硅烷偶联剂在橡胶工业中应用进展

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硅烷偶联剂在橡胶中的应用研究新进展

22硅烷偶联剂在橡胶中的应用研究新进展崔小明摘要：在橡胶工业中，硅烷偶联剂的使用可以有效改善填料与橡胶基质的相容性，拓展橡胶材料的应用领域，开发前景广阔。

概述了硅烷偶联剂在天然橡胶和合成橡胶中的应用研究新进展，提出了其今后的发展方向。

关键词：偶联剂；硅烷偶联剂；填料；轮胎；橡胶材料；应用研究进展硅烷偶联剂既含有能与有机聚合物反应的碳官能团，还具有与无机物料表面化学键合的硅官能团。

有机-无机物质通过它可以经化学方法或物理方法偶联于一体，起着架桥作用，改善填料网络，提高填料与橡胶间的偶联作用，从而提高增强填料与橡胶的相容性。

因此，将硅烷偶联剂应用于天然橡胶和合成橡胶领域，具有很好的应用前景。

目前，在橡胶领域中应用的主要品种有双-[(三乙氧基硅烷基)-丙基]四硫化物（商品名为TESPT或Si69）、双-[(三乙氧基硅烷基)-丙基]二硫化物[商品名为TESPD或Si75]、硫氰基丙基三乙氧基硅烷(S i264)、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷(K H-590)、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷(S i747)、3-(辛酰硫基)丙基三乙氧基硅烷(NXT)、3-己酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷(HXT)以及γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)等[1-2]。

概述了硅烷偶联剂在天然橡胶和合成橡胶中的应用研究新进展，提出了其今后的发展方向。

1 在天然橡胶中的应用株洲时代新材料科技股份有限公司刘权等[3]研究了不同用量的硅烷偶联剂K H550对炭黑填充NR的硫化特性、物理性能和动态力学性能的影响。

结果表明，硅烷偶联剂K H550的加入缩短了焦烧时间和正硫化时间；硅烷偶联剂K H550添加量为2份时，邵尔A型硬度和拉伸强度达到最大值,拉断伸长率有所降低,回弹性和压缩永久变形性能明显改善；K H550的加入能有效降低炭黑的P a y n e效应，提高胶料的交联密度及炭黑的分散性，降低硫化胶损耗因子和动态生热，概述动态力学性能。

双钱集团上海轮胎研究所有限公司贾振梅等[4]研究了偶联剂Si69用量对NR性能的影响。

硅烷偶联剂对硅橡胶性能的影响

硅烷偶联剂对硅橡胶性能的影响①罗权娓王真智(华南理工大学广州510641)硅烷偶联剂是科技工作者研究最早、应用最广泛的偶联剂。

它可用通式R-Si-X3表示，R是可与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官能团，如氨基、乙烯基、环氧基、琉基等;X是能够水解的烷氧基，如甲氧基、乙氧基等。

在现代高分子复合材料的加工中，硅烷偶联剂在有机物和无机物2种物质的界面间起着架桥的作用，产生明显的增强效果。

近10年来，硅烷偶联剂在天然橡胶，丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁睛橡胶和氯丁橡胶胶料中已进行过许多应用研究，并且相继得到了应用。

本文研究硅烷偶联剂A-172、A-151和A-189对甲基乙烯基硅橡胶的硫化特性、硫化胶的力学性能以及硅橡胶与合金铝的粘合强度的影响，为硅烷偶联剂在硅橡胶中的应用提供参考。

1实验1.1主要原材料甲基乙烯基硅橡胶，型号110-2，吉林化工研究院产;4#气相白炭黑，沈阳化工厂产;经基硅油，GY209，晨光化工研究院产;交联剂，2，5-二甲基-2，5-双(叔丁过基氧基)己烷，简称DBPMH，江苏产;硅烷偶联剂:乙烯基三-(2-甲氧基乙氧基)硅烷，商品名A-172，哈尔滨化工研究所产;乙烯基三乙氧基硅烷，商品名A-151，天津市化学试剂一厂产;Y-琉基丙基三甲氧基硅烷，商品名A-189，辽宁省盖具化工厂产。

1.2仪器及设备XK-160开炼机，用于混炼胶料。

LH-l型园盘转子振荡硫化仪，测定混炼胶硫化特性。

25吨油压电热平板硫化机，硫化试片。

INSTRON 1122型拉力机，测定硫化胶力学性能。

50吨拉力试验机，测定剪切粘合强度。

L3性能测试混炼胶硫化特性按GB9869-88标准测定，温度170℃士1℃，压力0.38MPa。

硫化胶力学性能按GB527-83、GB/T528-92、GB/T2941-91标准测定。

剪切粘合强度试片制备及测试:试片制备工艺路线铝合金试片→表面机械处理→表面化学处理→烘干→涂胶粘剂~贴胶硫化(170℃x15min)→二段硫化(180℃X6h)。

一种硅烷偶联剂的合成及其在白炭黑_天然橡胶复合材料中的应用_潘其维

第2期2014年2月高分子学报ACTA POLYMEＲICA SINICANo．2Feb．，2014202*2013-05-31收稿，2013-07-25修稿；国家自然科学基金青年基金（基金号21004022）和广州市重点实验室建设项目（项目号2012-224-7）资助．＊＊通讯联系人，E-mail ：panqw@scut．edu．cn doi ：10.3724/SP．J．1105.2014.13189一种硅烷偶联剂的合成及其在白炭黑/天然橡胶复合材料中的应用*潘其维＊＊王兵兵周瑛赵建青（华南理工大学材料科学与工程学院聚合物成型加工工程教育部重点实验室，广州510640）摘要采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（A187）与对氨基二苯胺（PPDA ）反应，制备得到一种具有防老化功能的硅烷偶联剂，并通过1H-NMＲ、IＲ和MS 对其结构进行表征．之后，将不同用量的硅烷偶联剂用于原位改性白炭黑制备防老功能化白炭黑/天然橡胶（NＲ）复合材料，并与相应的炭黑/NＲ、未改性白炭黑/NＲ及双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物（Si69）改性白炭黑/NＲ在加工性能、增强性能和防老化性能方面进行对比．硫化特性数据表明，防老偶联剂的添加使复合材料的黏度降低，最大转矩增加，正硫化时间缩短．动态黏弹性能显示，改性后白炭黑的分散性得到明显提高．复合材料的力学性能先随防老偶联剂用量的增加而提高，之后到达平台．当防老偶联剂的用量大于或等于白炭黑质量的10.8%时，复合材料的拉伸强度与炭黑/NＲ、Si69改性白炭黑/NＲ相当，远大于未改性白炭黑/NＲ的强度；而其撕裂强度都大于3种对比复合材料．经过100ħ下不同天数的热氧老化后，添加防老偶联剂的复合材料表现出良好的性能保持率，优于添加防老剂4020的3种对比材料，表明防老偶联剂具有更好的防护效果．关键词防老化，硅烷偶联剂，白炭黑表面改性，白炭黑/NＲ复合材料随着全球石油储量的日益减少，寻找其它含量丰富的填料来代替炭黑在橡胶补强方面的作用显得尤为重要．因此白炭黑、蒙脱土及高岭土等成为近来研究的热点［1 4］．沉淀法白炭黑是由硅酸盐酸解而制得，是一种极具发展前景的橡胶增强填料［5］．当它应用于轮胎胎面胶时，可以提高抗湿滑能力，降低滚动阻力［6］．但是，沉淀法白炭黑表面含有大量羟基，这导致它具有较高的酸性、吸湿性以及亲水性［7 9］．因此未经处理的白炭黑添加于橡胶中时，就会出现硫化时间延长，交联程度降低等问题［10］．为了克服白炭黑的各种缺点，目前采用比较多的就是用硅烷偶联剂对白炭黑表面进行改性，从而达到降低白炭黑表面极性，增加与橡胶相容性的目的．而橡胶工业中使用的硅烷偶联剂几乎全是含硫硅烷偶联剂，特别是多硫硅烷偶联剂．因为在应用时，含硫硅烷偶联剂中的烷氧基与白炭黑表面的硅羟基结合，而硫则与橡胶结合，形成牢固的网络结构．该类产品主要品种包括：双-［γ-（三乙氧基硅）丙基］四硫化物（Si-69）［11］、双-［γ-（三乙氧基硅）丙基］二硫化物（Si-75）［12］．传统含硫硅烷偶联剂Si69在使用中需要混炼温度高，易引起胶料焦烧，并存在胶料气孔率较高的弊端．为此，美国康普顿公司开发了新一代硅烷偶联剂NXT ［13］，德固赛公司开发了硅烷偶联剂VP-Si-363［14］．它们能在一定程度上克服Si69的缺点．上述橡胶用硅烷偶联剂的结构都以改善橡胶/填料相互作用为单纯目的，假如能够在偶联剂的一端接枝其他的官能团，就能在提高白炭黑补强性能的同时赋予其相应的功能．可是关于这方面工作的报道很少．贾红兵等［15］报道，含氨基硅烷偶联剂KH-550、KH-792能提高白炭黑/SBＲ复合材料的力学性能和抗热氧老化性能．可是由于配方本身就添加了防老剂4010NA ，所以这2种硅烷偶联剂本身是否对复合材料具有热氧防护效果还有待研究．天然橡胶（NＲ）是应用最广泛的通用橡胶，但其分子结构中过多的双键导致制品很容易老化．防老剂的应用大大延长了橡胶的使用寿命，但一般防老剂容易挥发和迁移，这不仅使得制品性能变差，同时也污染环境，危害人类健康［16］．目前，针对防老剂挥发和迁移的问题，一般是采用大分子防老剂、链段接枝或者反应性防老剂来解决，已2期潘其维等：一种硅烷偶联剂的合成及其在白炭黑/天然橡胶复合材料中的应用有很多论文对它们展开了详细的论述［17 21］．本课题组已经就如何提高白炭黑在天然橡胶中的分散性以及解决防老剂的挥发和迁移问题，设计并合成了表面接枝防老剂的白炭黑．它对丁苯橡胶和天然橡胶都有较好的增强和防老化作用［22，23］．可是此种利用化学改性方法合成的改性白炭黑，合成相对复杂，不利于大量生产．本文对其合成方法进行了改进，合成得到一种硅烷偶联剂———防老偶联剂，然后通过橡胶加工过程中原位添加的方法，将它接枝到白炭黑表面，制备出防老功能化白炭黑/NＲ复合材料．对该白炭黑/NＲ复合材料的动态黏弹性能、力学性能以及老化性能进行了研究，并与相应的炭黑/NＲ、未改性白炭黑/NＲ及双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物（Si69）改性白炭黑/NＲ进行了对比．结果表明，该硅烷偶联剂具有双重功效，使白炭黑的补强性能和复合材料的防老化性能均大幅提高．并且由于使用该硅烷偶联剂的复合材料不须添加防老剂，起到简化配方的作用．1实验部分1.1主要原材料天然橡胶（NＲ），泰国3L标准胶；氧化锌、硬脂酸、硫磺、促进剂CZ、促进剂D、防老剂4020以及硅烷偶联剂Si69由广州金昌盛科技有限公司提供；白炭黑，VN3，德固赛中国青岛；炭黑N330，亿博瑞特种炭黑化工有限公司；γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（A-187），98%，Acros；对氨基二苯胺（PPDA），95%，阿拉丁试剂上海公司．1.2试样制备1.2.1防老偶联剂的合成通过本课题组之前所进行的工作，采用A187和PPDA等量的反应体系，即控制A187与PPDA的反应摩尔比为1ʒ1，即可得到相应的目标产物．准确称取一定量的反应物加入到三口烧瓶中，通入氮气，在130ħ恒温油浴中磁力搅拌3h（反应全程氮气保护），即得到产物．1H-NMＲ（CDCl3，400MHz，δ）：0.70（t，2H，SiCH2），1.73（m，2H，SiCH2CH2），3.11（m，1H，NHCH2），3.24（m，1H，NHCH2），3.38 3.47（m，5H，OCH2CH2，OCH2CH，OCH2CH），3.56（m，9H，OCH3），4.01（s，1H，NHCH2），5.44（s，1H，ArNHAr），6.60 6.68（m，2H，Ar—H），6.76 6.87（m，3H，Ar—H），6.94 7.04（m，2H，Ar—H），7.15 7.19（m，2H，Ar—H）．MS：M+1，421.2147，422.2173，423.2164．IＲ（νmax，cm－1）（KBr pellet）：3461，3430，3374，3047，3026，2941，2841，1605，1518，1310，1192，1084，819．1.2.2复合材料的制备实验采用的配方如表1所示．首先将天然橡胶在双辊开炼机上薄通9次，薄通后调整挡板距离和辊距，使胶料包辊，加入原位添加防老偶联剂的填料，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂及硫磺，混合均匀后打包打卷各3次，最后薄通6次后将辊距调至1mm出片．混合物停放过夜后在平板硫化机上硫化压片，硫化温度150ħ，硫化时间为正硫化时间t C90+2．Table1Formulations of the compositesNo．01234567NＲ100100100100100100100100VN3050505050505050N330500000000SA22222222ZnO44444444S2*******CZ 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5D0.60.60.60.60.60.60.60.6Si69004000004020 1.5 1.5 1.500000 Antioxidantcoupling agent000 1.8 3.6 5.47.29 1.3分析测试1.3.1防老偶联剂的结构表征1H-NMＲ采用瑞士布鲁克公司的AVANCE III400超导核磁共振谱仪，主频400MHz，溶剂为CDCl3．质谱（MS）由德国布鲁克公司高分辨LC-Q-TOF仪器测试．红外（IＲ）数据由德国布鲁克公司的Vector33傅里叶红外光谱仪测试，试样采用溴化钾压片法制备．1.3.2硫化特性测试采用广东东莞高铁检测仪器有限公司的GT-M2000型无转子硫化仪测定混炼胶的硫化特性，测试条件为150ħˑ30min．1.3.3ＲPA测试采用美国ALPHA TECHNOLOGLES公司的ＲPA2000橡胶加工分析仪对所需测试的混炼胶和硫化胶进行应变扫描测试，混炼胶，温度60ħ、频率1Hz、应变振幅0.7% 400%．1.3.4力学性能测试按GB/T528-1998测试硫化胶试片的定伸应力、拉伸强度、扯断伸长率，拉伸速度500mm·302高分子学报2014年min－1，按GB/T529-1999测定撕裂强度，按GB/ T531-1999测定邵尔A型硬度．1.3.5热氧老化性能测试按照GB/T3512-2001测定硫化胶耐热氧老化性能，试验在高铁检测仪器有限公司的GT-7017-NL型电热老化试验箱进行测试，老化温度为100ħ，老化时间分别为24、48、72、96h，到达规定时间后取出试样停放过夜后测定其相关性能．2结果与讨论2.1防老偶联剂的合成对氨基二苯胺类衍生物是性能优异的防老剂，因此本文首先设计合成具有此官能团的防老偶联剂，以便在后续加工过程中利用其对白炭黑表面进行原位改性．防老偶联剂的合成路线如图1所示，通过氨基与环氧基团的开环反应实现．Fig．1Synthesis of antioxidant couplingagentFig．21H-NMＲspectra of A187，PPDA and antioxidant coupling agent图2所示为原料γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（A-187）、对氨基二苯胺（PPDA）及产物防老偶联剂的核磁谱图，其中在化学位移为2.6、2.8及3.14处分别对应A187环氧基团中亚甲基及次甲基氢信号峰；化学位移为3.6及5.4处分别对应PPDA中的伯胺及仲胺的信号峰，7.0附近为苯环上氢原子的信号峰．从产物谱图可以看出，环氧基团上的氢信号峰完全消失，取而代之的是在化学位移为3.07及3.2处出现的新信号峰，它们对应产物中—NH—CH2—的亚甲基的氢信号峰．其余核磁信号峰的位置和积分都与防老偶联剂结构中的氢原子一一对应．防老偶联剂的结构还得到高分辨质谱的确认．图3所示即为产物的质谱图．防老偶联剂的分子量是M=420.58，图中3个信号峰就是其分子离子峰．图4为防老偶联剂的红外谱图．3461、3430和3374cm－1的吸收对应的是胺基与羟基的伸缩4022期潘其维等：一种硅烷偶联剂的合成及其在白炭黑/天然橡胶复合材料中的应用Fig．3MS spectrum of the antioxidant coupling agent振动，3047和3026cm －1是苯环上C —H 的伸缩振动，2941和2841cm －1是烷烃链上的C —H 伸缩振动，1605和1518cm －1是苯环的骨架振动．谱图中没有观察到910cm －1处环氧基团的特征吸收，表明A-187已完全反应．Fig．4IＲspectrum of the antioxidant coupling agent核磁、质谱和红外的表征结果表明，通过控制反应温度和原料的投料比，可以实现氨基与环氧基团的等量反应，得到目标防老偶联剂．2.2硫化特性分析合成得到防老偶联剂之后，按照表1所示配方制备复合材料．配方0、1和2分别为炭黑/NＲ、未改性白炭黑/NＲ及双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物（Si69）改性白炭黑/NＲ，作为性能参比．配方3 7为通过原位改性得到的防老功能化白炭黑/NＲ，其防老偶联剂的用量逐渐增大．采用无转子硫化仪测试NＲ复合材料的硫化特性，硫化温度为150ħ，各配方的硫化特性数据如表2所示．从中可以看出，未改性白炭黑/NＲ复合材料具有最高的最低转矩（ML ），而炭黑/NＲ复合材料拥有最低的ML．这是因为未改性白炭黑复合材料中填料形成聚集体，使体系的黏度增大．对于原位添加防老偶联剂的复合材料，随着防老偶联剂含量的增加，ML 逐渐减小，这是因为添加的防老偶联剂能与填料反应而减轻其聚集的趋势．当防老偶联剂的用量为14.4%（6号，与白炭黑的质量比，下同）时，ML 最小，较未改性白炭黑降低了40%，而防老偶联剂的用量继续增加时ML 反而有所回升．当防老偶联剂用量大于等于10.8%（5号），其改性白炭黑胶料最低转矩值小于Si69改性白炭黑胶料．综上，原位添加防老偶联剂对白炭黑进行改性能改善复合材料的加工黏度．对比各配方的焦烧时间可以看出，炭黑/NＲ的焦烧时间最短，其次为7号复合材料，而Si69/NＲ的焦烧时间最长．随着防老偶联剂含量增加，复合材料的焦烧时间缩短．对比正硫化时间t C90，炭黑/NＲ因其不吸附硫化剂且其碱性特质促进硫化而具有最短的正硫化时间，未改性白炭黑/NＲ的正硫化时间最长．而随着防老偶联剂含量的增加，表面防老功能化白炭黑/NＲ的正硫化时间不断减小，这与焦烧时间存在相同的变化趋势．值得注意的是，使用防老偶联剂的复合材料的正硫化时间均短于使用Si69的复合材料，这使得材料加工过程的能耗降低．究其原因，一方面是因为经过防老偶联剂的改性，填料表面极性降低，从而减少了对硫化剂的吸附，并且酸性减弱，因此缩短硫化时间［24］；另一方面是因为防老偶联剂为含胺基的弱碱性物质，对硫化有促进作用．Table 2Cure characteristics of different filler /NＲcompounds No．01234567MH （dNm ）36.3829.6231.2436.3439.6138.7839.5940.27ML （dNm ） 5.5911.358.9912.619.257.99 6.758.01t S 1（s ）6417420217815413011080t C 10（s ）7217522318017014511288t C 90（s ）1667105664453342732191762.3动态黏弹性能分析通常，把填充橡胶的储能模量随应变增加而降低的现象称之为Payne 效应．填料在橡胶中的分散越差，填料间的相互作用越强，则Payne 效应越明显［25］．60ħ下NＲ复合材料混炼胶的储能模量G '对应变振幅的依赖性见图5．从图中可以看到，在总体趋势上，G '随着应变振幅增大而减小，最后趋向于一致．未改性白炭黑/NＲ呈现最明显的Payne 效应，在小应变下弹性模量远远高于其他配方，与其具有较高的转矩相一致．这是由于具502高分子学报2014年有亲水性表面的白炭黑在橡胶中分散差，发生聚集造成的．而随着应变继续增大，填料网络被破坏，包埋在填料聚集体内的橡胶得到释放，因此提高了胶料的有效体积，对储能模量贡献最大的填料有效体积分数降至最低，因此所有配方的G '趋于一致．对于添加防老偶联剂的复合材料，由于白Fig．5Strain dependence of G 'for different filler /NＲcompounds炭黑表面极性降低，填料聚集数目减少，尺寸减小，填料在橡胶基体中的分散性得到提高，因此在小应变作用下，其弹性模量也明显低于未改性白炭黑/NＲ，Payne 效应减弱．图中可看到4 7号复合材料在小应变下弹性模量与Si69改性白炭黑/NＲ接近，表明白炭黑在这几种复合材料中的分散性都接近．炭黑在橡胶中的分散性优于白炭黑．2.4力学性能分析硫化交联后，各复合材料的力学性能如表3所示．防老偶联剂的使用能有效的提高复合材料的拉伸强度，并且随其用量的增加，拉伸强度增加．当防老偶联剂用量增加到10.8%（5号），拉伸强度值到达一个平台，并且与炭黑/NＲ和Si69改性白炭黑/NＲ的力学性能相当．这是因为防老偶联剂与白炭黑表面羟基发生了反应，改变了填料的聚集状态，提高了填料在橡胶基体中的分散性，使整体力学性能提升．当用量增加到10.8%左右，防老偶联剂与白炭黑反应完全，即使再增加防老偶联剂的用量，复合材料的性能也不会提高．Table 3Mechanical properties of different filler /NＲvulcanizatesNo．01234567Tensile strength （MPa ）29.817.129.719.628.130.529.329.9TS at 100%（MPa ） 4.1 1.532 2.1 2.2 2.7 2.7TS at 300%（MPa ）15.7 3.68.7 5.2 5.7 6.27.37.5Elongation at break （%）497903726762866831773762Permanent set （%）3268604850565660Shore A hardness 6454695862646669Tear strength （N mm －1）72.82882.531.584.28588.8120复合材料的撕裂强度随着防老偶联剂用量的增加而增大．当其用量大于等于7.2%（4号），复合材料的撕裂强度均大于Si69改性白炭黑/NＲ．300%定伸应力常常作为判定橡胶与填料相互作用大小的依据［26］．Si69改性白炭黑/NＲ由于在硫化过程中白炭黑可以键接到橡胶分子链上，因此具有较高的300%定伸应力，仅次于炭黑/NＲ．添加防老偶联剂的复合材料，其300%定伸应力随着含量增加而提高，表明其对白炭黑表面具有一定的改性作用，使橡胶与填料间的相互作用增大．断裂伸长率也是硫化胶性能好坏的一个重要指标，从表中可以看出，炭黑/NＲ与Si69改性白炭黑/NＲ的断裂伸长率较小，而未改性白炭黑/NＲ拥有最高的断裂伸长率．原位添加防老偶联剂的改性白炭黑/NＲ的断裂伸长率均大于炭黑/NＲ与Si69改性白炭黑/NＲ，而小于未改性白炭黑/NＲ，这表明防老偶联剂的添加能改善硫化胶的性能．邵尔A 硬度与复合材料的交联程度有关［27］．对于未改性白炭黑/NＲ，由于白炭黑对硫化促进剂有吸附作用，它的交联程度相对较低，所以硬度在所有配方中最低．炭黑/NＲ与Si69改性白炭黑/NＲ具有较高的硬度．原位添加防老偶联剂改性白炭黑/NＲ，随着防老偶联剂含量的增加，硬度不断提高，这可能是因为防老偶联剂对白炭黑的改性作用使填料的分散性提高，团聚结构破坏，提高了填料-橡胶相互作用，而较低的表面极性及表面酸性也提高了复合材料的交联程度，从而硬度不断提高．2.5耐热氧老化性能分析为了考察防老偶联剂对复合材料的抗氧化性6022期潘其维等：一种硅烷偶联剂的合成及其在白炭黑/天然橡胶复合材料中的应用能的影响，进行了热氧老化实验．图6 图8分别为各复合材料的拉伸强度保持率、断裂伸长率保持率及硬度保持率随着热氧老化时间变化关系曲线．Fig．6Tensile strength retention versus thermo-oxidativeageing time at 100ħ从图6可以看出，炭黑/NＲ的拉伸强度随着老化时间的延长的呈不断减小的趋势，这可能是因为它的硫化程度较高，在老化过程中分子链断裂作用大于后续硫化，导致力学性能下降．而对于其它复合材料，在老化2天内，力学性能会有所上升或保持不变，可能是因为老化后发生后续硫化，因此性能提升．从图上也可以很清晰的看到，添加3.6%（3号）及以上防老偶联剂的复合材料，其拉伸强度保持率一直高于以4020作为防老剂的Si69改性白炭黑/NＲ．即使老化4天后拉伸强度只是略微下降，这表明原位添加防老偶联剂的改性白炭黑的防热氧老化效果非常显著．对于断裂伸长率（图7），所有复合材料的断裂伸长率均随着老化时间的延长而呈现下降趋势．未改性白炭黑/NＲ，因为其硫化程度低，在老化过程中会发生后续交联作用最明显，因此其老化后的断裂伸长率保持率较高．原位添加防老偶联剂改性白炭黑/NＲ在老化1天之后，断裂伸长率的保持率均大于3个参比样，但是延长老化时间，则略低于以4020作为防老剂的Si69改性白炭黑/NＲ．图8所示为复合材料的硬度保持率在热氧老化过程中的变化．老化时间在2天内，所有样品的硬度均增大．这可能是因为在老化初始阶段，样品发生了后交联作用，交联密度得到提升，因此硬度增大．老化2天后，以4020作为防老剂的参比样Fig．7Elongation at break retention versus thermo-oxidativeageing time at 100ħFig．8Hardness retention versus thermo-oxidative ageing timeat 100ħ1、2和3.6%防老偶联剂原位改性的白炭黑/NＲ（3号）的硬度均有所下降，这是因为随着老化时间的延长，NＲ在热氧作用下发生降解老化，因此硬度下降．而对于防老偶联剂用量在7.2%及以上的复合材料，其硬度在老化2天后仍然能保持不变或继续增大，这表明添加了防老偶联剂的复合材料即使长时间老化后仍不出现大幅度的降解，具有非常突出的防热氧老化性能．3结论通过控制原料的投料比和反应温度，能够通过氨基与环氧基团的开环反应合成得到目标防老偶联剂．防老偶联剂原位改性的白炭黑/NＲ复合材料的最低转矩、焦烧时间和正硫化时间均随防老偶联剂用量的增加而减少，并且其正硫化时间均短于Si69改性白炭黑/NＲ．当防老偶联剂用量大于等于10.8%（与白炭黑的质量比，下同），它的最低转矩小于Si69改性白炭黑/NＲ．防老偶联702高分子学报2014年剂的应用使白炭黑在NＲ中的分散性提高．当其用量大于等于10.8%，改性白炭黑/NＲ的拉伸强度较未改性白炭黑/NＲ提高了78%，与炭黑/ NＲ、Si69改性白炭黑/NＲ持平甚至有所超越．原位添加防老偶联剂同时能大大提高NＲ复合材料的撕裂强度，随着添加量的增多，撕裂强度也相应增大．在热氧老化结束后，各复合材料性能都有不同程度的下降，其中炭黑/NＲ的性能的下降最为明显．防老偶联剂原位改性的白炭黑/NＲ比Si69改性白炭黑/NＲ能保持更好的性能，4天热氧老化结束后性能只是略微下降，表明原位添加防老偶联剂的防热氧老化效果优于防老剂4020．ＲEFEＲENCES1Idrus S S，Ismail H，Palaniandy S．Polym Test，2011，30（2）：251 2592Ｒamorino G，Bignotti F，Pandini S，ＲiccòT．Compos Sci Technol，2009，69（7-8）：1206 12113Guo B C，Chen F，Lei Y D，Liu X L，Wan J J，Jia D M．Appl Sur Sci，2009，255：7329 73364Wagner M P．Ｒubber Chem Technol，1976，49：703 7045Zhang M L，Ding L G，Jing X Y，Hou X Q．Chem Eng，2003，6：11 146Schuring D J，Futamura S．Ｒubber Chem Techn，1990，63：315 3677Wolff S，Gǒrl U，Wang M J，Wolff W．EurＲubber J，1994，176（1）：16 198Hair M L，Hertl W．J Phys Chem，1970，74（1）：91 949Hockey J A，Pethica B A．Trans Faraday Soc，1961，57：2247 226210Wolff S．Ｒubber Chem Technol，1996，69：325 34511Ｒeuvekamp L A E M，Brinke J W T，Swaaij P J V．Kautschuk Gummi Kunststoffe，2002，55（5）：41 4712Luginsland H D，Hueth K．Kautschuk Gummi Kunststoffe，2000，53（1）：10 2313Yan H X，Sun K，Zhang Y X．J Appl Polym Sci，2004，94（6）：64 6814Wang Can（王灿），Wan Shaoyang（阮少阳），Yin Chao（尹超）．ChinaＲubber Science and Technology Market（橡胶科技市场），2011，10：8 1215Jia Hongbing（贾红兵），Jin Zhigang（金志刚），Ji Qingmin（吉庆敏），Wang Ying（王颖），Zhang Shiqi（张士齐）．ChinaＲubber Industry（橡胶工业），1999，46（19）：590 59316Sulekha P B，JosephＲ，Manjooran K B．J Appl Polym Sci，2004，93（1）：437 44317Abd El-Aziz El-Wakil，Mirham A B．J Appl Polym Sci，2011，119（4）：2461 246718Sulekha P B，JosephＲ，George K E．Polym Degrad Stabil，1999，63（2）：225 23019Sulekha P B，JosephＲ，Madhusoodanan K N，Thomas K T．Polym Degrad Stabil，2002，77（3）：403 41620Sulekha P B，JosephＲ，Prathapan S．J Appl Polym Sci，2001，81（9）：2183 218921Liauw C M，Allen N S，Edge M，Lucchese L．Polym Degrad Stabil，2001，74（1）：159 16622Pan Q W，Wang B B，Chen Z H，Zhao J Q．Mater Design，2013，50：558 56523Pan Q W，Wang B B，Chen Z H．Acta Materiae Compositae Sinica，2013，30（5）24Ansarifar A，Wang L，EllisＲJ，Kirtley S P，Ｒiyazeddin N．J Appl Polym Sci，2007，105（2）：322 3225Ｒamier J．，Gauthier C，Chazeau L，Stelandrel L，Guy L．J Polym Sci：Part B：Polym Phy，2007，45：286 29826Bertora A，Castellano M，Marsano E，Alessi M，Conzatti L，Stagnaro P，Colucci G，Priola A，Turturro A．Macromol Mater Eng，2011，296：455 46427Yang Qingzhi（杨清芝）．PracticalＲubber Technology（实用橡胶工艺学）．1st ed（第一版）．Beijing（北京）：Chemical Industry Press（化学工业出版社），2005.71 728029022期潘其维等：一种硅烷偶联剂的合成及其在白炭黑/天然橡胶复合材料中的应用Synthesis of a Silane Coupling Agent and Its Application in Silica/NＲCompositesQi-wei Pan*，Bing-bing Wang，Ying Zhou，Jian-qing Zhao（College of Materials Science and Engineering，Key Laboratory of Polymer Processing Engineering of theMinistry of Education，South China University of Technology，Guangzhou510640）Abstract A silane coupling agent was obtained by reaction of（3-glycidyloxy-propyl）trimethoxysilane （A187）and N-phenyl-1，4-phenylenedi-amine（PPDA）．Its structure was characterized by1H-NMＲ，IＲand MS．After that，different amounts of the silane coupling agent were used to in situ modify the silica to prepare antioxidant functionalized silica/NＲcomposites．The processing ability，mechanical properties and antioxidation effect of the composites were compared with those of the carbon black/NＲ，neat silica/NＲand bis（3-triethoxysilylpropyl）tetrasulfane（Si69）modified silica/NＲcomposites．Cure characteristics andＲPA results showed that the viscosity，the highest torque，optimum cure time and dispersion of filler of the antioxidant functionalized silica/NＲwere improved．The mechanical properties of the composites increased with increasing amount of silane coupling agent first，and then reached a plateau．When the amount of silane coupling agent was more than or equal to10.8%（wt%to silica），the tensile strength of the composites was as high as that of carbon black/NＲand Si69modified silica/NＲ，which was much higher than that of neat silica/NＲ．Moreover，the tear strength of the composites was higher than that of all references．After air ageing at100ħfor different days，the mechanical property retention of the antioxidant functionalized silica/ NＲwas better than that of all references with antioxidant4020，which illustrates that the new silane coupling agent has better ageing resistance than antioxidant4020．Keywords Antioxidation，Silane coupling agent，Surface modification of silica，Silica/NＲcomposites*Corresponding author：Qi-wei Pan，E-mail：panqw@scut．edu．cn。

橡胶工业用偶联剂的发展

由美国联碳（Ｃ和道康宁（ｏｏｉ）公Ｕ）ＤｗＣｒｎ等ｎｇ司开发和公布了一系列具有典型结构的硅烷偶联剂；９５年又由Ｕ１５Ｃ公司首次提出了含氨基的硅烷偶联剂；１５从９９年开始陆续出现了一系列改性氨基硅烷偶联剂；０世纪６２Ｏ年代初期出现的含过氧基硅烷偶联剂和６Ｏ年代末期出现的具有重氮和叠氮结构的硅烷偶联剂，大又大丰富了硅烷偶联剂的品种。近几十年来，随着玻璃纤维增强塑料的发展，进了各种偶联促剂的研究与开发。改性氨基硅烷偶联剂、氧过基硅烷偶联剂和叠氮基硅烷偶联剂的合成与应用就是这一时期的主要成果＿。２橡胶用硅烷偶联剂的常见分子式为Ｒｉ其ＳＸ，
胶胶料的各种性能。
硅烷偶联剂是当前橡胶工业发展最快的偶联剂之一，应用十分广阔。２Ｏ世纪７Ｏ年代，人们发现双官能团硅烷偶联剂双一［三乙氧基硅烷基）（丙基］四硫化物（国康普顿公司的商品名为美
一
收稿日期：０６—２—２２０４
ＰＤ：ｌ】ｏｅＰＰＦｅ【ｎ７ｚ
偶联剂的引入使白炭黑在橡胶工业中的应用突飞
猛进。２一Ｏ世纪９Ｏ年代初，白炭黑填充的“ 全绿色轮胎” 的出现使白炭黑的应用更为广泛，进而又促
进了硅烷偶联剂的发展。在橡胶工业中使用较多的是含硫硅烷偶联剂。ＴＳＩ双一［三乙氧基硅烷基）丙基］如ＥＶ＂、（一二硫化物（ＥＰＴＳＤ或Ｓ５、巯基丙基三甲氧基硅ｉ）一７烷（１９等，Ａ一８）而在轮胎工业中使用最多的是硅烷偶联剂ＴＳＴＥＰ。

硅烷偶联剂在橡胶中的研究与应用

2007年第四届全国橡胶助剂生产和应用技术研讨会-373·硅烷偶联剂在橡胶中的研究与应用陈琪，吴卫东(北京化工大学先进弹性体材料研究中心，北京100029)摘要：简要介绍了硅烷偶联剂的结构、种类以及偶联机理和选用原则，同时介绍了近年来硅烷偶联剂作为无机粉末填料的处理剂和增粘剂在橡胶中的应用以及对橡胶性能的影响。

关键词：硅烷偶联剂，橡胶，偶联机理为了制备出性能优良且价格低廉的橡胶复合材料，我们通常在橡胶中填充大量的无机填料或增强剂。

由于无机填料与有机聚合物在化学结构和物理形态上存在着显著差异，两者之间缺乏亲和性，往往是填料粒子之间的亲和性大于填料粒子与橡胶间的亲和性，所以填料粒子容易结团，分散在橡胶中的粒子往往凝聚H。

】，会导致橡胶制品的加工性能和力学性能等受到不良影响，为了增加无机物与有机聚合物之间的亲和性，一般可采用偶联剂来解决这个问题‘“。

偶联剂是一种重要的、应用领域日渐广泛的处理剂，主要用作高分子复合材料的助剂，是一种能增进无机物与有机物之间粘合性能的助剂。

偶联剂分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团，一个是亲有机物的基团，能与合成树脂或其他聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中。

因此偶联剂被称作“分子桥”，用以改善无机物与有机物之间的界面作用，从而大大提高复合材料的性能，如物理性能、电性能、热性能、光性能等。

偶联剂用于橡胶工业中，可提高轮胎、胶版、胶管、胶鞋等产品的耐磨性和耐老化性能，并且能减少Nit用量，从而降低成本。

因此，偶联剂也被称为是无机和有机物质界面问的桥梁b1。

近10年来，偶联剂在天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶胶料中已进行过许多应用研究，并且相继得到了应用。

偶联剂的种类繁多，主要有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂，硼酸酯偶联剂、铬络合物及其他高级脂肪酸、醇、酯的偶联剂等，目前应用范围最广的是硅烷偶联剂和钛酸偶联剂。

硅烷偶联剂应用现状及金属表面处理新应用

1 硅烷试剂的特征和作用机理硅烷试剂的一般结构式为:Y -R-SiX3,其中:X 是结合在硅原子上的水解性基团,如氯基、甲氧基、乙氧基、乙酰氧基等;Y 为有机官能团,如氨基,环氧基等;R 是具有饱和或不饱和键的碳链。

所以它分布在无机物与有机物界面上时,在相互没有亲和力而难以相容的界面之间起着“乳化剂”的作用[2～5] 。

由于界面现象非常复杂,单一的理论往往难以充分说明,对于硅烷试剂在界面的作用机理就有多种解释。

已经提出的关于硅烷试剂在无机物表面行为的理论主要有化学结合理论、物理吸附理论、氢键形成理论、可逆平衡理论等[4] 。

Arkies 提出的理论模式被认为是最接近实际的一种理论,硅烷试剂按这一机理在无机物表面上的反应过程如图1 所示;硅烷试剂首先接触空气中的水分而发生水解反应,进而发生脱水反应形成低聚物,这种低聚物与无机物表面的羟基形成氢键,通过加热干燥,发生脱水反应形成部分共价键,最终结果是无机物表面被硅烷覆盖。

从上述作用机理还可以看出,无机物的表面上不具有羟基时,就很难发挥出相应的作用或效果。

对于有机体系,大多数分子中都具有特定的官能团而表现出该聚合物的特性。

SA同聚合物有机宫能团发生化学反应,从而产生偶联效果,一般认为SA 对于固化过程中伴随着化学反应的热固性树脂效果最为明显,而对于缺乏反应性和极性基团的热塑性树脂效果差[5 ] 。

文献[3～5 ] 还给出了SA 与无机和有机物质的典型应用配合。

2 硅烷试剂的使用方法将硅烷试剂均匀地包覆在填料上大致可分为干法和湿法[6 ] 。

硅烷试剂的处理可根据填料的比表面积大小进行调整,一般是填料重量的1 % , 实际上处理时最好是用水、溶剂稀释后再进行使用。

最近因高速捏合机的改进及成本的降低,也有用硅烷试剂原液直接处理的。

处理后填料的干燥条件也是影响复合材料性能的重要因素之一,因为当干燥不充分时,还有许多氢键成为残留状态很容易从外部吸入水分,影响复合材料的物性。

谈硅烷偶联剂对橡胶透水混凝土强度提升效果

山西建筑SHANXI ARCHITECTURE第47卷第5期・15・2 0 2 1年3月Vat. 07 No. 5Mae. 2221文章编号：109-6525 (2221) 05-215-23谈硅烷偶联剂对橡胶透水混凝土强度提升效果★陈永锋1袁松年2任隽丰7耿德华1陆志红1沈亚芳1（1.江苏先达建设集团有限公司，江苏常州9184192.常州市市政工程管理中心，江苏常州918219； 3.东南大学，江苏南京910096）摘要:橡胶透水混凝土是一种新型材料，不仅具有优秀的透水性能，同时也能够回收利用废旧橡胶，但其主要缺陷在于强度较低，不能承受较重交通荷载。

使用硅烷偶联剂对废旧橡胶颗粒进行改性处理，制作试件对材料的7 d 立方体抗压强度、28 d 立方体抗压强度和28 d 立方体劈裂抗拉强度进行测试，对硅烷偶联剂的改性效果进行了研究。

分析结果表明：废旧橡胶颗粒的加入会极大地降低透水混凝土的强度，降幅超过50% ；使用硅烷偶联剂对废旧橡胶颗粒进行改性处理，材料的强度降低较少，能够满足使用需求,具有实用价值。

关键词:硅烷偶联剂,橡胶透水混凝土，强度提升中图分类号:TU549 文献标识码:A1研究背景目前废旧橡胶的处理成为了全世界的一大难题，较低的废旧轮胎橡胶回收利用率也导致了巨大的资源浪费［1。

因而橡胶混凝土这一材料一直是研究的热点和焦点，废旧轮胎通过粉碎可以制成橡胶颗粒，然后将其掺入水泥混凝土中，这样可以提高水泥混凝土的耐久性能和使用性能。

另一方面，使用透水混凝土具有不错的环境效益，可以一定程度上缓解城市的热岛效应、水侵蚀与水质恶化等环境问题。

橡胶透水混凝土（Rubberized Pervious Concrete , RPC ）材料兼具了橡胶混凝土和透水混凝土的优点，一方面能够满足透水、透气的使用要求，另一方面通过回收利用废旧橡胶,减少了橡胶产生的污染,并且通过橡胶对水泥混凝土进行改性,提高了材料的韧性，使其变成一种半柔性材料，因此橡胶透水混凝土是一种具有较大发展潜力的环境友好型材料。

2024年硅烷偶联剂市场前景分析

硅烷偶联剂市场前景分析引言硅烷偶联剂是一种广泛应用于化工、材料科学和生物技术领域的重要化学物质。

它具有优异的化学稳定性、优良的耐热性和优异的附着力，因此被广泛用于改善材料表面性能和增强材料的机械性能。

本文将对硅烷偶联剂市场的前景进行分析。

硅烷偶联剂的特点硅烷偶联剂具有以下特点： - 化学稳定性高：硅烷偶联剂由于硅氧键的存在，具有较高的化学稳定性，可以在不同的环境条件下保持其性能。

- 耐热性好：硅烷偶联剂能够在高温条件下保持稳定，不易分解和失去功能性。

- 附着力强：由于硅烷偶联剂能够形成物理吸附或化学键合，能够在材料表面形成强大的结合力，提高材料的附着性。

- 富有活性：硅烷偶联剂具有多个反应基团，可以与不同的物质发生反应，实现材料的功能化改性。

硅烷偶联剂的应用领域分析硅烷偶联剂在不同的应用领域中具有广泛应用，包括： 1. 涂料和油墨：硅烷偶联剂可以提高涂料和油墨的附着力、耐磨性和耐候性。

2. 塑料加工：硅烷偶联剂可以改善塑料的加工性能、降低材料的粘度和提高塑料的耐热性。

3. 橡胶行业：硅烷偶联剂可以改善橡胶的再处理性能、提高橡胶的黏附性和增强橡胶的耐老化性能。

4. 纤维和纸张：硅烷偶联剂可以提高纤维和纸张的湿态强度和耐水性。

5. 陶瓷和玻璃制造：硅烷偶联剂可以提高陶瓷和玻璃的抗冲击性和耐磨性。

硅烷偶联剂市场的发展趋势随着科技进步和工业的发展，硅烷偶联剂市场呈现出以下发展趋势：1. 高性能化：随着对材料性能要求的不断提高，硅烷偶联剂也要求具有更高的性能，如更好的附着力、更高的耐热性和更强的化学稳定性。

2. 绿色环保：在全球环保意识的提升下，市场对环保型硅烷偶联剂的需求越来越高。

绿色环保型硅烷偶联剂将成为市场的新趋势。

3. 新型应用领域开拓：随着技术的不断创新，硅烷偶联剂在新兴领域的应用也在不断拓展，例如太阳能、新能源等领域。

4. 市场竞争加剧：由于硅烷偶联剂市场前景广阔，市场竞争也越来越激烈。

橡胶关键技术研发和应用综述

橡胶关键技术研发和应用综述一、绪论橡胶是一种高分子材料，在现代工业中应用广泛，广泛应用于汽车制造、轮胎制造、建筑材料、医疗器械等领域。

但是随着社会经济发展和科技创新的推进，橡胶技术研发也面临着新的挑战。

本文将通过对橡胶技术在新材料制备、改性增强、加工工艺、质量控制等方面的研究进展和应用实践进行综述。

二、新材料制备技术在橡胶行业的发展过程中，新材料制备技术是一个至关重要的环节。

随着生态环境保护意识逐步增长，橡胶制品的可持续发展成为了产业发展的重要体现。

1、天然橡胶生产技术的研发天然橡胶是获得天然资源中的一种橡胶材料，具有独特的物理、化学和机械特性。

为了提高天然橡胶的质量和使用寿命，研发人员利用新材料制备技术，提高了天然橡胶的粘合性能和防水性能。

同时，采用分子筛和改性技术，提高了天然橡胶的耐热性和机械性能。

2、合成橡胶制备技术的研发合成橡胶是通过化学合成得到的一种橡胶材料，具有优异的机械强度、耐热性和化学性质。

随着科技的发展，合成橡胶的种类不断增加。

通过合理的药品配方和反应条件的优化，合成了耐油橡胶、高韧性橡胶、超高分子量橡胶等新品种。

同时，新型纳米复合材料应用于合成橡胶制备中，提高了橡胶的强度和耐磨性。

三、改性增强技术改性增强技术是指通过对橡胶材料的分子结构和物理性质进行调整和改变，从而达到增强橡胶的机械性能、耐磨性和耐老化性的目的，来提高橡胶制品的质量和使用寿命。

1、硅烷偶联剂技术硅烷偶联剂技术是目前应用比较广泛的橡胶改性技术。

硅烷偶联剂可在橡胶表面形成与填料相互作用的化学键合，从而增强橡胶和填料之间的结合力，提高橡胶的耐磨性和耐老化性。

同时，还可以降低橡胶的热分解温度，提高橡胶的质量。

2、插层增强技术插层增强技术是指将有机或无机填料插层于橡胶分子链之间，从而达到增强橡胶性能的目的。

该技术可以在一定程度上提高橡胶的机械强度、耐磨性和耐老化性。

同时，插层增强技术还可以有效地降低填料在橡胶中的聚集度，提高了橡胶的加工性能。

橡胶制品行业硅烷偶联剂使用过程环评报告

橡胶制品行业硅烷偶联剂使用过程环评报告下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!一、引言橡胶制品行业在我国占据着重要的地位，然而在生产过程中常常会产生大量的有害废气和废水，对环境造成严重影响。

硅烷偶联剂在橡胶中的应用研究进展

277区域治理ON THE W AY作者简介：姚三川，生于1991年，本科，助理工程师，研究方向为橡胶助剂硅烷偶联剂的精细化工合成。

硅烷偶联剂在橡胶中的应用研究进展南京曙光精细化工有限公司姚三川摘要：硅烷偶联剂在橡胶制品中的应用，极大提升了橡胶制品的整体性能，与此同时，也使得无机填料及橡胶的结合更进一步。

随着社会经济的发展，汽车行业逐渐繁盛，而橡胶制品作为汽车中不可或缺的部件之一，橡胶行业也备受关注。

硅烷偶联剂在橡胶合成中有着广泛的应用，市场对于硅烷偶联剂的需求也在不断增加，本文便对硅烷偶联剂在橡胶中的应用展开探究。

关键词：硅烷偶联剂；橡胶；应用研究中图分类号：F767.5文献标识码：A文章编号：2096-4595（2020）38-0277-0001橡胶工业是我国经济发展的基础产业之一，而橡胶作为橡胶工业的原材料具有特殊的性质，在一般情况下，如果受到外力的作用，橡胶可以在短时间内进行复原。

同时由于它具有良好的物理以及化学性能，使得其在轮胎、电缆等行业都有着广泛的应用[1]。

橡胶分为天然橡胶以及合成橡胶两种形式，合成橡胶是通过人工手段进行聚合产生的高弹性聚合物。

随着合成工艺的不断完善，目前合成橡胶产量已经远远超过了天然橡胶，合成橡胶虽然本身性能较强，但其综合性能却还需进一步改进，例如在强度、耐磨性能等方面还存在着一定的不足。

因此在进行橡胶合成的过程中经常会使用炭黑、白炭黑等来进行补强，从而提高材料的耐磨性能以及拉伸性等。

白炭黑具有良好的应用前景，它不仅能够有效降低燃料的损耗，而且其性能也相对比较优越，但是在白炭黑使用的过程中也存在着一定的不足，例如白炭黑有较高的酸性以及亲水性，与橡胶之间的相容性也存在着一定的缺陷。

如果胶料中使用了大量的白炭黑填充，那么随着时间的推移可能会出现硬化、挤出困难等问题。

因此，如果将未经处理的白炭黑添加在橡胶中，那么可能会对硫化过程产生一定的影响[2]。

为了避免白炭黑对于橡胶合成的影响，就必须通过一定的方式对白炭黑进行改性，而使用硅烷偶联剂正好可以达到这种目的。

硅烷偶联剂对丁腈橡胶和溶聚丁苯橡胶性能的影响

其适用于非黑色制品ꎮ 白炭黑补强橡胶比炭黑补
强橡胶在滚动阻力和抗湿滑性方面的表现更为优
异ꎬ不仅在轮胎行业获得重要应用ꎬ在其他行业的
应用也很广泛 [１] ꎮ 但是白炭黑表面的大量羟基
使其在疏水橡胶中分散效果差ꎬ需要加入硅烷偶
联剂提高与橡胶基体的相容性 [２] ꎮ 最常用的硅
烷偶联剂是双－ ( γ －三乙氧基硅基丙基) 四硫化
主要从事橡胶硫化过程及自修复橡胶材料的研究工作ꎬ已发
表论文３篇ꎮ
基金项目:国家“９７３” 计划资助项目(２０１５ＣＢ６５４７００ꎬ２０１５
ＣＢ６５４７０６) ꎮ
∗通讯联系人ꎮ
第６期张志菲等硅烷偶联剂对丁腈橡胶和溶聚丁苯橡胶性能的影响
ｐｈｒ
Ｔａｂｌｅ１ＢａｓｉｃｒｅｃｉｐｅｓｏｆＮＢＲａｎｄＳＳＢＲ
石化公司产品ꎻＳＳＢＲꎬ牌号２２０６ꎬ中国石化燕山石
化公司产品ꎻＳｉ６９及其他配合剂皆为市售品ꎮ
１２试样制备
配方制备ＮＢＲ和ＳＳＢＲ试样的基本配
方如表１所示ꎮ
①
收稿日期:２０１９－０１－１８ꎻ修订日期:２０１９－０７－２３ꎮ
作者简介:张志菲 (１９８９—) ꎬ女ꎬ 山东日照人ꎬ 博士研究生ꎮ
硅烷偶联剂对丁腈橡胶和溶聚
丁苯橡胶性能的影响
张志菲１ ꎬ杨琨１ꎬ２ ꎬ赵树高１∗
(１青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室 / 山东省橡塑材料与
工程重点实验室ꎬ山东青岛２６６０４２ꎻ２天津科技大学化工与材料学院ꎬ天津３００４５７)
摘要:研究了双－ ( γ －三乙氧基硅基丙基) 四硫化物( Ｓｉ６９) 作为硫给予体对硫黄硫化体系丁腈橡

硅烷偶联剂应用方法

硅烷偶联剂应用方法硅烷偶联剂是一种具有硅氢键或硅氧键的化合物，能够在含有活性氢或羟基的有机物表面形成化学键，从而实现有机物与无机物的界面结合。

由于其独特的性质和结构，硅烷偶联剂被广泛应用于多个领域，如聚合物、涂料、橡胶、电子材料等。

以下是硅烷偶联剂的应用方法的一些例子。

1.聚合物复合材料硅烷偶联剂可以用于改善聚合物复合材料的性能。

通常，硅烷偶联剂可以在聚合物基体中添加，并在混合过程中与聚合物基体中的活性基团反应，形成化学键。

这种化学键能够改善聚合物与填料或纤维之间的界面结合，增强材料的力学性能、耐热性和耐腐蚀性。

2.涂料硅烷偶联剂也常用于改善涂料的性能。

在水性涂料中，硅烷偶联剂可以作为界面活性剂，调整涂料体系的表面张力和界面湿润性，从而改善涂料的附着力和耐久性。

在溶剂型涂料中，硅烷偶联剂可以与填料或颜料表面反应，形成化学键，并提高涂料的耐候性和化学稳定性。

3.橡胶制品硅烷偶联剂在橡胶制品中的应用也非常广泛。

硅烷偶联剂可以与橡胶分子链中的活性基团反应，形成硅氧键，从而改善填料与橡胶基体的界面结合。

这种界面结合能够有效增强橡胶制品的强度、耐磨性和耐老化性能。

此外，硅烷偶联剂还可以调整橡胶的流动性和加工性能。

4.电子材料硅烷偶联剂在电子材料领域有着重要的应用。

例如，在光伏电池制造中，硅烷偶联剂可以用作抗反射涂层的界面改性剂，提高光伏电池的光吸收效率。

此外，硅烷偶联剂还可以用于改善电子封装材料的界面附着力和导热性能，提高电子元器件的可靠性和耐高温性能。

总之，硅烷偶联剂具有多种应用方法，可以在不同领域中发挥重要作用。

随着科学技术的发展和应用需求的不断增加，硅烷偶联剂的研究和应用将会有更广阔的前景。

硅烷偶联剂及其对白炭黑的改性研究进展

硅烷偶联剂及其对白炭黑的改性研究进展摘要：介绍硅烷偶联剂的作用机理及其对白炭黑的改性效果。

硅烷偶联剂与白炭黑表面的羟基发生反应，使白炭黑由亲水性变为疏水性，从而增大其与橡胶的相容性，改善白炭黑的分散性，提高填充硫化胶的物理性能和动态力学性能。

最后提出了目前改性存在的问题及对未来的研究的展望。

关键词：硅烷偶联剂；白炭黑；改性；作用机理白炭黑是橡胶工业中一种重要的补强填料,同炭黑比较, 白炭黑的粒径小、比表面积大，填充硫化胶的拉伸强度、撕裂强度和耐磨性均较高；但它与烃类橡胶的相容性较差，大量填充胶料的粘度较大，加工性能随贮存时间的延长而变差，贮存后胶料存在硬化、挤出困难以及成型粘性差等问题，填充胶料还易产生静电积累，加工性能较差, 在橡胶工业中的应用受到限制。

使用硅烷偶联剂对白炭黑进行改性, 解决了白炭黑与胶料的亲和性, 改善了胶料的加工性能。

同时可使胶料的定伸应力、拉伸强度、撕裂强度及耐磨性提高。

轮胎使用白炭黑补强时加入硅烷偶联剂, 可以获得滚动阻力( 生热) , 抓着性能和耐磨耗性能三者之间的最佳平衡。

本文主要对硅烷偶联剂及其对白炭黑作用机理进行了介绍。

1硅烷偶联剂硅烷偶联剂的通式为RSiX。

，式中R为有机基团，如乙烯基、环氧基、氨基、甲基丙烯酰氧基、巯基等，它能与树脂反应形成牢固的化学结合；X为能够水解的有机基团，如甲氧基、乙氧基、氯等，其水解副产物在低温下可以挥发，而异丙基、异丁基则需要较长的反应时间，且反应副产物也难以从处理的无机填料中去除，X基团能与白炭黑表面的活性羟基缩合形成硅氧烷键。

在橡胶工业中使用较多的是含硫硅烷偶联剂，如TESPT、双一[(三乙氧基硅烷基)一丙基]二硫化物(TESPD或Si75)、r巯基丙基三甲氧基硅烷(A一189)等，而在轮胎工业中使用最多的是硅烷偶联剂TESPT。

一般选用硅烷偶联剂的原则是：聚烯烃橡胶多选用乙烯基硅烷；硫黄硫化胶多选用含硫硅烷偶联剂，如Si69和Si75等；环氧树脂一般选用端基是环氧基或氨基的硅烷；不饱和聚酯多用乙烯基、环氧基硅烷。

硅烷偶联剂KH550改性氯化聚乙烯橡胶及其水浴交联反应的研究

为消除物理老化的影响，ＴＭＡＯ￣ｔＪ试前先将试样加热至８Ｏ℃ ，持续１０ｍｉｎ后冷却至室温。测试条件：采用针人模式，探针负载３０ｍＮ，温度室温＂－＇２００℃ ，升温速率５℃ ·ｍｉｎ～，气氛氮气。１．５．３凝胶含量
第５期
吴新民等．硅烷偶联￣Ｉ］ＫＨ５５０改性氯化聚乙烯橡胶及其水浴交联反应的研究
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Ｉ．５测试分析１．５．１ＦＴＩＲ分析
在室温下，将试样浸于过量丙酮中约１２ｈ，除去未反应的硅烷和硅烷聚集物，然后在６０℃真空干燥箱中干燥１０ｈ，冷却至室温后进行ＦＴＩＲ分析。１．５．２ＴＭＡ分析
称取约０．２ｇ样品，将其包人铜网（质量为ｍ）中，测得质量ｍ，，然后放人索氏提取器内用四氢呋喃抽提２４ｈ，去除未交联的可溶物质。将抽提后的样品放人１００℃真空干燥箱中干燥至恒质量ｍ。。以萃取后不溶残渣的量（凝胶含量）表征ＣＭ的交联程度。凝胶含量计算公式如下：
将开炼机两辊温度调至６０。Ｃ，加入ＣＭ粉末，混炼３～５ｍｉｎ至包辊，加入小料，待小料全部吃进后继续混炼约ｌ５ｍｉｎ，调整辊距使胶片厚度小于０．６ｍｍ，下片，制得硅烷偶联剂ＫＨ５５０改性ＣＭ。将改性ＣＭ薄片在设定的水环境中放置一定时间，得到不同环境下水浴交联ＣＭ。
本工作采用硅烷偶联剂ＫＨ５５０改性ＣＭ，以二丁基二月桂酸锡（ＤＢＴＤＬ）为催化剂，研究不同外界环境和催化剂ＤＢＴＤＬ存在方式对改性ＣＭ交联反应的影响。

kh602硅烷偶联剂结构式 -回复

kh602硅烷偶联剂结构式-回复关于kh602硅烷偶联剂的结构式及其应用的文章。

首先，我们来了解一下kh602硅烷偶联剂的结构式。

kh602硅烷偶联剂，化学名称为3-(2,3-环氧丙基)氧基丙基三甲氧基硅烷。

其结构式为：[化学式图片展示]正如其名称所示，kh602硅烷偶联剂是由一个含有环氧丙烷基的氧基丙基硅烷基团和三个甲氧基基团组成的化合物。

接下来，让我们深入了解kh602硅烷偶联剂的应用。

作为一种重要的有机硅功能材料，kh602硅烷偶联剂在许多领域都有广泛的应用。

首先，kh602硅烷偶联剂在橡胶工业中发挥着重要的作用。

由于其具有活性氧原子和硅烷基团，kh602硅烷偶联剂可以与橡胶分子发生化学反应，形成化学键，从而有效地改善橡胶的耐热性、耐磨性和粘接性能。

此外，kh602硅烷偶联剂还可以提高橡胶制品的力学性能、耐候性和电绝缘性能，延长其使用寿命，在橡胶行业中具有广泛的应用前景。

其次，kh602硅烷偶联剂在陶瓷工业中也具有重要的用途。

陶瓷材料通常具有高熔点、高硬度和低导热性等特点，因此很难与其他材料进行有效的结合。

而在陶瓷材料与有机基质如聚合物或金属之间添加kh602硅烷偶联剂后，能够发生硅-氧-陶瓷键的形成，有效地实现陶瓷材料与其他材料的粘结。

此外，kh602硅烷偶联剂还能改善陶瓷的抗冲击性和抗腐蚀性，提高其综合性能。

此外，kh602硅烷偶联剂还被广泛应用于涂料、粘接剂、密封剂、纤维素材料等领域。

在涂料中，添加kh602硅烷偶联剂可以提高涂层的附着力、耐久性和抗污性。

在粘接剂和密封剂中，kh602硅烷偶联剂可以增强材料的粘接强度和耐候性，并提供更好的封闭性能。

在纤维素材料中，kh602硅烷偶联剂能够改善纤维素与聚合物之间的粘结，提高纤维素材料的力学性能和耐水性。

总而言之，kh602硅烷偶联剂是一种具有广泛应用前景的有机硅功能材料。

其结构式展示了其组成成分，包括环氧丙基、氧基丙基和甲氧基硅烷基团。

3-甲基丙烯酰氧基丙基二甲基甲氧基硅烷

3-甲基丙烯酰氧基丙基二甲基甲氧基硅烷3-甲基丙烯酰氧基丙基二甲基甲氧基硅烷（简称KH570）是一种常用的有机硅偶联剂，它在化学结构上具有多个官能团的特点，可应用于各种领域，如橡胶、涂料、塑料、陶瓷等。

下面将详细介绍KH570的性质、应用以及相关的研究进展。

1.性质：KH570的化学名为3-甲基丙烯酰氧基丙基二甲基甲氧基硅烷，分子式为C11H24O3Si，相对分子质量为236.39。

它是一种无色或浅黄色液体，在常温下具有较低的蒸汽压和挥发性。

它可以溶于水、醇类、醚类等有机溶剂，具有良好的分散性和稳定性。

KH570具有一个丙烯酰氧基官能团和一个甲氧基硅烷官能团，这使得它既具有亲水性又具有亲油性，可以有效地促进有机物与无机材料之间的界面结合。

2.应用：KH570作为有机硅偶联剂具有广泛的应用领域。

主要应用于以下几个方面：2.1橡胶工业：KH570可以与橡胶中的氢化物发生反应，形成化学键，提高橡胶的耐磨性、拉伸强度和耐老化性能。

它还可以改善橡胶的分散性和加工性能，促进填充剂与橡胶基体之间的结合，增强橡胶制品的力学性能。

2.2涂料和油墨工业：KH570可以作为涂料和油墨中的分散剂和增稠剂，提高涂层和油墨的附着力、抗水性和耐候性。

它可以有效地改善涂料和油墨中无机颜料的分散性，增强颜料与树脂基体之间的粘附力，提高涂层的耐化学品和耐刮擦性能。

2.3塑料工业：KH570可以作为塑料的表面处理剂，通过与塑料基体表面反应形成化学键，增强填充剂与塑料基体之间的结合。

它可以提高塑料制品的力学性能、耐热性和耐老化性能，改善塑料的表面润湿性和抗静电性能。

2.4陶瓷工业：KH570可以作为陶瓷材料的界面处理剂，通过与陶瓷粉体表面反应形成化学键，增强粉体与基体之间的结合力。

它可以提高陶瓷制品的力学性能、抗冲击性能和耐磨性，改善陶瓷材料的分散性和加工性能。

3.研究进展：近年来，对KH570在各个领域的研究不断深入，主要集中在以下几个方面：3.1改性方法：研究人员通过改变KH570的结构，引入其他官能团或进行共聚反应，以期获得更好的性能。

硅烷偶联剂在橡胶工业中应用进展

2007 年第 19 期
橡
胶ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
科技
市
场
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机材料和有机材料的界面有机的连接起来 , 提高了复合材料的各项性能。有的研究者认为 , 硅烷偶联剂在有机材料和无机材料之间作用 , 除了化学键和氢键之外 , 还存在色散力。 2. 表面浸润理论。硅烷偶联剂的表面能效低, 润湿能力较高 , 能均匀分布在被处理表面 , 从而提高异种材料的相容性和分散性, 实际上硅烷偶联剂在不同材料界面的偶联过程是一个复杂的液固表面物理化学过程。首先, 硅烷偶联剂的粘度及表面张力低, 润湿能力较高, 对于陶瓷、金属等表面的接触角很小 , 可在其表面迅速铺展开 , 使无机材料表面被硅烷偶联剂湿润; 其次 , 一旦硅烷偶联剂在其表面铺展开, 材料表面被浸润, 硅烷偶联剂分子中的两种基团便分别向极性的表面扩散, 由于大气中的材料表面总吸附着薄薄的水层, 一端的烷氧基便水解生成硅羟基, 取向于无机材料表面, 同时与材料表面的羟基发生水解缩聚反应; 有机基团则取向于有机材料表面, 在交联固化中, 二者发生化学反应, 从而完成了异种材料间的偶联过程。 3. 形态理论。无机填料上的硅烷偶联剂会以某种方式改变邻近有机聚合物的形态 , 从而改进粘结效果 , 可变形层理论认为 , 可以产生一个挠性树脂层以缓和界面应力; 而约束层理论则认为 , 硅烷可以将聚合物结构紧束在相间区域中。 3 硅烷偶联剂应用进展由于硅烷偶联剂在橡胶工业中主要应用于白炭黑填充补强的胶料中, 因此硅烷偶联剂的应用进展准确的说就是其改性白炭黑的应用进展。目前在橡胶中尤其是在丁苯橡胶中研究和应用最多的硅烷偶联剂是 Si69, 国内南京曙光化工总厂已经建成了年产 5000t 子午线轮胎专用的 Si69 生产装置。硅烷偶联剂 Si69 与填充剂之间的反应发生在胶料的混炼阶段, 为了达到理想效果 , 偶联剂和白炭黑等填充剂应在其他配合剂之间加入 , 防止其他配合剂占据填充剂表面而影响偶联剂的活性; 加入硅烷偶联剂时, 混炼温度不宜超过热交联反应温度 , 否则会产生干扰作用; 在用硅烷偶联剂改性白炭黑的同时 , 一般也会加入醇类活性剂或胍类促进剂, 以缩短硫化时间等。青岛科技大学高分子材料与工程学院对

关于橡胶工业用偶联剂

关于橡胶工业用偶联剂
李汉堂
【期刊名称】《世界橡胶工业》
【年(卷),期】2012(39)3
【摘要】文中主要介绍了国内外橡胶工业用偶联剂的开发、性能、应用及今后的发展趋势.
【总页数】9页(P19-27)
【作者】李汉堂
【作者单位】曙光橡胶工业研究设计院,广西桂林541004
【正文语种】中文
【中图分类】TQ330.38+7
【相关文献】
1.硅烷偶联剂在橡胶工业中的应用研究进展 [J], 崔小明
2.硅烷偶联剂在橡胶工业中的应用研究进展 [J], 崔小明
3.全国橡胶工业信息发布会暨世界橡胶工业强国战略发展论坛在南昌举行 [J], 黄丽萍
4.硅烷偶联剂在橡胶工业中的应用研究进展 [J], 崔小明
5.新工业革命时期橡胶工业创新发展方向和路径——橡胶工业创新发展的十个转型和要点 [J], 范仁德
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硅烷偶联剂改性二氧化硅用于补强丁苯橡胶

任慧等：硅烷偶联剂改性二氧化硅用于补强丁苯橡胶· 951 ·第34卷第8期硅烷偶联剂改性二氧化硅用于补强丁苯橡胶任慧1,2，屈一新1，赵素合3，高轶3(1. 北京化工大学化学工程学院，北京 100029；2. 武汉化工学院，湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室，武汉 430074；3. 北京化工大学材料科学与工程学院，北京 100029)摘要：用不同的硅烷偶联剂改性二氧化硅用于补强丁苯橡胶，并考察了补强后橡胶的定伸应力、拉伸强度等常规物理机械性能。

根据密度泛函理论，在B3LYP/6–31+G(d,p)水平上对偶联剂接枝的二氧化硅和接枝后与丁苯橡胶单元结构相的连接分别进行了几何构型优化，并采用自然键轨道分析程序NBO3.1进行成键分析。

结果表明：偶联剂KH–792与二氧化硅接枝形成的Si—O的键长最短，O的电负性最大，说明它与二氧化硅的键合最为紧密。

KH–792中两个N原子的孤对电子有较大的离域化效应，使补强橡胶具有更高的拉伸强度和延展性。

偶联剂KH–590接枝二氧化硅后另一端的有机基团S显示较大的S—C键长，有从偶联剂断裂的趋势，在反应过程容易释放出硫自由基(S·)，与橡胶分子发生交联反应，提高了胶料的交联密度，大大加强了其定伸应力和撕裂强度。

关键词：二氧化硅；硅烷偶联剂；丁苯橡胶；量子化学研究中图分类号：TB 32；O6 文献标识码：A 文章编号：0454–5648(2006)08–0951–05SILICA MODIFIED BY SILANE COUPLING AGENT USED FOR REINFORCINGSTYRENE-BUTADIENE RUBBERREN Hui1,2，QU Yixin1，ZHAO Suhe3，GAO Yi3(1. College of Chemical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029; 2. Wuhan Institute of ChemicalTechnology, Hubei Key Lab of Novel Reactor & Green Chemical Technology, Wuhan 430074; 3. College of Material Science and Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China)Abstract: Silica modified by different silane coupling agents was used to reinforcing styrene-butadiene rubber (SBR). The effect of the modified silica on the mechanical properties of reinforced SBR, including stress at definite elongation and tensile strength was investigated. The optimized geometries of the molecules of modified silica reinforced SBR were obtained using B3L YP calculation of the density functional theory (DFT) with the 6–31+G(d, p) basis sets. The natural bond orbital analysis (NBO3.1) was also carried out. The Si—O bond length of silica modified by coupling agent KH–792 was the shortest one and O had the highest electronegativity. It was found that bonding between silica and KH–792 was the tightest. A reinforced SBR with higher tensile strength and elongation ability were obtained by filling silica modified by KH–792 because of greater delocalization of lone pair electrons of the two N atoms in KH–792. The S—C bond length in silica modified by KH–590 was longer than the ordinary S—C bond length. Sulfur free radicals (S·) were formed more easily in the reaction. The degree of crosslinking increased by the cross-linkage of the rubber molecules and the sulfur free radicals. The reinforced SBR with the highest definite elongation stress and tear strength was obtained using KH–590 as the silane coupling agent.Key word: silica; silane coupling agent; styrene-butadiene rubber; quantum chemistry study二氧化硅是橡胶工业中一种重要的补强填料，同炭黑比较，加工性能较差，在橡胶工业中的应用曾经受到限制。