Page 131 - 《橡塑技术与装备》2024年9期
P. 131
外文精译 章羽·用改性二氧化硅实现节能生产 ：轮胎行业的解决方案
用传统的二氧化硅，但米其林在 20 世纪 90 年代率先 胶料的补强性能。经过处理的二氧化硅表面涂层可增
为二氧化硅的使用申请专利，将其作为可持续轮胎的 强填料与橡胶基体之间的相互作用，从而提高机械性
一种选择。 能，如拉伸强度、蓄热性、抗撕裂性和耐磨性。与传
2009 年，PPG 推出改性二氧化硅后，滚动阻力 统二氧化硅相比，这可以使橡胶产品更加持久耐用。
降低了 30%，燃油效率提高了近 6%。经过处理的二 此外，使用改性二氧化硅还有助于减少混炼过程
氧化硅的引入保持了传统二氧化硅所提供的牵引力， 中所需的能量。经过预硅烷化处理的二氧化硅有助于
实验室测试表明其耐磨性提高了 10%，从而改善了胎 减少混炼胶料所需的能量，提高混炼过程的整体效率。
面磨损。2015 年，固特异推出了第一款使用改性二氧 这在轮胎制造等应用中尤其有用，因为在这些应用中
化硅制造的轮胎。 需要混炼大量胶料，能耗是一个重要问题。
4 传统轮胎制造中的二氧化硅 6 改性二氧化硅与可持续性 ：案例研究
尽管二氧化硅可降低滚动阻力，并在轮胎的整个 Agilon 高性能二氧化硅使用硅烷偶联剂和其他相
使用寿命期间节省燃料消耗，从而减少了二氧化碳排 容剂进行预混合。硅烷偶联剂和其他相容剂会首先反
放，但它对轮胎制造过程中的能源使用也有重大影响。 应到二氧化硅表面，因此轮胎和工业橡胶生产商无需
轮胎行业普遍知道，在胶料中混炼二氧化硅需要较长 在混炼过程中进行硅烷化反应。由于硅烷已经与二氧
的混炼时间和较高的温度，以提供足够的二氧化硅分 化硅表面共价结合，因此无需在混炼过程中进行原位
散和高效的硅烷化反应。 硅烷化，而且可以减少混炼过程中的能耗。
无定形沉淀二氧化硅由于其低成本和低性能，通 多项研究表明，Agilon 产品在实现节能和提高胶
常用作胶料中的填料。然而，未改性二氧化硅有一定 料性能方面非常有效。例如，Okel 和 Martin 研究了
的局限性，例如在橡胶中的分散性差，这会使其难以 在 NR 胶料中使用 Agilon 二氧化硅（使用不同类型的
掺入胶料中。因此，用传统二氧化硅填充的胶料的制 转子）与未处理的二氧化硅和炭黑相比的节能效果。
造缺点可能包括 ：由于混炼时间延长而导致生产率降 图 1 显示了在使用 Agilon 454G 二氧化硅时，由
低、密炼机能耗增加、密炼机磨损加剧以及挥发性有 于省去了一次混炼过程而节省的能源。研究还发现，
机胶料（VOC）排放增加。为了克服这些局限性，二 使用 Agilon 产品可以改善胶料的机械性能，从而生产
氧化硅可以用各种表面涂层进行处理，以改变其特性。 出更持久耐用的橡胶产品。
经过化学改性处理的二氧化硅可提高其性能。它
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
图 1 天然橡胶胶料的能源使用情况
料性能（尤其是在轮胎生产中）的一种有效方法。
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 ES2.3 软件对混炼曲线进行分析。混炼过程
2024 第 50 卷 ·77·
年
