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补强剂Si69对胶料性能的影响) r) Q0 G! g+ h1 p& E9 |5 h
s( l" e' w" c! @) {! y
众所周知,大量填充硅酸或硅酸盐类胶料的硫化速度大为降低。对此,必须在胶料中填加二甘醇或三乙醇胺等活化剂,而且应填加硅烷偶联剂,以增加白炭黑、陶土等填料与橡胶界面层的作用。但活化剂、偶联剂在胶料中的作用单一。而且Si69、Si230等多硫化有机硅烷类化合物则具多功能性。既是补强剂,又是偶联剂,甚至还有软化剂作用。
1 C% _0 f0 q% s! ]) t6 E: ] Y 我厂生产的白色、棕色胶辊,因胶料填充大量白炭黑(90份以上)后,虽用活化剂、偶联剂,但胶料的硫化速度、工艺性能和力学性能均不理想。特别是填充量大时,混炼时硬度高、易碎、生热大、设备负荷大,混炼胶的门尼粘度高、自粘性差、成型工艺困难。为此,我们进行了新型补强剂Si69胶料性能的研究试验。试验证明,胶辊胶料填加Si69后,门尼粘度下降50%;在胶辊硬度不变情况下胶料的力学性能大大提高;胶料混炼工艺、成型工艺也大为改善。试验证明,补强剂Si69不仅有活化剂、硅烷偶联剂的作用,还具有交联剂、软化剂和补强剂的作用。" p# U% N. T7 n4 s
1. 补强剂Si69的物化性能
0 p6 {# v/ v- l( P9 G; q& w, M( DSi69是一种淡黄色微有乙醇气味无毒的液体。化学名称为:四硫化双三乙氧基丙基硅烷。分子式为:(H5C2O)3-Si-(CH2)3-S-S-S-S-(CH2)3-Si-(O C2 H5)3。分子量:537.4。沸点(1030毫巴):250℃以上分解。凝固点:-80℃,闪点:218℃。密度(20℃):1.074。粘度(20℃):11.4厘泊。ph值:7~8。溶于乙醇、酮类、苯、乙腈、二甲替甲酰胺、二甲亚砜、氯化烃和水。总硫量最小为22%,硫、多硫化合物最小为9.5%。
9 |1 G$ p" M* r. }2.补强剂Si69对胶料性能的影响
- T4 e# Z3 w) n9 }9 R( h为比较性能,进行了Si69的空白和变量试验。配方为:烟片胶30,2003丁苯胶70,硬脂酸3,氧化锌5,防老剂MSI,松香3,白矿油4,钛白15,立德粉10,白炭黑(VN3)80,促进剂CH1.5,促进剂DM1.0,二甘醇4,石蜡3,Si69变量。变量情况及性能如表1。4 v5 y3 S3 a$ z% d% U8 A
表1 Si69用量对胶料性能的影响* q& Y' g: p1 b# ]* B5 x
用量,份
/ [7 p) l7 r4 w' q# l性能 0 1 2 3 4
% b0 z! I, E) u, v7 x, q8 y3 t% _4 z门尼焦烧 太硬 - 12′20″ - 6′45″4 e: W$ f& o' o* C
初始粘度 太硬 - 140 - 919 k) x& l3 r9 `; }6 T. ]) h% e
最低粘度 太硬 - 74 - 68
3 i* a4 C. A- Q+ M) X5 \- b硬度(邵尔A),度 94 94 92 94 92
7 e B2 {4 I: O% b2 ^扯断伸长度,% 560 388 228 207 236% q7 u) u: J' h4 E# h7 _& v I
扯断强度,公斤/厘米2 108 148 142 139 146
( }; N& L, j/ a5 @永久变形,% 76 30.7 11.3 14 12
, L W+ m% S4 U, Y磨耗,厘米3/1.61公里 0.24 0.20 0.13 0.18 0.12
! e- r8 {+ v& d9 B% u$ w 用3份KH550偶联剂胶料的综合性能比用2份的好,但t10短。偶联剂的添加工艺对胶料性能有影响,对硫黄、低硫、高效硫化体系胶料,在填料全部加完后加入效果较好,对DCP体系则宜在填料加入前加入。( v* Q8 n, d2 u! w4 Q% r
试验表明,与空白试验对比,填加Si69胶料的扯断强度大大提高,扯断永久变形、磨耗量则明显降低,其中扯断永久变形降低更为突出。由伸长率、永久变形的降低可见,含有Si69胶料的交联密度高,是Si69交联作用的体现。含补强剂Si69胶料门尼粘度明显降低和胶料自粘性的改善,对解决因大量填充白炭黑胶料混炼困难、负荷大、成型困难等问题有很大意义。用4份Si69胶料的门尼焦烧时间比使用2份的快一倍,说明Si69有加速硫化的作用。Si69用量对胶料性能的影响很大,一般可按Si69:促进剂:硫黄的克分子量比为:1:1:1计算。在白色90度橡胶辊胶料(白炭黑用量80份以上)中,Si69用量在3~4份时混炼胶、硫化胶性能都较满意。2 M, ~% H) ]. U% h( t# Q
3.加料顺序对Si69在胶料内作用的影响。: _: U2 Z0 x" U* B( o. S/ ~' T
Si69是一种高活性的橡胶补强剂,混炼过程中,Si69的乙氧基与白炭黑表面的硅烷醇基产生化学反应;带有羟基或伯、仲、叔氨基的橡胶配合剂易与Si69的乙氧基发生反应,从而有干扰作用,因此,这类橡胶配合剂应在白炭黑、Si69完全混合均匀后加入。氧化锌、硬脂酸应先加。各种促进剂可与Si69的多硫基反应,应在Si69和白炭黑完全分散均匀后的最后阶段加入。因此,不同加料顺序对Si69在胶料中发挥作用是不同的(表2)。
0 |5 ]* V! ~# f$ \4 }表2 加料顺序对含Si69胶料性能的影响3 F7 M" R5 M" n( s: M0 D0 ~5 r
性能
) ]; c& p* d4 t# v% K加料方法 硬 度. @. n" _% X% @
(邵尔A) 扯断强度* D3 w6 t. x, x/ C! [
公斤/厘米2 扯断伸长率% 永久变形) s# G: } T" O8 w! B5 D# P& z9 ^
% 磨耗量
7 d6 \* l v1 Y1 ]( E* A! s$ _厘米3/1.61公里- ?( V+ ^' C; O& @
A 92 142 228 11.3 0.137 L4 w9 Y* R" U q0 \/ ]
B 93 135 316 31 0.216 p5 N* m# W3 x2 x: x6 h( j/ i
A法:橡胶、松香→白炭黑、氧化锌、硬脂酸、Si69、软化剂→防老剂、石蜡、钛白、立德粉、二甘醇→促进剂→硫黄/ }5 D: d" k3 Z( k$ ^
B法:橡胶、松香→白炭黑、氧化锌、硬脂酸、软化剂→立德粉、防老剂、促进剂、钛白、二甘醇、Si69→硫黄! {9 s! _- h, i
表2表明,A法比B法的效果好。A法是Si69、白炭黑、硬脂酸、氧化锌一起先加,均匀分散后能保证Si69与白炭黑充分接触;而B法因Si69最后加入,干扰性大,性能就差。因此,使用Si69时,必须注意加料顺序,以保证充分发挥Si69作用。
, h- E5 N" O4 A. u5 l在有催化酸或杂质存在下,Si69能形成聚硅氧烷,因此,在貯运、使用过程中,必须保持清洁,并使用专用加工用具,以保证Si69的效能。 |
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