应用橡胶加工分析仪研究白炭黑胶料的硅烷化反应和填料聚集

应用RPA2000橡胶加工分析仪测试白炭黑胶料的弹性模量变化,研究加工过程中白炭黑胶料的硅烷化反应及填料聚集情况。结果表明:白炭黑胶料中形成了一定数量的白炭黑-硅烷偶联剂-橡胶化学键,很大程度上遏制了白炭黑在胶料硫化过程中聚集;较高硫化温度虽然对减少白炭黑的聚集有利,但因为交联密度随之降低,导致白炭黑胶料的损耗因子(tanδ)仍增大;开炼机剪切作用在降低白炭黑胶料的门尼粘度同时打断了橡胶大分子链和破坏了白炭黑-硅烷偶联剂-橡胶交联结构,加剧了白炭黑聚集,使得白炭黑胶料的tanδ明显增大。     

填料表面能对动态性能的影响

本文介绍对一些橡胶炭黑，石墨化炭黑，白炭黑及有机硅烷处理白炭黑的研究工作。试验结果表明，填料表面能对聚合物－填料和填料－填料间相互作用的影响，使其对填充橡胶的动态性能产生重要作用。     

白炭黑的特性及其硅烷化反应机理和混炼工艺

综述白炭黑和硅烷偶联剂的特性、两者之间的化学反应机理和反应动力学以及白炭黑胶料的混炼工艺特点。白炭黑的表面积是决定其补强能力的重要因素,结构度决定了其聚集体之间的自由体积,高分散性白炭黑小聚集体尺寸占比更大,因此更有利于分散;白炭黑絮凝对最终产品的性能和加工过程都有不良影响,提高白炭黑的硅烷化效率是降低絮凝的有效方法;白炭黑表面大量的极性羟基导致其与非极性橡胶相容性差,硅烷偶联剂的偶联作用使白炭黑的补强效果显著提高,硅烷的吸附能力是硅烷化反应速率的决定性因素,烷基链的空间位阻效应在硅烷化反应和硫化反应中起着重要作用,含长链取代基以及巯基硅烷等新型偶联剂能获得更高的白炭黑分散性;采用啮合型密炼机、提高排胶温度、降低冷却温度、减小填充系数、使用空气注射均有利于提高白炭黑的硅烷化效率。     

白炭黑与硅烷反应的动力学研究

在轮胎行业导入白炭黑／硅烷体系改变了混炼过程的需求，从那时起，橡胶制造商必须控制混炼过程中的化学反应。只有详细地了解这一影响因素，才能使白炭黑表面实现最佳的硅烷化，从而在随后与聚合物发生更为可控的链接。开展此项研究旨在确定不同硅烷的反应动力学。结果表明，硅烷上的不同官能团对白炭黑一硅烷偶联的反应速率具有重大的影响。     

白炭黑-硅烷填充剂体系的化学性质及其对橡胶的补强性能

目前,降低燃油消耗,提高轿车轮胎的行驶性能及湿路面抓着力是个热门话题。文中详细论述了硅烷偶联剂TESPT及TESPD和沉淀法白炭黑-硅烷填料体系在SSBR／BR（70／30）胶料中的使用,白炭黑．硅烷-橡胶结合的化学反应机理以及对橡胶补强性能的提高。     

填料对乙烯-醋酸乙烯酯橡胶发泡材料性能的影响

使用无转子发泡硫化仪、RPA橡胶分析仪、体视显微镜以及力学性能测试仪器等研究了白炭黑和炭黑对乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)硫化发泡特性、发泡材料微观结构和性能的影响。结果表明,白炭黑用量较少时,体系焦烧时间和正硫化时间均延长,发泡剂分解速度提高。与相同用量的白炭黑体系相比,炭黑体系不易焦烧,正硫化时间较长,发泡剂分解速度较快。白炭黑体系泡孔质量好于炭黑体系,其中添加30份白炭黑的泡沫材料具有最低密度。RPA分析结果表明,减少白炭黑用量或采用炭黑作填料均能降低体系储能模量(G′)和损耗模量(G″),炭黑体系泡沫材料动态模量具有较强温度敏感性。     

罗地亚和道康宁合作开发白炭黑／硅烷产品

据美国《橡胶世界》报道,法国罗地亚公司和美国道康宁公司已达成一项协议,共同开发新型白炭黑／硅烷产品并使其商品化生产。这项协议旨在开发新型的白炭黑／硅烷体系,为轮胎行业提供沉淀法白炭黑和硅烷,以降低轮胎的滚动阻力,提高汽车的燃油效率和行驶安全性,并降低汽车的燃料消耗和减少二氧化碳的排放。硅烷作为轮胎胶料的一种组分,可提高白炭黑和聚合物之间的相互作用。通过这项合作,道康宁和罗地亚公司可发挥各自所长,     

橡胶助剂Silane-M对丁苯橡胶/白炭黑复合材料硫化性能的影响

用硫化仪考察了橡胶助剂3-苯并噻唑硫代-1-丙基-三乙氧基硅烷(Silane-M)对丁苯橡胶/白炭黑复合材料硫化性能的影响.结果表明,Silane-M可明显缩短丁苯橡胶/白炭黑复合材料的正硫化时间,但不影响其焦烧时间.Silane-M具有一定的促进作用,可以加快硫化速率.未添加和添加6份(质量)Silane-M的丁苯橡胶/白炭黑复合材料在135～160 ℃的硫化温度系数和硫化反应表观活化能均比较接近,2种复合材料的硫化性能对温度的依赖性基本一致.     

混炼温度对Si-69原位改性白炭黑填充天然橡胶硅烷化反应的影响

通过控制混炼工艺研究了温度对Si-69原位改性白炭黑填充天然橡胶(NR)硅烷化反应的影响,利用硫化仪、橡胶加工分析仪、核磁共振交联密度仪以及全反射红外光谱仪等对白炭黑的填料网络结构及与NR的相互作用进行了分析。结果表明,在混炼时间一定的条件下,较高的混炼温度(150℃)有利于白炭黑与Si-69的硅烷化反应,NR混炼胶的Payne效应较弱,白炭黑在橡胶基质中的填料网络化结构也较弱,白炭黑的絮凝速率较慢;NR混炼胶的物理交联密度较大,分子链运动更加受限,白炭黑与NR间的相互作用较强;此时全反射红外光谱分析结果显示白炭黑填充NR混炼胶的羟基吸收峰较小,说明白炭黑表面的羟基减少,极性减弱。     

填料表面能对动态性能的影响

本文介绍了对一些橡胶炭黑，石墨化炭黑、白炭黑及有机硅烷处理白炭黑的研究工作。试验结果表明，填料表面能对聚合物－填料和填料─填料间相互作用的影响．使其对填充橡胶的动态性能产生重要作用。     

硅烷化对NBR/BR共混体动态力学性能和白炭黑分散的影响

通过橡胶-填料的相互作用,白炭黑表面极性的改性,填料宏观的分散和白炭黑在NBR和BR共混体中的分布等研究。发现硅烷化对胶料的力学性能有很大的影响。     

聚合物与助剂文摘

橡胶助剂Silane—M对丁苯橡胶／白炭黑复合材料硫化性能的影响 彭华龙等（华南理工大学材料科学与工程学院）／合成橡胶工业,2009,4 用硫化仪考察了橡胶助剂3-苯并噻唑硫代-1-丙基-三乙氧基硅烷（Silane—M）对丁苯橡胶／白炭黑复合材料硫化性能的影响。结果表明,Silane—M可明显缩短丁苯橡胶／白炭黑复合材料的正硫化时间,但不影响其焦烧时间。     

硅藻土的处理及其在橡胶中的应用

综述硅藻土的提纯、改性及其在橡胶中的应用。硅藻土的提纯包括水洗、酸洗、焙烧等,采用隔绝空气焙烧的高烧失量硅藻土可以用作橡胶填料。硅藻土属酸性矿物,可选用硬脂酸和硅烷等作为改性剂,以提高其与橡胶基体的相容性,改善其在橡胶中的分散。硅藻土可部分替代炭黑和/或白炭黑作为橡胶的补强剂,并可用于生产白炭黑,是一种生产彩色橡胶制品的新原料。硅藻土在橡胶中还可作为氢氧化镁等的阻燃协效剂等使用。     

二苯基硅烷改性白炭黑对SBR性能的影响研究

以二苯基硅烷作改性剂制备了改性白炭黑，研究了二苯基硅烷用量对白炭黑补强SBR性能的影响。结果表明，加入二苯基硅烷后，SBR胶料焦烧时间、工艺正硫化时间及最高转矩均明显增大，最低转矩逐渐减小；加入二苯基硅烷对SBR硫化胶力学性能有一定的改善作用；当用量为2份时，SBR硫化胶综合力学性能较好。随着二苯基硅烷用量的增大，SBR硫化胶0℃损耗因子tanδ略有增大，60℃损耗因子tanδ略有减小；白炭黑在SBR中的附聚体尺寸明显降低；当其用量为1份时，白炭黑附聚体尺寸达到最小值9.46μm。     

白炭黑填充橡胶在双螺杆挤出机中的连续混炼

介绍了白炭黑填充橡胶胶料的技术发展现状,研究了硅烷化反应和双螺杆挤出工艺的主要参数的相关性。结果表明,白炭黑填充橡胶在同向旋转螺杆挤出机中连续混炼是可以实现的,剪切变形较高的螺杆构造,其Panye效应更低,硅烷化级别就更高;通过进一步优化过程和落实除气系统有可能获得与密炼机系统相近的硅烷化级别。     

罗地亚与道康宁联合开发白炭黑／硅烷

法国罗地亚公司和美国道康宁公司日前达成一项协议，共同开发新型白炭黑／硅烷产品并使其商品化。这项协议，旨在开发新型的白炭黑／硅烷体系，生产轮胎行业使用沉淀法白炭黑和硅烷．以减少轮胎的滚动阻力，提高汽车的燃油效率和行驶安全性，并以此降低汽车的燃料消耗和减少二氧化碳排放量。硅烷作为轮胎胶料的一种组分，可提高白炭黑和聚合物之间的相互作用。     

白炭黑／硅烷填料体系的化学与橡胶补强性

1 橡胶用沉淀法白炭黑 1．1沉淀法白炭黑的形态 合成白炭黑根据其生产工艺和特性有各种不同的种类，但沉淀法白炭黑在橡胶行业应用最为广泛。沉淀法白炭黑是采用在硅酸钠水溶液中添加酸的分批式沉淀工艺合成的。在这一沉淀工序中形成的是白炭黑一次粒子及其聚集结构，而且通过控制反应时间、温度、pH等参数，其比表面积、结构等白炭黑的主要特性已经在该阶段确定。     

防焦剂CTP对巯基硅烷Si747改性白炭黑胶料性能的影响

研究防焦剂CTP对巯基硅烷Si747改性白炭黑胶料性能的影响。结果表明：在巯基硅烷Si747与白炭黑硅烷化反应过程中,加入防焦剂CTP,能够延缓巯基与橡胶的早期交联,降低胶料的Payne效应;能够改善老化前后胶料的物理性能和耐磨性能,对湿地抓着性能和生热无不利影响。     

促进剂DPG在白炭黑填充天然橡胶胶料混炼中加料顺序对胶料性能的影响

研究促进剂DPG在白炭黑填充天然橡胶胶料混炼中加料顺序对胶料性能的影响。结果表明：促进剂DPG与NR、白炭黑和硅烷偶联剂同时加入混炼能够参与和促进硅烷化反应,改善白炭黑与NR之间的相容性,减轻白炭黑聚集,因此可降低Payne效应,提高胶料的耐热老化性能,但因其参与硅烷化反应而减小了参与硫化反应的量,导致硫化速率降低,焦烧时间延长,同时由于交联密度下降导致硫化胶的耐磨性能、300%定伸应力和撕裂强度降低及60 ℃时的tanδ增大,因此在配方开发和混炼工艺设计时,应考虑适量补充促进剂DPG在前期混炼阶段加入时的损耗。     

硅烷用量对白炭黑填充胶料交联密度的影响

该文描述了硫化过程中添加的游离硫黄在白炭黑-橡胶结合与基质交联间的优劣比较,对含硫官能硅烷偶联剂Si69及Si266的变量进行了两种统计性试验。可以看出,一方面硅烷用量的增加增强了白炭黑-橡胶结合,引起模量提高并有效降低拉断伸长率;另一方面,白炭黑-橡胶结合消耗游离硫黄产生低基质交联密度。由于两种交联反应同时发生,基质和白炭黑-橡胶网状结构之比不能随意变化。为了获得最佳补强效果并满足性能要求,已精确地对硅烷与硫黄的比率进行了调整。该研究的目的旨在深入了解白炭黑填充胶料的补强效果,并对指导怎样使胶料拥有最佳产品性能有很大意义。