白炭黑是橡胶工业中一种重要的补强填料

胶大

　　白炭黑是橡胶工业中一种重要的补强填料,同炭黑比较,加工性能较差,在橡胶工业中的应用受到限制[1]。使用硅烷偶联剂对白炭黑进行改性,解决了白炭黑与胶料的亲和性,改善了胶料的加工性能。同时可使胶料的定伸应力、拉伸强度、撕裂强度及耐磨性提高。轮胎使用白炭黑补强时加入硅烷偶联剂,可以获得滚动阻力(生热),抓着性能和耐磨耗性能三者之间的最佳平衡[2]。本工作研究了硅烷偶联剂改性白炭黑在丁苯橡胶(ＳＢＲ)中的应用,探讨了硅烷偶联剂种类和用量对ＳＢＲ胶料性能的影响。
# \; X* T" x6 \1、实验部分
　　1.1　原材料
! b; y1 T0 B- {+ h' w7 |' }　　ＳＢＲ1500,齐鲁石化公司产品;沉淀法白炭黑,青岛罗地亚白炭黑有限公司产品;偶联剂:γ 胺基三乙氧基硅烷(ＫＨ 550),γ 缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷(ＫＨ 560),四硫化双(3 三乙氧基硅烷基丙基)硅烷(Ｓｉ 69),乙烯基三(β 甲氧基乙氧基)硅烷(ＹＧ01204即Ａ 172),氧化锌,硬脂酸,促进剂ＣＺ、ＴＴ、ＴＢＢＳ,防老剂Ｄ,硫化剂Ｓ均为市售工业级产品。
5 }" m: C8 l% y" H+ ^, Z+ y1 Z　　1.2　配方
: Y& ?& v- K" G7 U7 K7 A　　(1)ＳＢＲ1500100,活性剂ＺｎＯ4,硬脂酸1 5,促进剂ＴＴ2、ＴＢＢＳ2、ＣＺ0 8,防老剂Ｄ1,沉淀法白炭黑40,Ｓ0.4,硅烷偶联剂ＫＨ 550变量,分别从0,0 5,1 0,1 5加入。
5 B! y7 R5 L2 |" L- E　　(2)同配方(1),只是将偶联剂变为ＫＨ 560。
, b, l5 v' E+ |6 D/ _8 f　　(3)同配方(1),将偶联剂变为Ａ 172。
6 f# e8 \( e9 j+ O# r8 p5 T　　(4)同配方(1),将偶联剂变为Ｓｉ 69。1.3　方法将ＳＢＲ胶料在辊温为30～40℃的开炼机上塑炼3～5ｍｉｎ,加入小料(ＺｎＯ,ＳＡ,ＣＺ,ＴＴ,ＴＢＢＳ,Ｄ),混炼5～6ｍｉｎ,加入硅烷偶联剂处理的白炭黑,最后加入Ｓ,混炼5～6ｍｉｎ,薄通6次,下片。
　　1.3　性能测试
　　使用ＥＥＫＯＮ公司的ＥＫ2000Ｐ流变仪确定硫化时间。用ＥＥＫＯＮ公司的ＥＫ2000Ｍ门尼粘度仪确定门尼粘度。用ＧＯＴＥＣＨ公司的ＡＩ 7000Ｓ电子拉力机测试拉伸性能。用ＧＯＴＥＣＨ公司ＤＩＮ磨耗机测试磨耗性。
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" t& C7 D/ ?% y9 {　　制备沉淀法白炭黑的工艺有多种,例如水溶性硅酸盐沉淀和硅酸钠溶液与硫酸反应。白炭黑表面有硅烷和硅醇化学官能团,硅醇或羟基基团是酸性的。此外,由于这种填料表面是极性和亲水的,因此有强烈的吸潮性。当白炭黑用于轮胎,乃至任何橡胶制品时,上述独特的性能带来了无数的问题。例如,当添加大量白炭黑时,胶料粘度大幅度升高,给胶料加工性能造成了不良影响,而且还会造成加工设备过度磨损。有关研究表明,向ＮＲ胶料中添加大量的炭黑时,胶料粘度上升可能主要归因于白炭黑与白炭黑之间强烈的相互作用。此外,酸性的白炭黑延迟了硫黄硫化体系的硫化反应速度,延长了硫化时间,降低了交联密度。为了促进白炭黑在橡胶制品中更广泛的应用,必须排除这些加工问题。双官能有机硅烷是为用于硫黄硫化体系而设计的。这类材料加入配方中,有助于通过减弱白炭黑与白炭黑之间的相互作用,降低胶料粘度,通过防止酸性白炭黑干扰硫黄硫化体系反应机理改善硫化性能。双(3 三乙氧基硅丙基 )四硫烷(ＴＥＳＰＴ),也称作Ｓｉ69偶联剂,是适用于硫黄硫化体系的硅烷。本研究的目的是考察逐渐加大配方中ＴＥＳＰＴ硅烷用量对某些含高填充量白炭黑ＮＲ胶料门尼粘度和硫化性能的影响。
0 p! _  J8 B6 o8 R& ?5 _　1、原材料试验了5种普通促进剂/硫黄硫化胶料。
9 d3 s! @; E/ h　　这些胶料中均含有60份沉淀法白炭黑ＵｌｔｒａｓｉｌＶＮ3,分别含0,3,5,7和10份ＴＥＳＰＴ。使用前白炭黑在18℃和相对湿度为76%的条件下停放8个星期,含水率为5.7%,ｐＨ值为5.9,平均粒径约为19ｎｍ。白炭黑在加入胶料中之前,先在环境温度(23℃)下玻璃容器中喷涂硅烷。使用的橡胶为Ｌ级标准马来西亚ＮＲ。除生胶和填料外,还添加了一些配合剂。
  u  \5 a, v( ?/ c1 @6 E8 m　2、混炼混炼采用具有对转啮合式转子的肖氏Ｍａｒｋ4型Ｋ1密炼机。
在本研究试验中,使用水冷却系统将转子和混炼室的温度保持在40℃。使用ＣｈｒｏｎｏｓＲｉｃｈａｒｄｓｏｎＳＯＷ1000软件控制混炼条件和贮存数据。混炼室容积为5.5Ｌ,制备试验胶料的填充因数为0.5。每种胶料的混炼条件见表2,混炼过程中的温度与时间关系如图1所示。
6 y: o% X; D% R6 c4 B$ u, k- N　3、胶料性能。
  l9 r* y8 w, G5 J　　使用单速旋转式门尼粘度计测量了100℃下胶料的门尼粘度[ＭＬ(1+4)]。根据下式计算了焦烧时间ｔｓ2(转矩升至超过最低转矩2个单位所需的时间)和正硫化时间ｔ95(达到95%最大转矩的时间),见图2。Ｍｎ=0.95(ＭＨ-ＭＬ)+ＭＬ式中,Ｍｎ为与根据硫化曲线[图3(ａ)～(ｄ)]测定的胶料硫化95%时对应的新转矩读数,而硫化曲线是用振荡圆盘硫化仪在(140±2)℃,±3°摆角和1.7Ｈｚ条件下获得的。硫化速度指数与硫化曲线陡区硫化速度的平均斜率成正比,采用公式100/(ｔ95-ｔｓ2)计算。
2 R% Y& a5 b9 m  u7 u- s! i$ Q　4、试验结果。
　　4.1、门尼粘度图4示出了门尼粘度与硅烷用量的关系。当硅烷用量增大到7份时,胶料粘度从234个门尼单位降至121个门尼单位。有趣的是当硅烷用量进一步增大到10份时,对粘度几乎不再有影响,粘度基本上保持在120个门尼单位左右。
　　4.2、焦烧和正硫化时间图5和6示出了焦烧时间ｔｓ2和正硫化时间ｔ95与硅烷用量的关系。
　　当胶料中加入3份硅烷时,胶料的焦烧时间从34ｍｉｎ大幅度降至7.5ｍｉｎ(见图5)。但是从图中可以看出,当硅烷用量逐步增大到10份时,焦烧时间显著延长了7ｍｉｎ,达到14.4ｍｉｎ。添加和逐渐加大硅烷用量对正硫化时间产生了不同影响。当硅烷用量增大到7份时,硫化时间从178ｍｉｎ大幅度下降到82ｍｉｎ(见图6)。值得注意的是,硅烷用量进一步增大到10份,硫化时间延长了13ｍｉｎ,达到95ｍｉｎ。
　　4.3、硫化速度添加和加大硅烷用量对胶料硫化速度有类似影响。不加硅烷的胶料硫化速度最慢,硫化速度指数为0.69ｍｉｎ-1(见图7)。但是,当硅烷用量增大到7份时,硫化速度指数从0.69ｍｉｎ-1提高到1.43ｍｉｎ-1。值得注意的是,当硅烷用量再增大3份达到10份时,胶料的硫化速度会稍稍放慢,从1.43ｍｉｎ-1降至1.24ｍｉｎ-1。
　5、结论本研究试验结果表明,当在含有60份沉淀法白炭黑ＵｌｔｒａｓｉｌＶＮ3的普通促进剂/硫黄硫化体系ＮＲ胶料中添加10份以下ＴＥＳＰＴ时,对胶料的粘度和硫化性能有显著影响。当60份白炭黑胶料中添加7份硅烷时,门尼粘度下降; 当60份白炭黑胶料中添加3份硅烷时,焦烧时间缩短,当添加7份硅烷时,正硫化时间也缩短; 当60份白炭黑胶料中添加7份硅烷时,硫化速度加快。在60份白炭黑胶料中仅添加7份优选硅烷可获得上述主要优点,而再增大硅烷用量不会有任何益处。值得注意的是,在60份白炭黑胶料中使用3份硅烷对焦烧时间影响最大。   

kendyfjk

好东西

威灵仙

ding

lhxml

不错,可以看看.

llxliul

呵呵, 小弟有白炭黑, 超细的, 1200MESH

恒升

学习了

yjs_001

感谢分享

atour777

学习学习

hdylau

继续看看。。。。。。

海纳百川

5楼的超细白炭黑多少银子？是哪里生产的？