Page 45 - 《橡塑智造与节能环保》2024年4期

节能环保新技术与产品

造缺点可能包括：由于混炼时间延长而导致生产率降 NR 胶料中使用 Agilon 二氧化硅（使用不同类型的转
低、密炼机能耗增加、密炼机磨损加剧以及挥发性有 子）与未处理的二氧化硅和炭黑相比的节能效果。
机胶料（VOC）排放增加。为了克服这些局限性， 图1 显示了在使用 Agilon 454G 二氧化硅时，由于
二氧化硅可以用各种表面涂层进行处理，以改变其特 省去了一次混炼过程而节省的能源。研究还发现，使
性。 用 Agilon 产品可以改善胶料的机械性能，从而生产出
经过化学改性处理的二氧化硅可提高其性能。它 更持久耐用的橡胶产品。
们具有独特的表面特性，可以提高胶料的性能，降低
轮胎制造过程中的能耗。它们可用于各种工业应用，
包括涂料、粘合剂、密封剂、塑料和工业橡胶。该行
业历来关注轮胎性能，以实现可持续发展的改进；而
现在，有了 PPG Agilon 高性能二氧化硅等产品，他们
可以专注于生产效率，以实现可持续发展的目标。

5 处理后二氧化硅的优点
在轮胎工业中，经过处理的沉淀二氧化硅（如
PPG Agilon 二氧化硅产品）已成为实现节能和提高胶
料性能（尤其是在轮胎生产中）的一种有效方法。 图1 天然橡胶胶料的能源使用情况
经过处理的二氧化硅可提高与橡胶的相容性，无
PPG 最近进行的一项橡胶混炼研究使用了两种
需在密炼机中进行硅烷化反应，从而有助于降低混炼
二氧化硅：Agilon 400G-D 二氧化硅和 PPG Hi-Sil
过程中的能耗，并改善轮胎性能，包括降低滚动阻力
EZ160G 二氧化硅以及其他胶料成分。混合物在带有
和在轮胎使用寿命期间节省燃料消耗。
啮合转子的 Farrel IM1.5E 密炼机中进行混炼，并使
经过处理的二氧化硅的主要优点之一是能够改善
用 Advise ES 2.3 软件对混炼曲线进行分析。混炼过程
胶料的补强性能。经过处理的二氧化硅表面涂层可增
分为三个阶段，每个阶段的温度、转子速度和填充系
强填料与橡胶基体之间的相互作用，从而提高机械性
数都经过精心选择。每个阶段结束后，胶料在双辊开
能，如拉伸强度、蓄热性、抗撕裂性和耐磨性。与传
炼机上混炼60秒。根据 ASTM 标准，对混炼胶料进
统二氧化硅相比，这可以使橡胶产品更加持久耐用。
行了各种测试，包括邵A硬度、应力/应变特性、动态
此外，使用改性二氧化硅还有助于减少混炼过
特性、回弹、热积聚、永久变形和撕裂强度。研究结
程中所需的能量。经过预硅烷化处理的二氧化硅有助
果为二氧化硅在橡胶混炼中的应用提供了有价值的作
于减少混炼胶料所需的能量，提高混炼过程的整体效
用，有助于提高橡胶产品的质量。
率。这在轮胎制造等应用中尤其有用，因为在这些应
在最近的PPG研究中，该公司展示了经过处理的
用中需要混炼大量胶料，能耗是一个重要问题。
二氧化硅产品如何具有独特的表面特性，从而提高胶
料的补强性能并降低胶料的粘度，从而节约能源并提
6 改性二氧化硅与可持续性：案例研究
高效率。
Agilon 高性能二氧化硅使用硅烷偶联剂和其他相
图2和图3显示了在使用不同填充系数时，第一混
容剂进行预混合。硅烷偶联剂和其他相容剂会首先反
炼阶段混合过程中的柱塞位置。根据密炼机制造商的
应到二氧化硅表面，因此轮胎和工业橡胶生产商无需
建议，第一段混合时间的填充系数应使密炼机柱塞在
在混炼过程中进行硅烷化反应。由于硅烷已经与二氧
混炼时间结束时触底。图2显示，对于使用 PPG Hi-
化硅表面共价结合，因此无需在混炼过程中进行原位
Sil EZ160G 硅胶的混合物，79%的填充系数过高，即
硅烷化，而且可以减少混炼过程中的能耗。
使搅拌6 min后，柱塞也不会触底。图3显示，当使用
多项研究表明，Agilon 产品在实现节能和提高胶
Agilon 400G-D 硅胶时，79% 的填充系数是可能的。
料性能方面非常有效。例如，Okel 和 Martin 研究了在
此外，使用Agilon二氧化硅时，柱塞位置的波动也不

2024年 第4期 总第556期 9