天然橡胶补强用富含Si02的填料
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２ ４
橡 胶 参 考 资 料
２ ０ １ ３年
天 然橡 胶 补 强 用 富 含 Ｓ ｉ Ｏ ２的填 料
刘 霞 编译
在橡 胶工业 中 ， 要 得 到应 用 广 泛 的橡 胶 胶 料 总需要 加入 粒状 填 料 。除填 料 用 量外 ， 影 响橡 胶 补强 的重要 因素 还包 括 填料 粒 径 或 比表 面 积 、 填
制备 ， １种 使 用 射 流 研 磨 机 ， 另 １种 使 用 湿 球 磨 机 。本文 讨论 了 Ｐ Ｓ粒 径 和用 量对 ＮＲ胶 料 硫 化 和力 学性 能 的影 响 。
第 ４ ３卷
第 ２期
天 然橡 胶补 强用 富 含 Ｓ ｉ Ｏｚ 的填料
ｒ
２ ５
Ｗｄ Ｗｆ ］
１ ． ３ Ｐ Ｓ的 表 征
产炭黑 的原 材料） 及 白炭 黑 用 量 大 时需 要 硅 烷偶
ｄ ｉ ｓ ｅ 有 限公 司提供 。Ｐ Ｓ用 量在 Ｏ ～５ Ｏ份 间变化 。
１ ． ２ Ｐ Ｓ的制备 使 用前 用 ４种 方法 加 工 Ｐ Ｓ ， ２种采 用 研磨 方 法， ２种为求低成 本生产而不进行研磨 ， 方法 如下 ：
Ｉ ｎ （ １ －Ｖｒ ） －Ｖｒ －Ｘ ￣ 一２ 僻胀［ 一 ｏ Ｔ ， ］ （ ２ ）
－
ｐｄ
ｐ ｔ
ｐｔ
式中， ｗ 为 Ｐ ｓ的质 量 ， Ｐ 、 Ｐ ｆ 和ｌ Ｄ 分 别 为 硫 化
胶、 Ｐ Ｓ和 甲苯 的密度 。 用Ｆ ｌ ｏ ｒ ｙ Ｒｅ ｈ ｎ ｅ ｒ 公 式 计 算 硫 化 胶 的 交 联 密
度（ Ｔ ／ ｍ ￣， ｍｏ ｌ ／ ｍ。 ） ：
联剂 ， 所以， 至今对 新 型潜 在 填 料 （ 通 常 从 经 济原 因及 特殊性 能方面 考虑） 的研究仍 在进 行 ， 出于环 境、 成本 及来 源方 面的原 因 ， 曾多 次尝试 利用 来 自 天然 资 源 的 Ｓ ｉ Ｏ ， 如高岭土、 谷 壳 灰 和 云母 来 替 代补强 填料 。
本 文 的 目的是研 究 用 富含 Ｓ ｉ Ｏ 的填 料——
Ｐ Ｓ （ ＜３ ８ ） ： 将原料 Ｐ Ｓ用 ４ ０ ０目的筛 子 过 筛
５ ０ ｍｉ ｎ ， 得到 直径／ 宽度小 于 ３ ８ ＃ ｍ 的粒 子 。
Ｐ Ｓ （ ＜１ ０ ６ ） ： 将 原料 Ｐ Ｓ用 １ ４ ０ 目筛 子 过 筛
１ 试 验
１ ． １ 胶 料 配 方
料结构及 表 面活 性 。细 粒 子通 常在 橡 胶 基 质一 填
料 间形 成较 大 的界 面 ， 因此 比粗 粒 子 具 有更 高程 度 的补 强作 用 。高 结构填料 总是伴 随着加工 困难 的 问题 ， 因为它大 幅 提 高 了胶 料 的粘 度及 硫 化胶 的模量 。表 面活 性也 是 一个 重 要 因素 ， 它 表 明 了
本 研究使 用 的橡 胶配 方见表 １ 所示 。Ｓ ＴＲ一
５ Ｌ品级 ＮＲ、 氧化锌 、 硬脂酸 、 Ｎ － （ １ ， ３ 一 二 甲基 丁 基） 一 Ｎ ｒ ＿ 苯基 一 对 苯 二胺 （ ６ Ｐ Ｐ Ｄ ） 、 Ｎ一 特 丁 基一 ２ 一 苯 并
噻唑次磺 酰胺 （ Ｔ Ｂ Ｂ Ｓ ） 和 硫黄都从 Ｓ ａ ｋ ｄ ａ ｒ ｏ ｏ ｎ ｇ ｒ ｅ —
利 用 Ｘ射线 荧 光光 谱 仪 （ Ｘ ＲＦ ） 分析原料 Ｐ Ｓ
的化学 组成 。使 用 傅 里 叶变 换 红 外 Βιβλιοθήκη Baidu Ｆ Ｔ— Ｉ Ｒ） 光 谱 法 比较 Ｐ Ｓ表面 与工 业 用沉 淀法 白炭黑 上 的官 能基 团 。采 用 激 光 散 射 方 法 （ Ｍａ ｓ ｔ ｅ ｒ ｓ ｉ ｚ ｅ ｒ ２ ０ ０ ０ ） 分 析每 种 Ｐ Ｓ的 粒 径 分 布 。用 扫 描 电子 显 微 镜 （ ｓ Ｅ Ｍ） 比较 研磨 Ｐ Ｓ与非研磨 Ｐ Ｓ的形态 。
分是 Ｓ ｉ Ｏ： ， 具 有 上 述 提 到 的 用 作 ＮＲ 填 料 的 功 能， 基 于这些原 因对其进 行 了研 究 。 尽管 填料 的细 度对 补 强 程 度起 着 主 要 作 用 ，
但 还必须 考 虑 生 产 成本 。 因此 ， 所用 Ｐ Ｓ采 用 ４ 种 方法 制 备 。为 了保持 低成 本 ， 其 中 ２种 方法 是 不 经研磨 直 接使 用 。其 他 ２种 Ｐ Ｓ采用 研 磨方 法
Ｐ Ｓ （ Ｂ Ｍ） ： 将原料 Ｐ Ｓ用 湿 球磨 机 研 磨 ７ ２ ｈ 。
悬 浮液在 ４ ０ ０目的筛 子上 过 滤 ， 然后在 ７ Ｏ ℃的烘 箱 中干燥 。使 用前 ， 将所得 Ｐ Ｓ用 振 动 杯 研 磨 机
研磨 ３ ０ ｓ 。
表 １ 胶 料 配方
配 合 剂 份
除 了其 价格低 廉 、 在 泰 国易 获取外 ， 其 主要化 学成
ｕ ｎ ｇ ｋ ｉ ｊ 有 限公 司 购 买 。Ｐ Ｓ由 Ｓ ｉ ａ ｍｅ ｓ ｅ Ｍｅ ｒ ｃ ｈ ａ ｎ —
橡胶一 填料 相互作 用 的程 度 。橡 胶一 填 料 间 良好 的
相互作 用会 提高胶 料的粘度 、 模量、 硬度 及其 他力 学性能 。基 于此认 识 ， 炭 黑 和 白炭 黑 毫 无 疑 问是 橡胶 配方 中最广泛使 用 的补强填 料 。 然而 ， 由于石 油价格 的不稳 定性 （ 石油用 作 生
５ ０ ｍｉ ｎ ， 得到直 径／ 宽度小 于 １ ０ ６ ＃ ｍ的 Ｐ Ｓ粒子 。 Ｐ Ｓ （ Ｊ Ｍ） ： 将 按上 述操 作得 到的 Ｐ Ｓ （ ＜１ ０ ６ ） 粒 子 在射 流研磨机 中研 磨 ， 生产 出所 需直 径／ 宽 度小 于 ｌ ｐ ． ｍ的Ｐ Ｓ粒 子 。
陶土 （ Ｐ ｓ ） 作 为天然橡 胶 （ ＮＲ） 补 强 填料 的可 能性 及其粒 径 和 Ｐ Ｓ用 量 对 补 强 效 应 的影 响 。Ｐ Ｓ是 流纹岩 的商 品名 ， 它是 一 种 大量 用 于 陶 瓷 工业 的 浅 色火 成 岩 。Ｐ Ｓ可 以在 泰 国 的 很 多 地 方 找 到 。
橡 胶 参 考 资 料
２ ０ １ ３年
天 然橡 胶 补 强 用 富 含 Ｓ ｉ Ｏ ２的填 料
刘 霞 编译
在橡 胶工业 中 ， 要 得 到应 用 广 泛 的橡 胶 胶 料 总需要 加入 粒状 填 料 。除填 料 用 量外 ， 影 响橡 胶 补强 的重要 因素 还包 括 填料 粒 径 或 比表 面 积 、 填
制备 ， １种 使 用 射 流 研 磨 机 ， 另 １种 使 用 湿 球 磨 机 。本文 讨论 了 Ｐ Ｓ粒 径 和用 量对 ＮＲ胶 料 硫 化 和力 学性 能 的影 响 。
第 ４ ３卷
第 ２期
天 然橡 胶补 强用 富 含 Ｓ ｉ Ｏｚ 的填料
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１ ． ３ Ｐ Ｓ的 表 征
产炭黑 的原 材料） 及 白炭 黑 用 量 大 时需 要 硅 烷偶
ｄ ｉ ｓ ｅ 有 限公 司提供 。Ｐ Ｓ用 量在 Ｏ ～５ Ｏ份 间变化 。
１ ． ２ Ｐ Ｓ的制备 使 用前 用 ４种 方法 加 工 Ｐ Ｓ ， ２种采 用 研磨 方 法， ２种为求低成 本生产而不进行研磨 ， 方法 如下 ：
Ｉ ｎ （ １ －Ｖｒ ） －Ｖｒ －Ｘ ￣ 一２ 僻胀［ 一 ｏ Ｔ ， ］ （ ２ ）
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式中， ｗ 为 Ｐ ｓ的质 量 ， Ｐ 、 Ｐ ｆ 和ｌ Ｄ 分 别 为 硫 化
胶、 Ｐ Ｓ和 甲苯 的密度 。 用Ｆ ｌ ｏ ｒ ｙ Ｒｅ ｈ ｎ ｅ ｒ 公 式 计 算 硫 化 胶 的 交 联 密
度（ Ｔ ／ ｍ ￣， ｍｏ ｌ ／ ｍ。 ） ：
联剂 ， 所以， 至今对 新 型潜 在 填 料 （ 通 常 从 经 济原 因及 特殊性 能方面 考虑） 的研究仍 在进 行 ， 出于环 境、 成本 及来 源方 面的原 因 ， 曾多 次尝试 利用 来 自 天然 资 源 的 Ｓ ｉ Ｏ ， 如高岭土、 谷 壳 灰 和 云母 来 替 代补强 填料 。
本 文 的 目的是研 究 用 富含 Ｓ ｉ Ｏ 的填 料——
Ｐ Ｓ （ ＜３ ８ ） ： 将原料 Ｐ Ｓ用 ４ ０ ０目的筛 子 过 筛
５ ０ ｍｉ ｎ ， 得到 直径／ 宽度小 于 ３ ８ ＃ ｍ 的粒 子 。
Ｐ Ｓ （ ＜１ ０ ６ ） ： 将 原料 Ｐ Ｓ用 １ ４ ０ 目筛 子 过 筛
１ 试 验
１ ． １ 胶 料 配 方
料结构及 表 面活 性 。细 粒 子通 常在 橡 胶 基 质一 填
料 间形 成较 大 的界 面 ， 因此 比粗 粒 子 具 有更 高程 度 的补 强作 用 。高 结构填料 总是伴 随着加工 困难 的 问题 ， 因为它大 幅 提 高 了胶 料 的粘 度及 硫 化胶 的模量 。表 面活 性也 是 一个 重 要 因素 ， 它 表 明 了
本 研究使 用 的橡 胶配 方见表 １ 所示 。Ｓ ＴＲ一
５ Ｌ品级 ＮＲ、 氧化锌 、 硬脂酸 、 Ｎ － （ １ ， ３ 一 二 甲基 丁 基） 一 Ｎ ｒ ＿ 苯基 一 对 苯 二胺 （ ６ Ｐ Ｐ Ｄ ） 、 Ｎ一 特 丁 基一 ２ 一 苯 并
噻唑次磺 酰胺 （ Ｔ Ｂ Ｂ Ｓ ） 和 硫黄都从 Ｓ ａ ｋ ｄ ａ ｒ ｏ ｏ ｎ ｇ ｒ ｅ —
利 用 Ｘ射线 荧 光光 谱 仪 （ Ｘ ＲＦ ） 分析原料 Ｐ Ｓ
的化学 组成 。使 用 傅 里 叶变 换 红 外 Βιβλιοθήκη Baidu Ｆ Ｔ— Ｉ Ｒ） 光 谱 法 比较 Ｐ Ｓ表面 与工 业 用沉 淀法 白炭黑 上 的官 能基 团 。采 用 激 光 散 射 方 法 （ Ｍａ ｓ ｔ ｅ ｒ ｓ ｉ ｚ ｅ ｒ ２ ０ ０ ０ ） 分 析每 种 Ｐ Ｓ的 粒 径 分 布 。用 扫 描 电子 显 微 镜 （ ｓ Ｅ Ｍ） 比较 研磨 Ｐ Ｓ与非研磨 Ｐ Ｓ的形态 。
分是 Ｓ ｉ Ｏ： ， 具 有 上 述 提 到 的 用 作 ＮＲ 填 料 的 功 能， 基 于这些原 因对其进 行 了研 究 。 尽管 填料 的细 度对 补 强 程 度起 着 主 要 作 用 ，
但 还必须 考 虑 生 产 成本 。 因此 ， 所用 Ｐ Ｓ采 用 ４ 种 方法 制 备 。为 了保持 低成 本 ， 其 中 ２种 方法 是 不 经研磨 直 接使 用 。其 他 ２种 Ｐ Ｓ采用 研 磨方 法
Ｐ Ｓ （ Ｂ Ｍ） ： 将原料 Ｐ Ｓ用 湿 球磨 机 研 磨 ７ ２ ｈ 。
悬 浮液在 ４ ０ ０目的筛 子上 过 滤 ， 然后在 ７ Ｏ ℃的烘 箱 中干燥 。使 用前 ， 将所得 Ｐ Ｓ用 振 动 杯 研 磨 机
研磨 ３ ０ ｓ 。
表 １ 胶 料 配方
配 合 剂 份
除 了其 价格低 廉 、 在 泰 国易 获取外 ， 其 主要化 学成
ｕ ｎ ｇ ｋ ｉ ｊ 有 限公 司 购 买 。Ｐ Ｓ由 Ｓ ｉ ａ ｍｅ ｓ ｅ Ｍｅ ｒ ｃ ｈ ａ ｎ —
橡胶一 填料 相互作 用 的程 度 。橡 胶一 填 料 间 良好 的
相互作 用会 提高胶 料的粘度 、 模量、 硬度 及其 他力 学性能 。基 于此认 识 ， 炭 黑 和 白炭 黑 毫 无 疑 问是 橡胶 配方 中最广泛使 用 的补强填 料 。 然而 ， 由于石 油价格 的不稳 定性 （ 石油用 作 生
５ ０ ｍｉ ｎ ， 得到直 径／ 宽度小 于 １ ０ ６ ＃ ｍ的 Ｐ Ｓ粒子 。 Ｐ Ｓ （ Ｊ Ｍ） ： 将 按上 述操 作得 到的 Ｐ Ｓ （ ＜１ ０ ６ ） 粒 子 在射 流研磨机 中研 磨 ， 生产 出所 需直 径／ 宽 度小 于 ｌ ｐ ． ｍ的Ｐ Ｓ粒 子 。
陶土 （ Ｐ ｓ ） 作 为天然橡 胶 （ ＮＲ） 补 强 填料 的可 能性 及其粒 径 和 Ｐ Ｓ用 量 对 补 强 效 应 的影 响 。Ｐ Ｓ是 流纹岩 的商 品名 ， 它是 一 种 大量 用 于 陶 瓷 工业 的 浅 色火 成 岩 。Ｐ Ｓ可 以在 泰 国 的 很 多 地 方 找 到 。