白炭黑表面改性對(duì)nrbr硫化膠性能的影響畢業(yè)論文

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1、白炭黑表面改性對(duì)NR/BR硫化膠性能的影響·關(guān)鍵詞：白炭黑,表面改性,偶聯(lián)劑,表面活性劑,硫化膠,物理性能,老化·概??述：·摘要:研究了10種偶聯(lián)劑和3種表面活性劑改性白炭黑后對(duì)NR/BR硫化膠性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,不同表面改性劑改性白炭黑后對(duì)NR/BR硫化膠物理性能的影響程度大小順序?yàn)?硅烷類偶聯(lián)劑>鈦酸酯類偶聯(lián)劑>表面活性劑。其中硅烷類偶聯(lián)劑的改性效果優(yōu)劣順序?yàn)?KH550>KH846>KH590>KH560,帶胺基和磷酸酯基團(tuán)的偶聯(lián)劑具有較好的抗老化作用;鈦酸酯類偶聯(lián)劑的改性效果優(yōu)劣順序?yàn)?NDZ-311w>NDZ-102>NDZ-201>NDZ-311>NDZ-401>NDZ-1

2、01;表面活性劑的改性效果優(yōu)劣順序?yàn)?ATAC>T-40>ABS?！?nèi)??容：·????炭黑是橡膠制品的重要補(bǔ)強(qiáng)劑。近年來,隨著能源日益緊張,人們?cè)絹碓街匾暉o機(jī)填料對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)效果,特別是白炭黑對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)作用。然而由于白炭黑的表面極性和親水性較強(qiáng),與烴類橡膠的相容性不如炭黑好,若在橡膠中大量填充,不僅降低了補(bǔ)強(qiáng)效果,而且膠料的定伸應(yīng)力、壓縮變形、生熱、磨耗及加工工藝性能均不如炭黑填充膠料。為了提高白炭黑與聚合物之間的相容性,增大界面間的相互作用活性,通常采用表面改性劑對(duì)白炭黑進(jìn)行改性。本工作系統(tǒng)地研究了10種偶聯(lián)劑和3種表面活性劑改性白炭黑后對(duì)NR/BR硫化膠物理性能的影響。1實(shí)驗(yàn)1.1原材

3、料NR,1號(hào)煙膠片,馬來西亞產(chǎn);BR,齊魯石化公司產(chǎn)品;沉淀法白炭黑,南京橡膠廠提供。偶聯(lián)劑:γ-胺基丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-縮水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、雙[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]四硫化物(KH-846)、乙烯基三叔丁基過氧硅烷(KH-590)、異丙基十二烷基苯磺酰鈦酸酯(NDZ-101)、異丙基(3-二辛基磷酸辛氧基鈦酸酯)(NDZ-102)、異丙基三(丁基甲十焦磷酸酯鈦酸酯)(NDZ-201)、雙(二辛基磷酸酯)含氧乙酸鈦酸酯(NDZ-311)、雙(二辛基焦磷酸酯)含氧乙酸鈦酸酯(NDZ-311w)、四異丙基雙(二月桂亞磷酸酯)絡(luò)鈦酸酯(NDZ-40

4、1),南京曙光化工廠產(chǎn)品。表面活性劑:吐溫40(T-40)、十二烷基苯磺酸鈉(ABS)、十二烷基三甲基氯化銨(AT-AC),上?；瘜W(xué)試劑廠產(chǎn)品。1.2試驗(yàn)配方NR65;BR35;硫黃2.5;促進(jìn)劑CZ0.8;炭黑40;白炭黑15;改性劑3;硬脂酸2;防老劑4010NA3;防老劑RD3;氧化鋅5;凡士林7。1.3性能測(cè)試(1)硫化膠的拉伸性能按GB/T528—92于XLL-250型拉力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行;撕裂強(qiáng)度按GB/T529—91測(cè)定;邵爾A型硬度按GB/T531—92用LX-A型橡膠硬度計(jì)測(cè)定;老化試驗(yàn)采用401A型鼓風(fēng)式老化實(shí)驗(yàn)箱,老化溫度為100℃,老化時(shí)間為72h。(2)采用平衡溶脹法測(cè)定

5、硫化膠的交聯(lián)密度,由下式求得:γ=ln(1-Vr)+Vr+μV2r/[V1(Vr1/3-Vr/2)]式中γ———交聯(lián)密度,mol·cm-3;Vr———溶脹試樣中硫化膠的體積分?jǐn)?shù);V1———溶劑的摩爾體積,cm3·mol-1;μ———聚合物與溶劑的作用參數(shù)。其中,Vr的計(jì)算公式如下:Vr=1/[1+(mr/ma-1)ρr/(bρs)]式中mr———溶脹后的試樣質(zhì)量;ma———溶脹前的試樣質(zhì)量;ρr———生膠的密度;ρs———溶劑的密度;b———配方中生膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。交聯(lián)密度的測(cè)定采用苯作為溶劑,V1=89.4cm3·mol-1,μ=0.43,ρs=0.88Mg·m-3。為使試樣充分溶脹,用細(xì)繩將

6、試樣懸掛于苯溶劑中,使之不與容器壁接觸,溶脹時(shí)間為72h。(3)氨校正溶脹:在密閉的干燥皿底層放置濃縮的氨水,試樣在含氨的大氣中溶脹72h后,用苯進(jìn)行徹底的清洗,于室溫下在真空干燥器中予以干燥。2結(jié)果與討論不同表面改性劑改性白炭黑對(duì)NR/BR硫化膠物理性能的影響如表1所示。從表1可以看出,白炭黑表面改性填充NR/BR硫化膠的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度(表面活性劑ABS改性除外)和交聯(lián)密度均有不同程度的提高。不同改性劑改性白炭黑對(duì)NR/BR硫化膠物理性能的影響程度大小順序?yàn)?硅烷類偶聯(lián)劑>鈦酸酯類偶聯(lián)劑>表面活性劑。不同表面改性劑對(duì)改性白炭黑性能有不同程度的影響。這是由于硅烷類偶聯(lián)劑中含有能水解成硅烷醇

7、的基團(tuán),硅烷醇與填料表面產(chǎn)生縮合,在硫化時(shí)偶聯(lián)劑中的有機(jī)官能團(tuán)與橡膠發(fā)生反應(yīng),使橡膠分子與白炭黑之間產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合,從而使硅烷類偶聯(lián)劑的補(bǔ)強(qiáng)效果十分明顯(硅烷偶聯(lián)劑的改性效果優(yōu)劣為:KH-550>KH-846>KH-590>KH-560)。具體過程為:(1)硅烷類偶聯(lián)劑水解,生成羥基硅烷(R’O)3—Si—R+3H2O→R—Si—(OH)3+3R′OH(2)羥基硅烷與白炭黑表面羥基發(fā)生縮合反應(yīng)　　(