改性剂用量对白炭黑补强天然橡胶性能的影响

作者:王丽;付文;林乐智;赵壮鸿 刊名:弹性体 上传者:刘彩虹

【摘要】通过机械共混法制备了天然橡胶/白炭黑复合材料;研究了不同改性剂用量对天然橡胶/白炭黑性能的影响;利用无转子硫化仪、万能拉力试验机、动态热机分析仪和扫描电子显微镜等对复合材料的硫化性能、物理机械性能、动态力学性能和微观结构进行了分析;结果表明;改性剂的加入对胶料的焦烧时间影响不大;但会使胶料的正硫化时间缩短;改性剂的加入会使硫化胶的tanδ峰向高温偏移;改性剂用量为8份时;硫化胶综合性能最佳;

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橡胶因其具有的高弹性、阻尼减震性等优异性能被广泛应用于轮胎、胶管、胶鞋、胶带和其他领域,橡胶一般需要补强来提升其物理机械性能,从而提升其应用性能。炭黑是橡胶工业中最常见的补强填充剂,但炭黑在应用过程中存在一定的缺点,如污染大、劳动环境差。近些年,欧盟、美国和日本等国家陆续推行了轮胎标签法,该法案对在其本国销售的轮胎滚动阻力、抗湿滑性能、动态生热和胎噪等均提出了要求,因此,许多其他橡胶用补强填充剂相继出现。大量研究表明,相比于炭黑,白炭黑用于轮胎补强时可明显降低轮胎的动态生热和滚动阻力[1]。目前,白炭黑已被应用到丁苯橡胶(SBR)[2]、天然橡胶(NR)[3]、异戊橡胶(IR)[4]、环氧化橡胶(ENR)[5-6]等橡胶的补强中。但白炭黑应用于橡胶工业中时也出现了一些问题:首先,白炭黑粒径小,比表面能高,很难在橡胶基体中均匀分散;其次,白炭黑为极性无机填料,当用于NR、SBR和IR等通用非极性橡胶补强时,会存在热力学相容性差的问题,导致其补强性能不佳。基于此,本文选用硅烷偶联剂Si-69对白炭黑进行改性,系统研究了不同改性剂用量对NR硫化性能、物理机械性能和动态力学性能等的影响。 1 实验部分 1.1 原料 NR:3L标准胶,广州立本橡胶原料贸易公司;SiO2:沉淀法制备,福建远翔化工有限公司;硅烷偶联剂Si-69:工业级,广州龙凯化工有限公司;氧化锌、硬酯酸、微晶蜡、防老剂4010NA、防老剂RD、促进剂DM和硫磺(S)均为市售工业品。 1.2 仪器及设备 转矩流变仪:Polylab OS型,德国HAAKE公司;密炼机:LN-1L型,东莞利拿实业有限公司;平板硫化机:KSH-R100型,东莞市科盛实业有限公司;无转子硫化仪:GT-M3000型,台湾高铁(东莞)有限公司;红外光谱仪(FTIR):8500型,美国Perkin公司;动态热分析仪(DMA):214E型,德国Netzsch公司;扫描电子显微镜(SEM):LEO1530VP型,德国LEO公司。 1.3 基本配方 胶料配方(质量份)为:NR 100;SiO2 50;硬酯酸 2;氧化锌 5;微晶蜡 1;防老剂4010NA 1;防老剂RD 1;促进剂DM 1;S 2;Si-69 变量。 1.4 试样制备 按配方比将NR、SiO2和Si-69投入转矩流变仪,于120 ℃下混合8 min,出料冷却。将上述冷却料、氧化锌、硬酯酸、微晶蜡、防老剂4010NA、防老剂RD、促进剂DM和S依次投入密炼机,密炼12 min后出料。放置24 h后用平板硫化机硫化,硫化条件:硫化温度为150 ℃,硫化压力为16 MPa,硫化时间为正硫化时间(t90)+2 min。 1.5 性能测试 FTIR采用溴化钾压片制样,扫描范围为4 000~400 cm-1,扫描次数为32次;硫化性能按照GB/T 16584—1992进行测试;拉伸性能按照GB/T 528—2009进行测试,拉伸速度为200 mm/min;撕裂性能按照GB/T 529—2008进行测试,试样为直角型;耐磨性能按照GB/T 9867—2008进行测试,选用滚筒磨耗法,结果为试样绝对磨耗质量;屈挠性能按照GB/T 13934—1992进行测试;老化性能按照GB/T 3512—2001进行测试,温度为75 ℃,时间为48 h;交联密度采用甲苯溶胀法进行测试[7]47-48;结合胶含量采用溶剂抽提法进行测试[7]48;DMA分析:测试范围为-70~80 ℃,频率为10 Hz,单悬臂模式;SEM分析:观察面为脆断表面,样品经喷金处理。 2 结果与讨论 2.1 改性剂

参考文献

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