2、RPA混炼胶加工特性分析
橡胶填料网络结构随着应变增大而破坏重组，并引起材料模量急剧下降的现象称为Payne效应。该效应被广泛用来衡量填料的网络结构程度，低应变与高应变的储能模量（G＇）之差（ΔG＇）可以反映Payne效应的强弱。不同工艺条件下混炼胶的G＇与应变（e）的关系曲线见图1。
Payne效应原理表明，在小应变条件下，未硫化胶的G＇与填料聚结体附近弱物理键的破坏相关。由于在小应变条件下，填料间作用力首先被破坏，这种作用力越大，G＇就越大，填料分散越差，因此，ΔG＇是填料聚集和网络化程度的度量。图1表明，随着TCU温度升高，RPM提高，胶料的DOH提升，同时胶料的Payne效应降低，说明胶料分散效果更好。
胶料的加工工艺性能可以用未硫化胶在大应变条件下的损耗因子（tan8）表征，tanδ越大，加工工艺性能越好。未硫化胶的tanδ-应变曲线见图3。可以看出，TCU 和转速越高白炭黑胶料的加工性能越好，这与高TCU和高转速下白炭黑硅烷偶联化程度高，胶料分散性好，胶料门尼粘度低有关。
3、动态性能分析
在汽车行进过程中，轮胎每转动一周，橡胶材料就会承受一次变形。由于这种形变导致的能量差（即滞后损失）会以热量的形式被耗散，并转化为滚动阻力，其频率在10~100Hz范围，轮胎正常行驶时胎面温度在50℃~70℃，因此一般选择10Hz、60℃条件下胶料的损耗因子作为胎面胶滚动阻力的评判标准。抗湿滑性相当于10°~10Hz时的能耗，采用WLF方程，将这种振动频率换算成在0℃时10Hz的振动频率下能耗相当，-10℃~10℃条件下胶料的损耗因子越高抗。
温滑性越好。
胎面胶的动态力学性能测试结果见表4，0℃tan＆随着密炼机转速和TCU湿度的提高而变大，60℃tan5出现变小的趋势。方案2的0℃tan＆最大，60℃lanδ最小，tanる数大值也高于其他两个方案，这说明在该混合条件下，白炭黑的分散性最好，填料的网络结构化程度最小。Tg点附垭的tan6最大，这一现象解释如下：动态力学性能温度扫描过程，当材料处于玻璃化转变区时，由于部分橡胶分子链被冻结而导致填料网络结构不容易被破坏，此时能量损耗主要来源于分子链之间内摩擦，较强的填料网络会使得更多聚合物分子链限制在填料网络结构中，这部分被填料网络限制的分子链在聚合物中具有类似填料的性质，由于较强的填料网络结构大大减少了橡胶分子链的分数，故具有最强填料网络结构的参考方案具有最低的Tg峰值。因此，可以通过DMTA温度扫描测试来对橡胶中的填料网络结构化程度进行精细的表征。
DMTA温度扫描曲线见图3．随着密炼机转速和TCU温度的升高，tan＆峰值出现变大的趋势，60℃tan出现变小的趋势，方案2的tam5峰值最大，60℃tam5最小，原因如上。
三、结论
随着密炼机转速和TCU温度的提高，胶料排胶温度提高，混炼胶的Payne效应降低，白炭黑的分散性提高，胶料混炼状态改善，同时胶料的滞后损失降低。为工厂设定密炼工艺提供参考依据，为制备性能良好的白炭黑填充橡胶制品提供帮助。
