橡膠履帶作為工程機械（如挖掘機、推土機）、特種車輛（如雪地車、軍用裝甲車）的核心行走部件，需在復雜工況（高低溫、泥濘、碎石路面）下長期承受“承載-曲撓-摩擦”循環作用，其低溫性能（尤其低溫曲撓性）直接決定設備在寒冷地區（如零下20℃至零下40℃）的啟動可靠性與使用壽命。低溫環境下，橡膠基材易因分子鏈運動能力下降而變硬、脆化，導致履帶在曲撓過程中出現裂紋、斷裂，或因曲撓阻力過大增加能耗。加氫石油樹脂作為一種新型橡膠增塑-補強改性劑，憑借“低玻璃化轉變溫度（Tg）、與橡膠基材高相容性、耐低溫老化”的特性，可通過調控橡膠分子鏈動態行為與交聯網絡結構，顯著提升橡膠履帶的低溫曲撓性，解決寒冷地區履帶易失效的痛點。

一、橡膠履帶低溫曲撓性失效的核心機制

要理解加氫石油樹脂的改進作用，需先明確橡膠履帶在低溫下曲撓性能下降的根本原因，其本質是低溫環境對橡膠分子鏈運動與交聯網絡的雙重抑制，具體表現為以下三個層面：

（一）橡膠分子鏈低溫凍硬，曲撓阻力劇增

橡膠的高彈性源于分子鏈（如天然橡膠的順式-1,4-聚異戊二烯、丁腈橡膠的丁二烯 - 丙烯腈共聚物）的“柔性鏈段運動”—— 常溫下，分子鏈段可通過旋轉、滑移適應曲撓形變；而低溫下，分子熱運動能量降低，鏈段旋轉受阻，橡膠從“高彈態”向“玻璃態”轉變（轉變溫度即玻璃化轉變溫度Tg）。當環境溫度低于橡膠Tg時，分子鏈幾乎喪失運動能力，橡膠硬度、彈性模量顯著升高（如丁苯橡膠在-20℃時硬度較25℃提升3-4倍），履帶在曲撓過程中需克服極大的內部阻力，易出現“曲撓滯后”（形變無法隨外力及時恢復），甚至因應力集中導致履帶本體開裂。

（二）交聯網絡低溫剛性增強，形變適應性下降

橡膠履帶的力學性能依賴于“分子鏈交聯形成的三維網絡結構”（由硫化劑如硫磺、過氧化物引發交聯反應生成），常溫下交聯點可隨分子鏈段運動發生微位移，為曲撓形變提供緩沖；低溫下，交聯點（如C-C交聯鍵、S-S交聯鍵）的剛性增強，無法隨鏈段運動調整位置，導致交聯網絡從“柔性彈性網絡”變為“剛性脆性網絡”。當履帶承受曲撓應力時，剛性交聯網絡無法分散應力，易在薄弱部位（如履帶花紋根部、履帶節距連接處）形成應力集中，引發微裂紋，長期循環后裂紋擴展為宏觀斷裂。

（三）傳統增塑劑低溫析出或失效，加劇性能劣化

為改善橡膠低溫性能，傳統橡膠履帶配方中常添加石油系增塑劑（如芳烴油、環烷油）或酯類增塑劑（如鄰苯二甲酸二辛酯），其作用是通過 “插入橡膠分子鏈間，削弱分子間作用力”提升鏈段運動能力。但低溫環境下，這類增塑劑存在明顯缺陷：一是芳烴油、環烷油的低溫黏度急劇升高（-30℃時黏度較25℃提升10-20倍），反而阻礙分子鏈運動；二是酯類增塑劑易因低溫結晶析出，失去增塑效果，同時析出的固體顆粒會在橡膠內部形成“應力點”，加速曲撓裂紋的產生。

二、改進低溫曲撓性的核心機制

加氫石油樹脂是由石油裂解副產物（如C5/C9餾分）經聚合、加氫精制而成的低分子量（數均分子量通常為1000-5000）熱塑性樹脂，其分子結構以飽和環烷烴、鏈烷烴為主（雙鍵通過加氫消除），兼具“增塑作用”與“弱補強作用”，可從分子鏈運動、交聯網絡、界面結合三個維度優化橡膠履帶的低溫曲撓性。

（一）降低橡膠基材Tg，激活低溫分子鏈運動

加氫石油樹脂的關鍵優勢在于極低的玻璃化轉變溫度（Tg通常為-40℃至-60℃） ，且分子鏈中不含不飽和雙鍵（加氫后雙鍵轉化率＞99%），與橡膠基材（如丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠）的相容性優異（溶解度參數與橡膠接近，通常為8.5-9.5 (cal/cm³)¹/²）。當加氫石油樹脂作為改性劑加入橡膠配方時（添加量通常為5-15份，以100份橡膠為基準），其分子可均勻分散于橡膠分子鏈間，通過兩種方式降低橡膠Tg：

削弱分子間作用力：加氫石油樹脂分子鏈上的烷基、環烷基基團可插入橡膠分子鏈間，打破橡膠分子間的氫鍵、范德華力，減少鏈段旋轉的阻力；

自身柔性鏈段帶動運動：低溫下，加氫石油樹脂自身的柔性鏈段（如長鏈烷基）仍能保持運動能力，可通過 “鏈段摩擦” 帶動橡膠分子鏈運動，使橡膠在更低溫度下仍能維持高彈態。

例如，在丁苯橡膠（純膠Tg約-50℃，但硫化后Tg升至-30℃）配方中添加10份加氫C5石油樹脂后，硫化橡膠的Tg降至-45℃以下，-30℃時的彈性模量較未添加組降低 40%-50%，分子鏈運動能力顯著提升，曲撓阻力大幅下降 —— 低溫曲撓實驗（-30℃，10萬次往復曲撓）顯示，橡膠的永久形變從25%降至10%以下，無明顯裂紋產生。

（二）調控交聯網絡結構，提升低溫形變適應性

加氫石油樹脂不僅是增塑劑，還能通過“參與交聯反應”或“修飾交聯點”調控橡膠的交聯網絡結構，避免低溫下交聯網絡過度剛性化：

優化交聯密度與交聯點分布：加氫石油樹脂分子鏈末端含少量羥基、羧基等活性基團（聚合過程殘留），可與橡膠硫化體系（如硫磺-促進劑體系）中的促進劑（如次磺酰胺類）發生弱相互作用，抑制局部過度交聯，使交聯密度更均勻（交聯點間距從5-8nm調整為8-12nm）。均勻的交聯網絡可在低溫曲撓時更均勻地分散應力，避免應力集中；

柔化交聯點周圍鏈段：加氫石油樹脂分子可吸附在交聯點（如S-S交聯鍵）周圍，形成“柔性包裹層”，降低交聯點的剛性。低溫下，這包裹層可允許交聯點發生微位移，為橡膠分子鏈的曲撓形變提供緩沖，避免交聯網絡因剛性過強而脆裂。

在順丁橡膠履帶配方中，添加8份加氫C9石油樹脂后，硫化橡膠的交聯密度從3.5×10²⁰個/cm³ 降至2.8×10²⁰個/cm³，且交聯點分布均勻性提升30%。-25℃曲撓實驗顯示，履帶花紋根部的應力集中系數從1.8降至1.2，15萬次曲撓后仍無裂紋，而未添加組在8萬次曲撓后即出現明顯裂紋。

（三）增強橡膠-填料界面結合，抑制低溫界面失效

橡膠履帶配方中通常添加補強填料（如炭黑、白炭黑，添加量20-50份）以提升耐磨性與強度，但低溫下橡膠與填料的界面結合易因分子鏈運動受阻而弱化 —— 填料表面的羥基、羧基與橡膠分子鏈的相互作用減弱，導致界面出現微空隙，曲撓時微空隙擴展為裂紋，加劇性能劣化。

加氫石油樹脂可通過 “界面橋接作用” 增強橡膠與填料的結合：其分子鏈上的極性基團（如羥基）可與填料表面的極性基團形成氫鍵，同時非極性鏈段與橡膠分子鏈相容，形成“橡膠-樹脂-填料”的穩定界面，這界面結構在低溫下仍能保持結合強度，避免界面微空隙產生，例如，在含炭黑的丁腈橡膠配方中添加12份加氫石油樹脂后，-35℃時橡膠與炭黑的界面結合強度較未添加組提升55%，低溫曲撓過程中界面無剝離現象，履帶的耐磨性能與曲撓壽命同步提升（曲撓壽命從10萬次延長至 20 萬次）。

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