硅烷偶联剂的作用

形成机理
物理表面 表面基团 表面亲和性 对 S 硫化的影响 电导特性
成粒 石墨，半结晶态 石墨， 少量多种不同的基团 憎水 可忽略 中度导电
白碳黑与碳黑的差异
白碳黑 • 弱填料，橡胶作用 弱填料， • 强填料，填料作用 强填料，
碳黑 • 强填料，橡胶作用 强填料， • 弱填料，填料作用 弱填料，
PEG4000作用
• 在加入白炭黑的橡胶配方中，一般要加入 硅烷偶联剂，同时加入PEG4000，加入 PEG4000主要是为了对白炭黑进行改性， 因为白炭黑表面有大量的OH基团，容易吸 水，同时容易结块，所以加入PEG4000以 后，白炭黑上面的OH基团与PEG4000反应， 亲水性降低，不易结块和吸水。这样更容 易与SI69起反应。同时PEG4000可以调节 白炭黑的酸性，使其不影响硫化，用量一 般是白炭黑量的7-10%。
如何改进白碳黑与橡胶的黏附性能？ 如何改进白碳黑与橡胶的黏附性能？
Si 69
or
Si 75
橡胶硅烷 硅胶－硅烷－ 硅胶－硅烷－橡胶偶联剂作用机理
白碳黑表面 硅胶偶联剂 橡胶偶联剂 橡胶
RO OH RO Si RO
4－乙氧基硅烷 － 丙基链
S–X
含S功能团 功能团
共混时交联
硫化时交联
白碳黑与硅烷偶联剂共 混
总结
• PEG4000和硅烷偶联剂在有白炭黑的 配方住一起使用，最主要的效果就是增加 产品耐磨性，所以最常用在轮胎和鞋底等 产品中。 • PEG4000也可以单独使用，作为一种 润滑剂和活性剂，在很多配方中都有，例 如EPDM中一般会使用。
硅烷偶联剂的作用
硅烷偶联剂
• 硅烷偶联剂主要用在白炭黑中，与白炭黑 和橡胶起反应，主要作用是： • 1.增加白炭黑与橡胶的结合力 • 2.增加产品的耐磨性 • 3.减小产品的滚动阻力
白碳黑与碳黑的差异
碳黑 主要成分 炭 在极短底时间内热解并团聚 白碳黑 硅氧化物 在沉降和随后的熟化过程中 较缓慢的形成 无定性结构 大量均匀分布（－ ） 大量均匀分布（－OH） （－ 亲水 对交联有相当大的影响 绝缘体
偶联反应机理
RO O RO Si R' Si OH RO RO O Si OH RO Si R' O Si O RO
1. hydrolysis 2. coupling - ROH
RO Si O Si R' O ROOR O Si O Si O RO O Si R' OR
+ H2O - 2* ROH
O Si O
RO O Si R' O
Si O Si R' O OR Si O RO
Si OH RO O RO Si R' RO
Si O Si R' O RO
Si O Si R' O RO
初级反应
二级反应
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沉降法白碳黑是水解性，极性的纳米级填料， 沉降法白碳黑是水解性，极性的纳米级填料，能够在表面生成 可反应的硅氧集团 白碳黑容易结团， 白碳黑容易结团，通过氢键形成牢固的填料网络结构 通过提高填料装填量和表面区域， 通过提高填料装填量和表面区域，能够加强填料网络结构 用非极性的硅烷偶联剂对极性白碳黑表面进行改善， 用非极性的硅烷偶联剂对极性白碳黑表面进行改善，可以削弱 白碳黑网状结构 硅烷偶联剂联结白碳黑－橡胶，从而提高了胶料的性能（滚动阻力、 硅烷偶联剂联结白碳黑－橡胶，从而提高了胶料的性能（滚动阻力、 耐磨性） 耐磨性）.