硅藻土项目

xudongping2012

硅藻土实验项目计划
6 S; u! b7 h- P$ H- G; j1 ~本项目包括两部分内容：
% c2 T( l9 l1 \" V1.比较六种硅藻土及白炭黑对丁腈橡胶的补强效果；
2.将硅藻土与白炭黑用量比例定在1:3，比较各种硅藻土部分替代白炭黑在填料总用量为40、60、80Phr时对丁腈橡胶力学性能的影响。
第一部分：不同牌号硅藻土对丁腈橡胶的补强效果
实验配方及原材料：
表1.实验配方
! g  ?" N( q/ \: F9 ^牌号        SiO2        MW23        FP01        MN4        FP22        MW27        MW01
( U6 \4 s. I6 }+ }: i/ x0 C8 X! zNBR        100        100        100        100        100        100        100
ZnO        8        8        8        8        8        8        8
) @, ]$ z' M6 P: I$ S$ {1 X# @- qSA        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5
1 A. P8 [. N0 ~; A  rS        2        2        2        2        2        2        2
DM        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5
D        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5
硅藻土        0        40        40        40        40        40        40
SiO2        40        0        0        0        0        0        0
NBR: 日本株式会社 JSR 牌号n220s 丙烯腈含量41%；升华硫磺（S） 天津市恒兴化学试剂制造有限公司;氧化锌（ZnO） 津市广成化学试剂有限公司；硬脂酸（SA）天津博迪化工股份有限公司；促进剂DM、D  濮阳蔚林化工有限公司；各类牌号硅藻土  美国一品；白炭黑 德固赛沉淀法白炭黑
硫化特性

图 1不同填料丁腈橡胶的硫化曲线
表2.不同填料对丁腈胶硫化特性的影响数据
牌号        ML
7 l  Y9 p& Q8 v3 J6 x8 y& i: ]! HdN﹒m        MH
dN﹒m        TS1
分：秒        T90
分：秒        VC1
+ W* n1 D. ]. h! j1 U0 ZSIO2        1.9        25.1        4:33        18:26        7.2
& J6 O6 ]" ~  n3 E8 MMW23        1.5        19.0        4:22        17:00        7.9
FP01        1.9        18.8        4:22        17:03        7.9
MN4        2.2        18.7        4:07        15:59        8.4
: O/ K' \2 N0 D+ m/ LFP22        1.5        18.3        3:46        15:39        8.4
MW27        1.0        18.9        4:13        17:33        7.5
* ^$ _8 c. W- l! g) _, q, V( ZMW01        0.9        17.4        4:55        17:42        7.8
根据图1与表2可以看出：
除MW01,所有的硅藻土，硫化时平坦期的最大扭矩值非常接近，然而均小于白炭黑作为填料时的最大扭矩值，是由于白炭黑是纳米级填料，比表面积大，与丁腈橡胶接触面积远远大于硅藻土的接触面积，形成的结合胶较多，因此最大扭矩值大一些。
# \7 y& l, g. g- y; C. m焦烧时间TS1为ML+1Nm扭矩所对应的时间，是能真实反应配方材料对制品焦烧性能的影响，可以看出硅藻土对焦烧性能的影响基本上与白炭黑一致。
以硅藻土作为填料工艺正硫化时间T90稍微短一些，正硫化期曲线斜率VC1稍微大一些，可见硅藻土缩短硫化时间，提高硫化速度，能缩短加工周期，提高生产效率。
% K1 k/ ~% ?5 z4 b! W表3.硅藻土及白炭黑力学性能
填料
牌号        拉伸强度MPa        断裂伸长率%        100%定伸应力MPa        200%定伸应力MPa        300%定伸应力MPa        撕裂强度N/mm        硬度
, n" N2 j& o/ d  j4 n8 _SiO2        22.6        384        3.4        7.9        14.6        43        75
MW-23        12.7        378        3.8        7.6        10.7        42.0        70
FP-01        12.3        323        4.8        8.9        11.7        37.0        70
MN-4        11.7        322        4.5        8.7        11.2        35.4        71
FP-22        11.3          370        4.1        7.8        10.3        36.0        72
MW-27        9.2        433        3.5        5.6        6.8        38.6        70
MW-01        8.8        369        3.4        5.9        7.2        37.5        69
- F7 B8 X) T  T以硅藻土为填料对丁腈橡胶的补强效果远远小于白炭黑的补强效果，所以在丁腈橡胶中，硅藻土不能全部替代白炭黑作为补强填料。不过比较各种硅藻土的补强效果可以发现MW23 > FP01 > MN4 > FP22 > MW27 > MW01。
第二部分：考查硅藻土部分替代白炭黑对丁腈橡胶补强效果的影响
目前实验室存在六种硅藻土，比较了各种硅藻土用量为40份时力学性能，发现补强效果：SiO2 > MW23 > FP01 > MN4 > FP22 > MW27 > MW01。与白炭黑性能比较还有很大差距，前期探索得到部分替代白炭黑能有效地补强，为此我们设计一系列的实验考查填料不同用量，硅藻土部分替代白炭黑的性能。硅藻土与白炭黑的比例定在3:1。
4 _9 Z2 n1 {: a/ I7 d  T4 O        填料量为40份        填料量为60份        填料量为80份
9 l& W6 d( f+ _9 m批号        1        2        3        4        5        6        7        8        9        10        11        12        13        14        15        16        17        18        19        20        21
牌号        SiO2        MW23        FP01        MN4        FP22        MW27        MW01        SiO2        MW23        FP01        MN4        FP22        MW27        MW01        SiO2        MW23        FP01        MN4        FP22        MW27        MW01
NBR        100        100        100        100        100        100        100        100        100        100        100        100        100        100        100        100        100        100        100        100        100
% \* A% y6 ~1 j1 U. v, yZNO        8        8        8        8        8        8        8        8        8        8        8        8        8        8        8        8        8        8        8        8        8
: J( u  ]$ }  W, g) m4 {SA        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5
S        2        2        2        2        2        2        2        2        2        2        2        2        2        2        2        2        2        2        2        2        2
1 P7 _6 z) d% _! oDM        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5        2.5
D        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5        1.5
4 R9 n" G. [7 i' a1 M4 u! I0 u硅土        0        10        10        10        10        10        10        0        15        15        15        15        15        15        0        20        20        20        20        20        20
SiO2        40        30        30        30        30        30        30        60        45        45        45        45        45        45        80        60        60        60        60        60        60
: v  Y5 {& `2 h% N8 s# c6 a! M物理机械性能
" ]1 C( e0 B& t6 t  n拉伸
1 c0 \: A  L9 ^/ }- xMPa        23.5        22.3        21.0        22.1        22.1        20.4        21.3        27.8        23.1        23.8        22.9        21.7        23.1        22.3        28.8        24.3        23.8        25.7        23.9        24.3        24.4
断裂伸长率%        416        414        426        397        398        370        386        330        315        334        310        323        314        309        303        295        311        289        294        283        287
/ |' ?, ?/ P- q5 R100%定伸应力        5.4        3.7        4.6        4.7        4.4        4.6        4.3        9.1        7.6        8.2        7.2        7.5        7.7        7.4        9.9        8.1        7.9        8.4        8.0        8.1        8.0
% j% m! C% l6 |200%定伸应力        8.1        5.3        6.6        7.0        6.5        6.9        6.8        13.2        10.5        11.0        10.2        10.8        11.0        10.7        15.1        12.4        12.1        13.0        12.2        12.3        12.2
6 K9 f, ?8 i- K3 `* P  c300%定伸应力        17.2        11.9        10.2        10.4        9.8        10.2        9.8        23.5        20.1        21.0        18.7        19.0        20.1        19.3        26        —        21.9        —        —        —        —
* f7 e3 a: C# @8 e撕裂
  l' p  T, a, BMPa        57.4        53.3        58.5        58.5        52.5        54.4        57.2        71.6        66.6        64.6        71.1        66.5        65.0        60.0        75.9        80.5        64.7        71.8        60.0        76.9        77.7
邵氏硬度        70        67        71        70        73        73        68        75        81        84        80        85        82        83        93        92        91        90        92        92        91


6 R6 {) g7 m+ ~       
图2.用量为40份时不同填料补强丁腈胶力学性能柱状图
根据上图我们可以看出填料量为40份时，硅藻土部分替代白炭黑得到橡胶制品力学性能稍逊于白炭黑的补强效果，不过性能相差不大。在各类硅藻土中，通过拉伸强度数值可以看出MW23、MN4及FP22补强效果好一些；通过撕裂强度数值发现FP01与MN4的数值稍微大一些，综合考虑填料量为40份时，MN4的补强效果的综合性能比较优越。
       
- a3 }' P% ~- l' w0 F图3.用量为60份时不同填料补强丁腈胶力学性能柱状图
根据图3得出的结论与图2得出的结论基本一致，硅藻土部分替代白炭黑的效果稍微逊于白炭黑补强效果，然而当填料增加到60份时，各硅藻土拉伸强度的数值分别：FP01>MW27>MN4>MW23>MW01>FP22，撕裂强度的数值：MN4>FP22>MW23>MW27>FP01>MW01。通过以上分析，再次证明MN4的补强综合性能比较优越。
当填料量为80份时，硫化胶制品的断裂伸长率小于300，各项力学性能进一步增加，尤其是硬度增加到邵A90度以上，通过分析力学性能的数值，仍得到与填料量为40、60份时一致的规律，MN4MN4的补强综合性能比较优越。

有关系

这个试验还是要花点时间的

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这个实验资料在哪里能看的到完整的