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白炭黑／偶聯(lián)劑補(bǔ)強(qiáng)橡膠的性能研究 - 無(wú)圖版

qianbo8204 --- 2007-04-21 13:46:53

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沉淀法白炭黑作為白色補(bǔ)強(qiáng)填充劑在橡膠工業(yè)中應(yīng)用已有很長(zhǎng)時(shí)間，它可改善膠料的抗崩花掉塊性能，提高橡膠材料與織物和鋼絲簾布的粘合性能。與具有相同硬度和耐磨性的炭黑填充膠相比，填充白炭黑可提高胎面膠的抗裂口增長(zhǎng)性和撕裂強(qiáng)度，但白炭黑不能完全替代炭黑，其主要原因是填充膠的硫化特性和加工性能不佳，且硫化膠的物理性能較低，這是由于其較弱的聚合物一填料相互作用和較強(qiáng)的填料一填料相互作用所致，二者都與白炭黑的化學(xué)性質(zhì)和表面物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。
白炭黑填充膠的門尼粘度大于炭黑填充膠，這通常是與填料在聚合物母體中的絮凝程度有關(guān)。將白炭黑填料網(wǎng)絡(luò)化程度降至最低，以獲得較好的加工性能和物理性能，從熱力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)可考慮采取以下兩條途徑：①改變聚合物體系，以提高白炭黑與聚合物的親和力；②對(duì)白炭黑表面改性，以提高與給定聚合物的相容性。加入偶聯(lián)劑可作為進(jìn)一步增強(qiáng)聚合物與白炭黑之間相結(jié)合的手段，同時(shí)可改善白炭黑填充膠的加工性能。因此研究白炭黑和偶聯(lián)劑用量與膠料性能之間的關(guān)系對(duì)擴(kuò)大白炭黑在橡膠行業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1 實(shí)驗(yàn)
1．1 原材料
NR，1 標(biāo)準(zhǔn)膠，海南農(nóng)墾橡膠公司產(chǎn)品；高耐磨炭黑N330，青島德固薩化學(xué)有限公司產(chǎn)品；白炭黑，牌號(hào)ZEOSIL 155，羅地亞白炭黑青島有限公司產(chǎn)品；鈦酸酯偶聯(lián)劑(牌號(hào)NDZ-101)和多硫硅烷偶聯(lián)劑Si69，南京曙光化工總廠產(chǎn)品；其它配合劑均為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
1．2 儀器與設(shè)備
AI-7000S型電子拉力機(jī)、GT—M2000-A型硫化儀和GT-7012-D型DIN磨耗機(jī)，(臺(tái)灣)高鐵檢測(cè)儀器有限公司產(chǎn)品；EK-2000M 型門尼粘度計(jì)，臺(tái)灣優(yōu)肯科技股份有限公司產(chǎn)品；YS-25型壓縮疲勞試驗(yàn)機(jī)，上�；C(jī)械四廠產(chǎn)品。
1．3 性能測(cè)試
各項(xiàng)性能均按相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。
2 結(jié)果與討論
2．1 偶聯(lián)劑改性白炭黑對(duì)NR／BR膠料性能的影響
偶聯(lián)劑改性白炭黑對(duì)NR／BR膠料性能的影響如表1所示。
偶聯(lián)劑改性白炭黑對(duì)NR／BR膠料性能的影響如表1所示。
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從表1可以看出，與1#配方膠料相比，2#配方膠料的門尼粘度明顯增大，300 定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度減小；3#配方膠料的物理性能較2#配方雖有所改善，但補(bǔ)強(qiáng)效果不顯著；4#配方膠料的物理性能均接近或稍優(yōu)于1#配方膠料，尤其是硫化膠的撕裂強(qiáng)度提高，壓縮生熱下降，這對(duì)研究低滾動(dòng)阻力輪胎膠料具有重要的意義 。對(duì)比3#和4#配方膠料可見(jiàn)，硅烷偶聯(lián)劑Si69改性白炭黑的綜合效果優(yōu)于鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-101，這是由于硅烷偶聯(lián)劑是與橡膠大分子發(fā)生反應(yīng)，而鈦酸酯偶聯(lián)劑是與橡膠分子鏈發(fā)生纏繞，在外力作用下能自由伸縮，因此硅烷偶聯(lián)劑的補(bǔ)強(qiáng)效果優(yōu)于鈦酸酯偶聯(lián)劑。
2．2 炭黑N330／白炭黑／硅烷偶聯(lián)劑Si69并用對(duì)NR膠料性能的影響
以白炭黑／炭黑N330并用比和硅烷偶聯(lián)劑Si69作為兩個(gè)配方因子，分別研究它們與膠料各項(xiàng)性能指標(biāo)之間的關(guān)系。第一變量因子X(jué) 取-1，0和1水平，分別代表炭黑N330／白炭黑并用比50／0，25／25和0／50；第二變量因子X(jué)2取-1，0和1水平，分別代表硅烷偶聯(lián)劑Si69用量0，2．5和5份。試驗(yàn)安排及配方設(shè)計(jì)如表2所示，膠料性能的試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。
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從表2中的1～3號(hào)配方可以看出，在未填充白炭黑的NR膠料中，加入硅烷偶聯(lián)劑Si69對(duì)NR硫化膠的物理性能影響不大，但明顯地延長(zhǎng)了膠料的焦燒時(shí)間和正硫化時(shí)間；從4～9號(hào)配方可以看出，在填充白炭黑的NR膠料中，隨著硅烷偶聯(lián)劑Si69用量的增大，NR硫化膠的定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度均增大，耐磨性提高，壓縮疲勞溫升下降。對(duì)比1，4和7號(hào)配方可見(jiàn)，隨著白炭黑用量的增大，NR膠料的加工性能和物理性能均呈劣化趨勢(shì)；對(duì)比2，5和8號(hào)配方可見(jiàn)，當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑Si69用量為補(bǔ)強(qiáng)劑用量的5 時(shí)，隨著白炭黑用量的增大，NR膠料的加工性能和物理性能均略有下降，但分別較1，4和7號(hào)配方膠料有所改善；對(duì)比3，6和9號(hào)配方可見(jiàn)，當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑Si69用量為補(bǔ)強(qiáng)劑用量的10 時(shí)，隨著白炭黑用量的增大，NR膠料的加工性能有所下降，但主要物理性能均有所提高，尤其是撕裂強(qiáng)度增大，壓縮疲勞溫升降低。
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2．3 炭黑N330／白炭黑并用比和硅烷偶聯(lián)劑
Si69用量與NR膠料性能的回歸方程式大量的配方實(shí)踐表明，膠料的各項(xiàng)性能和配方因子之間呈高度相關(guān)性，該相關(guān)性通常采用多項(xiàng)式回歸模型描述：


3 結(jié)論
(1)在炭黑N330／白炭黑填充NR／BR膠料中加入偶聯(lián)劑，能夠改善膠料的物理性能，其中硅烷偶聯(lián)劑Si69對(duì)白炭黑的改性效果優(yōu)于鈦酸酯偶聯(lián)劑。
(2)在炭黑N330／白炭黑填充NR膠料中加入硅烷偶聯(lián)劑Si69，可明顯提高膠料的撕裂強(qiáng)度，降低膠料的壓縮生熱；硅烷偶聯(lián)劑Si69在NR膠料中的用量以補(bǔ)強(qiáng)劑用量的5 ～10 為宜。
(3)建立的數(shù)學(xué)模型能較好地描述白炭黑／硅烷偶聯(lián)劑Si69補(bǔ)強(qiáng)NR膠料的各項(xiàng)性能，為預(yù)測(cè)膠料性能及優(yōu)化配方提供了理論依據(jù)
寶源電工 --- 2011-03-22 10:41:10

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搞研究的呀
-- 結(jié)束 --