高耐磨炭黑填充型粉末SBR研究Ⅰ.粉末化条件与粒径分布

用SBR胶乳、高耐磨炭黑为原料,高分子树脂为炭黑表面改性剂兼包覆剂,以凝聚共沉法制备了炭黑填充型粉末SBR;研究了粉末化条件对产物粒径分布的影响因素.结果发现,由SBR胶乳、改性炭黑和Tg为35℃的包覆剂构成的粉末化体系在85℃处理1h可形成无接触污染性的、粒径小于0.9mm的炭黑填充型粉末SBR.SEM分析表明,炭黑粒子被包埋在SBR基体中,无游离炭黑存在.     

高耐磨炭黑填充型粉末SBR研究—I．粉末化条件与粒径分布

用SBR胶乳、高耐磨炭黑为原料，高分子树脂为炭黑表面改性剂兼包覆剂，以凝聚共沉法制备了炭黑填充型粉末SBR；研究了粉末化条件对产物粒径分布的影响因素。结果发现，由SBR胶乳、改性炭黑和Tg为35℃的包覆剂构成的粉末化体系在85℃处理1h可形成无接触污染性的、粒径小于0.9mm的炭黑填充型粉末SBR。SEM分析表明，炭黑粒子被包埋在SBR基体中，无游离炭黑存在。     

高耐磨炭黑填充型粉末NR研究(I) 粉末化条件与粒径分布

以天然橡胶(NR)胶乳为原料，高耐磨炭黑(N330)为填充补强剂，高分子合成树脂为包覆剂，以凝聚共沉法制备高耐磨炭黑填充型粉末天然橡胶[P(NR／N330)]；研究了粉末化条件对产物粒径分布的影响因素，结果发现，由NR胶乳、改性炭黑和玻璃化温度(0g)为35～128℃的包覆剂构成的粉末化体系在85℃处理1h可形成无接触污染性的、粒径小于0．9mm的P(NR／N330)。     

稀土掺杂炭黑填充型粉末天然橡胶（Ⅱ）微观结构与成粉机理

采用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对稀土镝掺杂炭黑填充型粉末天然橡胶EP（NR／HAF—Dy）]颗粒进行表面和截面微观分析,发现稀土镝掺杂炭黑（HAF—Dy）已在橡胶基体中形成良好分散,其平均分散粒径达到50～200nm。在此基础上,结合P（NR／HAF—Ln）的制备工艺,提出了P（NR／HAF—Dy）的成粉机理模型,认为在水相中良好分散的HAF—Dy与NR乳胶粒结合所形成的NR／炭黑凝胶网络粒子是构成P（NR／HAF—Dy）的基本单元,这也是HAF—Dy能在NR中形成纳米级分散的主要原因。     

高耐磨炭黑填充型粉末NR研究(Ⅲ)硫化胶的物理机械性能

研究了高耐磨炭黑(N330)填充型粉末天然橡胶[P(NR/N330)]硫化胶的物理机械性能.结果发现炭黑乳化剂、炭黑、操作油和包覆剂的用量及玻璃化转变温度对P(NR/N330)硫化胶的物理机械性能的影响比较明显.在适宜的粉末化条件下制备的P(NR/N330),其硫化胶的物理机械性能优于天然胶乳与炭黑的简单共沉胶(ENR/N330),而300%定伸应力则低于块状NR/N330机械混炼胶(MNR/N330).P(NR/N330)硫化胶拉伸断面形貌的SEM分析表明,包覆剂在用量为15份时,与NR基体形成互锁结构;DSC分析表明,二者部分相容,因此硫化胶具有较好的物理机械性能.     

高耐磨炭黑填充型粉末SBR研究Ⅱ.硫化胶的物理机械性能

研究了高耐磨炭黑(N330)填充型粉末丁苯橡胶[P(SBR／N330)]硫化胶的物理机械性能。结果发现。炭黑乳化剂的用量、炭黑改性剂和包覆剂的用量及玻璃化转变温度对P(SBR／N330)硫化胶的物理机械性能的影响比较明显。在适宜的粉末化条件下制备的P(SBR／N330)，其硫化胶的物理机械性能与块状SBR／N330通过机械混炼得到的硫化胶的物理机械性能处于相同水平。P(SBR／N330)硫化胶拉伸断面形貌的SEM分析表明，包覆剂在用量为5份时形成的粒子与SBR基体结合紧密，在用量为15份时形成的粒子较易剥离。     

稀土掺杂高耐磨炭黑填充型粉末NR研究I.硫化胶的物理机械性能

以天然胶(NR)乳为原料,稀土化合物改性高耐磨炭黑N330(N330-Re)为填充隔离剂,用凝聚共沉法制备了稀土掺杂高耐磨炭黑填充型粉末NR[P(NR/N330-Re)],研究了炭黑乳化剂用量、粉末化温度、硫磺用量、稀土元素的种类及用量、过渡金属Zn的用量、N330-Re的用量等因素对其硫化胶物理机械性能的影响.结果表明,所选用的稀土化合物对高耐磨炭黑N330具有优良的改性效果,从而对P(NR/N330-Re)硫化胶有显著的补强作用,其中以Sm2O3与La2O3改性效果最佳.     

炭黑N330填充型粉末NR密炼机塑炼工艺的研究

采用Brabender转矩流变仪研究炭黑N330填充型粉末NR[P（NR/N330）]的密炼机塑炼工艺特性。结果表明,P（NR/N330）的塑炼温度低于块状NR；P（NR/N330）适宜的塑炼工艺条件为：温度90℃,转子转速70r·min^-1,时间5min。     

稀土掺杂高耐磨炭黑填充型粉末NR研究——Ⅰ．硫化胶的物理机械性能

以天然胶(NR)乳为原料，稀土化合物改性高耐磨炭黑N330(N330-Re)为填充隔离剂，用凝聚共沉法制备了稀土掺杂高耐磨炭黑填充型粉末NR[P(NR／N330-Re)]，研究了炭黑乳化剂用量、粉末化温度、硫磺用量、稀土元素的种类及用量、过渡金属Zn的用量、N330-Re的用量等因素对其硫化胶物理机械性能的影响。结果表明，所选用的稀土化合物对高耐磨炭黑N330具有优良的改性效果，从而对P(NR／N330-Re)硫化胶有显著的补强作用，其中以Sm2O3与La2O3改性效果最佳。     

稀土镝掺杂炭黑填充型粉末NR的硫化动力学模型

采用液相化学沉积法和凝聚共沉法制备稀土镝掺杂炭黑填充型粉末NR[P(NR/HAF.Dy)],在分析P(NR/HAF-Dy)硫化曲线的基础上,建立了不同稀土铺用量下胶料在硫化延迟阶段、硫化及硫化返原阶段的动力学模型.采用该动力学模型计算得到的拟合值与实测值吻合较好,说明该模型可以用来很好地模拟P(NR/HAF-Dy)在各个硫化温度下的硫化反应过程.     

高耐磨炭黑填充型粉末SBR研究Ⅲ.硫化胶的热空气老化性能

研究了高耐磨炭黑(N330)填充型粉末丁苯橡胶犤P(SBR/N330)犦硫化胶在100℃×48h及72h条件下的热空气老化性能,并与块状SBR/N330机械混炼胶的硫化胶进行了对比。采用RPA2000型橡胶加工性能分析仪测定了硫化胶的损耗因子(tanδ)。结果表明,包覆剂可使P(SBR/N330)硫化胶老化后的拉伸强度和扯断伸长率具有较高的保持率,并提高了硫化胶的压缩疲劳温升及tanδ,但硫化胶的耐磨性能和耐压缩永久变形性能下降。随着包覆剂含量的增加,硫化胶上述性能的变化趋势增强。当包覆剂为5质量份时,老化前后P(SBR/N330)硫化胶的耐屈挠疲劳性能较强。     

稀土掺杂高耐磨炭黑填充型粉末NR研究(Ⅱ)交联密度

以溶胀指数SI（Swelling Index）为指示参数，研究了稀土用量及炭黑用量对稀土掺杂高耐磨炭黑填充型粉末天然橡胶[P（NR／N330-Ln）]硫化胶的交联密度的影响，并与无稀土粉末胶[P（NR／N330）]及无稀土块胶（MNR／N330）的硫化胶做对比。结果表明，随着稀土用量的增加，硫化胶的溶胀指数（SI）的变化出现4个阶段，这是N330粒子上的稀土对硫化胶表现交联密度的贡献有两种相反的作用，即阻碍生成炭黑凝胶从而降低表现交联密度的作用，增大N330-Ln的表面效应，提高稀土结合橡胶的生成量从而提高表现交联密度的作用的综合结果。随着炭黑用量的增加，P（NR／N330）和P（NR／N330-Sm）硫化胶的交联密度高于MNR／N330硫化胶，各种硫化胶在炭黑填充量为100份时的交联密度几乎相同。     

炭黑填充型粉末NBR的制备与性能研究

采用高分子树脂包覆剂制备炭黑N330填充型粉末NBR[P（NBR／N330）3，并对其性能进行研究。结果表明，随着分散剂和包覆剂用量的增大，P（NBR／N330）粒子的粒径减小；当分散剂用量为10份、包覆剂用量为6份、炭黑N330用量为60份时，P（NBR／N330）硫化胶的综合物理性能优异，并接近块状NBR的水平。     

半补强炭黑填充型粉末氯丁橡胶(Ⅱ)物理机械性能

采用均匀试验设计的方法研究了三个主要因子(炭黑、炭黑分散剂、包覆剂)对半补强炭黑(SRF)填充型硫调节型粉末氯丁橡胶[P(CR／SRF)]混炼胶的硫化特性、硫化胶老化前与老化后物理机械性能的影响。建立了这些性能与上述变量之间的函数关系模型，并进行了验证。验证结果表明，本章所提出的模型可以很好地表征产物性能与三个变量之间的关系。扫描电镜(SEM)分析表明，炭黑在P(CR／SRF)中的分散程度优于CR／SRF，采用粉末化技术有利于提高填料在橡胶基体中的分散效果。     

稀土掺杂炭黑填充型粉末天然橡胶(Ⅰ)制备与粒径分布

利用稀土(Ln)可与有机高分子化合物发生作用的性质,用稀土盐和炭黑以液相化学沉积法制备了稀土化合物掺杂炭黑(HAF-Ln),以增加发黑粒子的表面活性,并将其与天然胶乳(NRL)共混,采用凝聚共沉法制备稀土掺杂炭黑填充型粉末天然橡胶[P(NR/HAF-Ln)].透射电镜(TEM)、傅立叶转换红外光谱(FTIR)、等离子发射光谱(ICP)分析表明.稀土可全部沉积到炭黑粒子表面;稀土可有效减少炭黑粒子的团聚,促进炭黑在水中的稳定分散.稀土的加入可提高NR胶乳与乳化炭黑构成的粉末体系的成粉率.     

半补强炭黑填充型粉末氯丁橡胶(Ⅰ)粒径分布

采用均匀试验设计的方法研究了三个主要因子(炭黑、炭黑分散剂、包覆剂)对半补强炭黑(SRF，N765)填充型硫调节型粉末氯丁橡胶[P(CR／SRF)]产物粒径分布和产物的接触污染性的影响，建立了这些性能与上述变量之间的函数关系模型，并进行了验证。研究表明，增加炭黑用量和炭黑分散剂用量有利于减小产物粒子的平均粒径；而产物的接触污染性随炭黑分散剂用量和包覆剂用量的增加而降低。验证结果表明，所提出的模型可以很好地表征产物特性与三个变量之间的关系。SEM分析表明，P(CR／SRF)粒子表面和内部尚存在部分未被包覆的游离炭黑粒子是造成接触污染性的主要原因。     

稀土镝掺杂炭黑填充型粉末NR的硫化特性和硫化机理研究

采用液相化学沉积法和凝聚共沉法制备稀土镝掺杂炭黑填充型粉末NR[P(NR/HAF-Dy)],研究其在氧化锌配合和无氧化锌配合下的硫化特性,并对其硫化机理进行探讨.结果表明,在胶料中添加Dy可以提高胶料交联度,但提高幅度较氧化锌小,说明Dy对硫化反应的活化作用有限,不能代替氧化锌单独作活性剂使用;Dy可以延长焦烧时间,提高硫化速率和交联密度.在对胶料硫化特性和DSC曲线分析的基础上,提出Dy3 -Zn2 双金属活性中心硫化机理模型,认为该活性中心具有较大的位阻效应,延缓了其与S8的反应,并加快了多硫化物的断键速度,从而使P(NR/HAF-Dy)具有较长的t10和较快的硫化速率.     

稀土镝掺杂炭黑填充型粉末NR的挤出特性研究

采用液相化学沉积法和凝聚共沉法制备稀土镝掺杂炭黑填充型粉末NR[P(NR/HAF-Dy)],研究其毛细管挤出流变行为和复杂口型挤出特性,并与传统的炭黑填充型粉末NR[P(NR/HAF)]和NR/炭黑干法混炼胶(NR/HAF)进行比较.结果表明,在温度为90～150 ℃及剪切速率为20～1 500 s-1的范围内,3种混炼胶的表观剪切粘度由小到大的顺序为P(NR/HAF-Dy),P(NR/HAF),NR/HAF;当Dy/HAF用量比为4/100时,P(NR/HAF-Dy)混炼胶具有较低的表观剪切粘度和稳定的非牛顿流体特性;与NR/HAF相比,P(NR/HAF)混炼胶具有较好的复杂口型挤出加工性能,P(NR/HAF-Dy)混炼胶的挤出性能则更为优良.     

用作载重子午线轮胎胎面胶的炭黑填充粉末NR结构与性能研究

以天然胶乳和炭黑N234为原料,采用凝聚共沉法制备炭黑填充型粉末NR[P(NR/CB)],研究炭黑用量和不同配方对胶料硫化特性、物理性能、交联密度、微观结构、Payne效应及动态力学性能的影响,并与采用传统机械混炼法制备的炭黑/NR(CB/NR)进行对比.结果表明,与CB/NR硫化胶相比,P(NR/CB)硫化胶具有较高的拉伸强度、撕裂强度、回弹值和抗湿滑性能以及较低的滚动阻力,耐屈挠性能和耐磨性能大致相当,而动态压缩生热和压缩永久变形则降低了近50%.     

纳米碳酸钙填充型粉末丁苯橡胶的制备

以丁苯胶乳和纳米碳酸钙浆料(总固物质量分数均为10%)为原料,以硬脂酸钠与凝聚剂CaCl2反应生成的硬脂酸钙为隔离剂,采用凝聚共沉法制备了纳米碳酸钙填充型粉末丁苯橡胶[P(SBR/CaCO3)],考察了P(SBR/CaCO3)粒径的影响因素,并研究了纳米碳酸钙在SBR中的分散状况。结果表明,在硬脂酸钠为4份、纳米碳酸钙为100份,分散剂/纳米碳酸钙(质量比)为0.04、凝聚搅拌速率为400 r/min、凝聚剂滴加速率为4.5 mL/min的条件下,制得P(SBR/CaCO3)中的纳米碳酸钙在基体中分散均匀,且粒径基本约为50 nm。