原位接枝改性白炭黑补强天然橡胶的性能研究

以天然橡胶为母胶,双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物(Si-69)为改性剂,制备了天然橡胶/原位接枝改性白炭黑。利用红外光谱、橡胶综合加工分析仪、扫描电镜等手段综合分析了白炭黑改性前后对橡胶的补强性能的影响。结果表明,白炭黑经原位接枝改性后,在橡胶基体中的分散性和与橡胶基体的相容性均有改善,胶料加工安全性和硫化效率均有提升,橡胶综合物理机械性能提升明显。     

改性白炭黑补强NR/TPI的性能研究

本文选用双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物(Si-69)为改性剂,利用球磨法制备了接枝改性白炭黑。利用热失重法(TG)分析了改性剂用量和改性时间等因素对接枝率的影响。将改性白炭黑用于天然橡胶(NR)/ 反式聚异戊二烯(TPI)的补强中,比较了未改性白炭黑和改性白炭黑对胶料的硫化性能、物理机械性能和动态性能等的影响。结果表明,在0~12份范围内,改性剂用量越大,白炭黑接枝率越高,但综合物理机械性能最佳值则出现在改性剂用量为10份时。在15~45 min范围内,改性时间对白炭黑接枝率影响不明显,但当改性时间为45 min时,综合物理机械性能最佳。白炭黑经接枝改性后改善了其在橡胶基体中的分散性和与橡胶基体的相容性,添加改性白炭黑胶料的抗湿滑性能、滚动阻力和动态生热性能均有改善。     

改性白炭黑-橡胶相互作用和非线性粘弹性研究

选用Si-69利用原位接枝法对白炭黑进行了表面改性并用于天然橡胶的补强,重点考察了不同填料用量下改性白炭黑-天然橡胶的相互作用和非线性粘弹性。结果表明,与未改性白炭黑相比,添加改性白炭黑的胶料结合胶量上升,填料-橡胶相互作用增强,填料在橡胶基体中的分散性更好。胶料应变软化和Payne效应随填料用量的上升而增强。当填料用量小于26份时,天然橡胶/改性白炭黑的应变软化大于天然橡胶/白炭黑的。超过26份后,情况反转。     

改性白炭黑补强天然橡胶的性能研究

采用偶联剂Si69对白炭黑进行表面改性,研究改性白炭黑对天然橡胶胶料性能的影响。结果表明:与未改性白炭黑胶料相比,改性白炭黑胶料的加工安全性和硫化效率提升,硫化胶的300%定伸应力、拉伸强度、撕裂强度、耐磨性能和耐2级裂口屈挠性能提高,滚动阻力和动态生热性能略有改善,但抗湿滑性能略有下降;扫描电镜分析表明,改性白炭黑在橡胶基体中的分散性及其与橡胶基体的相容性改善。     

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。     

离子液体与偶联剂并用对白炭黑填充NR性能的影响

本文用偶联剂Si-69、B-69和离子液体[溴化1-丁基-3-甲基咪唑(BMIM)]单独改性白炭黑,同时用两种偶联剂分别与离子液体BMIM并用改性白炭黑,对比研究了其对NR性能的影响。结果表明,与未改性白炭黑相比,Si-69、B-69和BMIM改性白炭黑后,填充NR的硫化速率加快,Payne效应减弱,力学性能改善,滚动阻力降低;其中,BMIM改性白炭黑填充NR的综合性能最优,其拉伸强度和撕裂强度比未改性白炭黑填充NR提高了一倍。与偶联剂单独改性白炭黑相比,偶联剂与BMIM并用改性白炭黑后,填充NR的t90进一步缩短,填料-橡胶相互作用更强,交联密度更大,力学性能进一步提高,滚动阻力变得更低。     

促进剂DZ加入方式对Si-69原位改性白炭黑填充NR性能的影响

在沉淀法白炭黑制备过程中分别加入Si-69、Si-69和促进剂DZ,制备的产物分别为Silica-Si-69、Silica-Si-69-DZ,并用这两种产物填充天然橡胶,其中Silica-Si-69填充NR在橡胶混炼过程中加入促进剂DZ,与Silica-Si-69-DZ/NR复合材料对比,探究促进剂DZ加入方式对橡胶性能的影响。研究发现,沉淀法白炭黑制备过程中加入促进剂DZ的白炭黑(Silica-Si-69-DZ)填充胶料的tc10缩短,改善了白炭黑延迟硫化的现象,硫化胶的扯断伸长率高,疲劳温升和永久变形大。     

偶联剂Si69改性白炭黑补强天然橡胶/反式聚异戊二烯并用胶的性能研究

利用球磨法制备偶联剂Si69接枝改性白炭黑,研究偶联剂Si69用量和改性时间对白炭黑接枝率及其补强天然橡胶/反式聚异戊二烯并用胶性能的影响。结果表明:随着偶联剂Si69用量增大,白炭黑接枝率提高,当偶联剂Si69用量为10份时,并用胶的物理性能较好;改性时间对白炭黑接枝率影响不大,当改性时间为45 min时,并用胶的物理性能较好;经偶联剂Si69改性后,白炭黑在橡胶基体中的分散性及其与橡胶基体的相容性得到改善,其补强并用胶的抗湿滑性能、滚动阻力和动态生热均有所改善。     

偶联剂改性生化木质素在天然橡胶中的应用研究

采用乳液共沉法制备天然橡胶/生化木质素/白炭黑(NR/BCL/白炭黑)复合材料,研究了硅烷偶联剂四硫化双(三乙氧基丙基)硅烷(Si-69)用量对复合材料门尼黏度、硫化特性、物理机械性能、填料分散性及动态热机械性能的影响。结果表明,随着Si-69用量的增加,混炼胶的焦烧时间缩短,硫化时间延长,硫化程度增加;当Si-69用量不超过4份时,混炼胶的填料分散性变化不大;硫化胶的拉伸强度、100%与300%定伸应力先增加后下降,断裂伸长率先下降后增加,撕裂强度、硬度均有所增加,当Si-69用量为4份时,硫化胶的综合力学性能最佳;硫化胶的损耗因子峰值增大,当Si-69用量为4份时,滚动阻力最低,但抗湿滑性相对较差。     

原位接枝改性对白炭黑补强NR橡胶结构与性能的影响

研究了原位接枝改性白炭黑补强的天然橡胶力学性能及动态性能,采用红外光谱、热失重、转矩流变仪分别对改性前后的橡胶结构进行了表征。结果表明,白炭黑填充的天然橡胶经原位接枝改性后,拉伸强度和定伸应力均提高,压缩永久变形和阻尼因子(tanδ)均减小;当改性剂用量为9份时,胶料综合性能最好。TG分析及红外光谱分析结果表明,改性剂在混炼阶段与橡胶、炭黑粒子发生了接枝反应,在硫化阶段参与了交联反应。转矩流变仪测试结果表明,改性剂在混炼阶段需要达到一定的温度(约在120℃左右)才能与白炭黑发生接枝反应,且反应为吸热反应。     

偶联剂Si69原位改性对SBR/白炭黑复合材料填料网络的影响

研究偶联剂Si69原位改性对丁苯橡胶(SBR)/白炭黑复合材料填料网络的影响。通过结合胶测定和RPA2000橡胶加工分析仪分析,讨论Si69原位改性及其热处理、剪切和停放等因素对胶料填料网络的影响。结果表明,白炭黑在高温下易聚集,而Si69的原位改性及延长热处理时间、增大剪切强度都可以有效减少胶料填料网络的聚集,提高白炭黑的分散性能。     

液相改性对白炭黑表面活性位点的影响

先采用偶联剂KH590与分散剂MOA液相改性白炭黑制备改性白炭黑水浆,然后分别制备干法混炼和湿法混炼天然橡胶(NR)/白炭黑母炼胶,再在后期混炼时补加偶联剂Si69,通过制备NR/白炭黑纳米复合材料并对其性能进行研究,考察液相改性后的白炭黑表面是否还有剩余活性位点与偶联剂Si69反应。结果表明,后期补加的偶联剂Si69无法接枝在白炭黑表面而起到偶联作用,不能改善白炭黑在橡胶基体中的分散性和NR/白炭黑纳米复合材料的性能,液相改性后的白炭黑表面活性位点已全部被占据。     

改性白炭黑对天然橡胶和环氧化天然橡胶共混物力学性能的影响

研究了白炭黑对天然橡胶和环氧化天然橡胶（NR／ENR）共混物的补强性能以及改性剂的品种和用量对白炭黑分散效果的影响。结果表明，间苯二酚六次甲基四胺（PY）、硅烷偶联剂KH-550、Si-69这3种改性剂对白炭黑都起到了很好的改性作用。PY以40／60的质量比把间苯二酚和六次甲基四胺溶解、混合所得的络合物的改性效果最好，其中硅烷偶联剂Si-69和KH-550的最佳用量以白炭黑质量用量的9％为宜。     

白炭黑和偶联剂Si-69对全钢基部胶料热扩散系数的影响

用激光导热仪于20～140℃分别测试了填充不同量白炭黑和白炭黑/硅烷偶联剂Si-69的天然橡胶的热扩散系数.结果表明,胶料的热扩散系数随着白炭黑/Si-69填充量的增加而增大.且与温度大致呈线性变化趋势.白炭黑在Si-69的表面改性作用下,能与胶料分子链形成较好的导热网络结构,使其在天然橡胶基质中的分散程度得到改善,从而使胶料的热扩散系数得以提高.     

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。     

硅烷偶联剂对白炭黑与CM/SBR的填料网络及动态性能的影响

采用偶联剂Si-69对白炭黑进行改性。实验表明,随着偶联剂Si-69用量的增多,填料在胶料中的分散性提高,使CM/SBR(氯化聚乙烯/丁苯橡胶)共混胶的力学性能提高,硫化胶的耐老化性能提高,Si-69的加入使白炭黑与橡胶基质的相容性提高,Payne效应减弱。     

偶联剂和离子液体改性白炭黑补强天然橡胶性能的研究

研究偶联剂(Si69和B-69)与离子液体溴化1-丁基-3-甲基咪唑(BMIM)单用和并用改性白炭黑补强天然橡胶(NR)的性能。结果表明:与未改性白炭黑补强NR胶料相比,偶联剂Si69、偶联剂B-69和BMIM改性白炭黑补强NR胶料的硫化速率加快,Payne效应减弱,物理性能和耐磨性能提高,滚动阻力降低,偶联剂Si69改性白炭黑的效果优于偶联剂B-69;与偶联剂单用改性白炭黑补强NR胶料相比,偶联剂/BMIM并用改性白炭黑补强NR胶料的硫化速率加快,白炭黑与NR相互作用增强,交联密度增大,物理性能和耐磨性能显著提高,滚动阻力降低,偶联剂B-69/BMIM并用改性白炭黑补强NR胶料的滚动阻力小于偶联剂Si69/BMIM并用改性白炭黑补强NR胶料,抗湿滑性能相差不大;BMIM改性白炭黑补强NR胶料的综合性能最佳。     

硅烷偶联剂A171湿法改性白炭黑及其应用

白炭黑(SiO_2·n H_2O)作为橡胶补强剂广泛应用于汽车轮胎工业。以硅烷偶联剂A171为改性剂对白炭黑进行表面改性,考察了改性温度、时间、pH和改性剂质量分数对白炭黑性能的影响,采用X射线衍射(XRD)、热重(TG)、红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)等对白炭黑进行表征。适宜的改性条件为:改性温度为90℃,改性时间为120 min,pH为2.5,A171质量为白炭黑湿凝胶质量的3.0%时,改性后白炭黑的活化度达100%,表面硅羟基下降,提高了传统白炭黑的疏水性。将白炭黑应用于丁苯橡胶时,300%、500%定伸应力较未改性提高了88.5%、86.3%,拉伸强度提高16.2%,体积磨耗下降12.6%,提高了硫化胶的力学性能和补强性能。     

新型白炭黑改性橡胶研究

采用2种新型白炭黑替代常用白炭黑来改性天然橡胶（NR）、顺丁橡胶（BR）、丁笨橡胶（SBR）、三元乙丙橡胶（EPDM）、丙烯酸酯橡胶（ACM）和硅橡胶。研究不同用量和不同种类的白炭黑对上述几种橡胶进行改性,通过对硬度、扯断伸长率、拉伸强度、磨耗和耐老化性能的测试,确定白炭黑的最佳用量和最适宜的种类。结果表明：白炭黑填料用量为80份时效果最好,普通白炭黑适合做EPDM的补强剂,碱法白炭黑对NR、SBR和ACM的改性效果更好,而酸法白炭黑改性的橡胶拉伸强度和硬度很小,不适于补强;白炭黑对硅橡胶的改性效果不好,得到的产品硬度很小,无法进行力学性能测试。     

有机湿法改性白炭黑对天然橡胶复合材料性能的影响

分别采用双-[3-（三乙氧基硅）丙基]-四硫化物（偶联剂Si69）、离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（BMI）、离子液体1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑（AMI）对白炭黑进行改性，制备改性白炭黑/天然橡胶（NR）复合材料。研究改性剂对改性白炭黑/NR复合材料的微观结构、硫化特性、物理性能和动态力学性能的影响。结果表明：改性白炭黑的粒径明显减小，其在橡胶基体中的分散性改善，与橡胶基体之间的相互作用增强；改性白炭黑/NR复合材料的硫化速率加快，物理性能明显提高；与偶联剂Si69相比，两种离子液体明显提高改性白炭黑/NR复合材料的硫化效率和物理性能；随着应变和频率的增大，白炭黑/NR复合材料的储能模量从大到小的填料顺序为AMI改性白炭黑、BMI改性白炭黑、偶联剂Si69改性白炭黑、未改性白炭黑；AMI改性白炭黑/NR复合材料的综合性能最好。