填料-橡胶间的物理和化学作用Ⅱ.N330,SiO2,n-SiO2或n-SiO2/KH-846与NR

发现N330与NR,以及n-SiO2/KH-846与NR都是化学作用占优势,化学作用对增强的贡献率大于90%;无偶联剂时,SiO2(粒径15.8nm,比面积220m2/g)或n-SiO2(粒径15nm,比面积640m2/g)与NR相互间都只有物理作用,不仅无化学作用,由于屏蔽,都降低硫化体系与橡胶的化学交联密度,其物理作用和屏蔽作用都与比表面成正比,但是,物理键对增强有贡献。     

填料-橡胶的化学和物理作用及补强ⅡN330,SiO2,n-SiO2和n-SiO2/KH-846与NR

研究了填料－橡胶的相互作用。发现N330－NR间的相互作用。n－SiO2（粒径：15nm）／KH－846－NR间的相互作用，都是化学作用占优势（＞80％），化学作用对补强的贡献率都大于90％；无偶联剂KH－846时，n－SiO2和SiO2（粒径：15．8nm）与NR都无化学作用，只有物理交联，由于隔离作用，都降低硫化体系与橡胶相互作用的化学交联密度，但n-SiO2的物理交联密度是SiO2的2．6倍，对补强的贡献是SiO2的1．9倍，也是n-SiO2／KH－846体系的61％。     

填料-橡胶的化学和物理作用及其对补强的影响

研究了炭黑N330和白炭黑与NR／BR的相互作用及其对补强的影响。炭黑N330与NR/BR相互作用的化学交联密度占40％，对拉伸强度的贡献率为82．8％；白炭黑/偶联剂KH—846与NR/BR相互作用的化学交联密度占66．7％，对拉伸强度的贡献率为80．7％；炭黑／白炭黑/偶联剂KH-846与NR/BR相互作用的化学交联密度约占70％，对拉伸强度的贡献率约占94％。3种补强体系对拉伸强度的贡献都是化学作用占优势，贡献率超过80％。     

超细复合矿物无机填料在输送带胶料中的应用研究

研究超细复合矿物无机填料替代炭黑或白炭黑在输送带胶料中的应用。结果表明,在丁苯橡胶(SBR)和天然橡胶(NR)/顺丁橡胶(BR)/再生橡胶输送带覆盖胶中超细复合矿物无机填料替代炭黑N330的比例分别不超过20%和30%,在NR/SBR/再生橡胶织物芯输送带贴胶中超细复合矿物无机填料替代炭黑N660的比例不超过10%,在NR/SBR/BR钢丝绳芯输送带粘合胶中超细复合矿物无机填料替代白炭黑的比例可以达到30%~50%。     

炭黑N330对NR化学交联的影响

使用硫化扭矩分析、平衡溶胀实验与核磁共振交联密度分析等方法研究了炭黑N330对天然橡胶(NR)化学交联的影响。结果表明,硫化扭矩差值与炭黑用量有较好的线性关系;交联密度变化时,未填充型和已填充型2种硫化胶的溶胀比差和交联密度差均保持不变,说明炭黑N330型对NR的化学交联没有影响。     

用热胀离解探讨炭黑/白炭黑与天然橡胶的作用力

将炭黑DZ 13、N 330和N 660及改性的白炭黑TB2和通用白炭黑填充的天然橡胶(NR)在二甲苯中于不同温度下进行离解,外推其离解温度,并通过傅里叶变换红外光谱和热重分析等手段判断填料与橡胶分子链之间的界面结合强度。结果发现,利用溶剂溶胀法外推出的炭黑DZ 13/NR、炭黑N 330/NR和炭黑N 660/NR的结合胶完全离解温度分别为360,334,220℃,表明炭黑DZ 13与NR的化学结合力较强。虽然白炭黑/NR结合胶的离解曲线与炭黑结合胶有所不同,但其外推的完全离解温度均比炭黑低,说明改性白炭黑随着温度的升高,其表面的改性剂在溶剂中被逐渐溶解,从而造成了橡胶分子链的脱离。     

纳米SiO2对甲基乙烯基硅橡胶结构和性能的影响

采用沉淀法和气相法纳米SiO2补强硅橡胶,考察纳米SiO2的添加量和比表面积对结合橡胶量、橡胶吸附层厚度以及硅橡胶补强力学性能的影响．通过溶胀平衡实验计算填料补强能力参数C值,并通过扫描电镜观察填料纳米SiO2在硅橡胶中的分散状态．结果表明：填料添加量对硅橡胶力学性能的影响效果显著,当质量比为0．4时,补强橡胶具有较好的力学综合性能,结合橡胶量增大至49．24％,吸附层厚度增至6．87nm,对于气相法纳米SiO2,增大填料比表面积有利于提高结合橡胶量,改善填料的补强效果,补强硅橡胶热稳定性也相应提高,此外填料的C值也随之增大,选一步验证了填料的补强效果增强．     

纳米SiO2／胶清橡胶复合材料力学性能的研究

采用乳液共混法,研究了纳米SiO2/胶清橡胶复合材料的力学性能.结果表明,采用乳液共混法制备纳米SiO2/胶清橡胶复合材料的力学性能优于机械共混法.纳米SiO2改性剂(硅烷偶联剂 TESPT)用量为7.5%～10%,搅拌时间为30min,纳米SiO2用量为20～30份,可制备出力学性能较好的纳米SiO2/NR复合材料.     

高岭土补强NR/SBR/BR的红外光谱研究

通过FT-IR仪,对制备的高岭土/NR/SBR/BR复合材料进行了系统的分析和研究.结果表明:硅烷偶联剂与高岭石表面产生了化学键合;在复合材料的硫化过程中硫磺与橡胶大分子形成了C-Sx-C键;高岭土的加入能够影响C-Sx-C键的形成,其内羟基能与橡胶大分子反应;高岭土在偶联剂的作用下融入橡胶基体中,提升了硫化胶的力学性能;FT-IR可以研究高岭土补强NR/SBR/BR复合材料的机理.     

湿法混合制备天然橡胶/二氧化硅复合材料的结构与性能

以天然胶乳、沉淀二氧化硅及硅溶胶为原料,分别采用胶乳-沉淀二氧化硅共沉法和胶乳-硅溶胶共沉法2种湿法混合工艺,制备了两类天然橡胶/二氧化硅湿法混合复合材料[P(NR/SiO2)和C(NR/SiO2)],并与采用传统干法混炼制备的天然橡胶/沉淀法二氧化硅复合材料(NR/SiO2)进行比较,研究了制备工艺、填料用量、硅烷偶联剂等参数对P(NR/SiO2)、C(NR/SiO2)和NR/SiO2的填料分散和物理机械性能的影响。结果表明,相比于胶乳-沉淀二氧化硅共沉法,采用胶乳-硅溶胶共沉法制备的C(NR/SiO2)具有更好的填料分散和综合物理性能,是制备高性能天然橡胶/二氧化硅纳米复合材料的合适方法。     

NR/BR和NR/SBR并用胶中相形态和填料分布对其力学性能的影响

<正>通过测试炭黑(CB)填充的天然橡胶(NR)与聚丁二烯橡胶(BR)或丁苯橡胶(SBR)并用胶的填料分散和界面相互作用程度,并在脉冲振动下比较了其疲劳龟裂扩展速率。使用一种黏弹模型区分动态应变过程中各种聚合物界面和相对总能量耗散G'的作用。各相中的填料量可由能量耗散增大来计算。发现NR/BR并用胶中SBR相和中间相中填料量大,NR相中填料量较少。相反,NR/BR并用胶中BR相的填充度很低,NR相和中间相填充度高。炭黑分布还取决于混炼方法。采用分批混炼方法,填     

填充剂与NR/BR相互作用研究

利用氨离解物理吸附键的方法，研究了炭黑、白炭黑／偶联剂及炭黑／偶联剂／白炭黑与NR／BR的相互作用及其对硫化胶性能的影响。结果表明：橡胶－炭黑相互作用中共价键占40％，物理作用占优势，橡胶－偶联剂－白炭黑相互作用中共价键占66％；橡胶－偶联剂－白炭黑－炭黑相互作用中共价键占71％－73％，大于白炭黑或炭黑单用的情况。     

纳米SiO2/PS复合材料的制备及性能

以无水乙醇为溶剂,使用偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对纳米SiO2表面进行了化学改性,采用溶液聚合法在改性后的纳米粒子表面接枝苯乙烯,然后通过熔融共混法制备了纳米SiO2/PS复合材料。利用红外光谱考察了改性前后纳米SiO2与硅烷偶联剂、苯乙烯的相互作用;利用扫描电镜观察了复合材料的断面形貌结构,研究了纳米SiO2含量对复合材料力学性能的影响。结果表明:与纯聚苯乙烯相比,纳米SiO2质量分数为4%时,复合材料的缺口冲击强度提高了7.6%、拉伸强度提高了0.98%,显示出纳米SiO2对聚苯乙烯具有同时增强增韧的效果。     

纳米SiO2/NR复合材料制备工艺的研究

采用乳液共混法,研究了纳米SiO2/NR复合材料的制备工艺以及复合材料的力学性能.结果表明,纳米SiO2改性剂(硅烷偶联剂TESPT)用量为10%,搅拌时间为60min,天然胶乳浓度为20%,纳米SiO2用量为20～30份,可制备出力学性能较好的纳米Si02/NR复合材料.     

纳米凹凸棒土/炭黑复合填料对天然橡胶/丁苯橡胶/顺丁橡胶并用胶性能的影响

研究纳米凹凸棒土/炭黑N770/炭黑N330复合填料中纳米凹凸棒土/炭黑N770用量比对天然橡胶(NR)/丁苯橡胶(SBR)/顺丁橡胶(BR)并用胶性能的影响。结果表明:采用纳米凹凸棒土/炭黑N770/炭黑N330复合填料时,随着凹凸棒土用量增大,并用胶的F_L和F_(max)增大,硫化速度减慢,物理性能、耐磨性能和耐屈挠性能提高;纳米凹凸棒土/炭黑N770用量比为30/15时,并用胶的综合性能较优异。与添加其他无机填料(陶土、轻质碳酸钙和白炭黑)/炭黑复合填料的并用胶相比,添加纳米凹凸棒土/炭黑复合填料的并用胶拉伸强度和撕裂强度较高,耐屈挠性能较好,耐磨性能稍差。     

超微细SiO2的制备及其对天然橡胶硫化胶结构与性能的影响

研究了溶胶-凝胶法和反胶团法制备的超微细SiO2填充天然橡胶(NR)硫化胶的硫化特性和力学性能，并与未改性纳米SiO2、KH-570改性纳米SiO2进行了比较结果表明：SiO2的制备方法和SiO2的填充质量分数对NR硫化胶的硫化特性有很大的影响，溶胶-凝胶法和反胶团法制备的超微细SiO2填充NR硫化胶的门尼焦烧时间缩短，综合力学性能优于纳米SiO2／NR硫化胶；试片的拉伸断面电子扫描显微镜(SEM)观察表明，制备的超微细SiO2在NR硫化胶中的分散性较好，拉伸断面的NR基质产生了剪切变形的痕迹。体现了超微细SiO2对NR硫化胶较强的补强效果。     

改性白炭黑/氧化石墨烯协同补强天然橡胶的研究

将硅烷偶联剂KH-550改性以及硅烷偶联剂KH-550和K-MEPTS共同改性的白炭黑与氧化石墨烯(GO)复配补强天然橡胶(NR),研究填料与橡胶基体的界面结合方式对胶料性能的影响。结果表明:由硅烷偶联剂KH-550和K-MEPTS共同改性的白炭黑与GO静电组装制得的改性白炭黑-2/GO填充NR得到的胶料具有低的Panye效应和高的结合胶含量,这表明改性白炭黑-2/GO在橡胶基体中的分散性好且与橡胶基体通过共价连接结合紧密;改性白炭黑-2/GO/NR硫化胶滞后损失小,具有低的压缩疲劳温升和高的拉伸强度。     

红外光谱法研究炭黑N234与橡胶的相互作用

利用红外光谱法测试添加不同用量炭黑N234的橡胶基团特征峰红移(向低波数方向移动)情况,研究炭黑N234与橡胶的相互作用。结果表明:添加炭黑N234后,天然橡胶(NR)、溶聚丁苯橡胶(SSBR)、乳聚丁苯橡胶(ESBR)和顺丁橡胶(BR)红外光谱特征峰均发生不同程度的红移现象,NR的亚甲基特征峰红移程度最大,炭黑N234与NR的作用最强;随着炭黑N234用量增大,各橡胶不同基团的特征峰红移程度不同,不同基团与炭黑N234的相互作用不同;橡胶并用时基团特征峰红移程度基本不受影响;添加炭黑N234的硫化并用胶的基团特征峰红移规律与混炼并用胶相同。     

螺旋纳米碳纤维原位生长二氧化硅及其对天然橡胶补强研究

采用化学气相沉积(CVD)法制备螺旋纳米碳纤维(CCNFs),然后在其表面原位生长纳米SiO_2颗粒,最终制出SiO_2/CCNFs双相纳米填料,用扫描电镜(SEM)及红外光谱(FTIR)表征双相纳米填料。再用该双相纳米填料部分取代炭黑填充天然橡胶,测试其拉伸强度、断裂伸长率、硬度和耐磨性。结果表明,SiO_2/CCNFs在1 125 cm~(-1)处有Si—O—Si的特征峰,在756 cm~(-1)处存在Si—C键的振动峰,说明SiO_2与CCNFs是通过化学键结合而非物理吸附。添加双相填料后,橡胶复合材料的拉伸强度、断裂伸长率提高,当添加量为2%时达到最大值,分别为23 MPa、833%,相比空白样纯炭黑N330分别提高了8. 5%、23. 7%,初步实现了绿色轮胎所要求的同时提高强度与弹性等指标。     

炭黑对天然橡胶钢丝复合体性能的影响

研究了不同牌号的炭黑对天然橡胶(NR)钢丝复合体综合性能的影响,并选取了应用最为广泛的炭黑N330对复合体的填料添加量进行优化分析。结果表明,炭黑N550填充NR胶料的焦烧时间与正硫化时间最长,炭黑N115填充NR胶料的交联密度最大,炭黑N330填充NR胶料的综合物理机械性能最佳,含有N375的橡胶钢丝复合体的黏合性能最佳;随着N330添加量的增加,复合体硫化特性明显提升,物理机械性能与复合体黏合性能均呈现先增加后减小趋势。