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白炭黑在天然橡膠中的應(yīng)用？时间：2021-03-24 作者：濰坊市屹諾新材料有限公司 白炭黑在天然橡膠中的應(yīng)用？ 納米填料在橡膠基體中的分散性對(duì)膠料的綜合性能具備決定性的干擾，有效提升納米粒子在橡膠中的分散性，是開發(fā)高性能輪胎膠料的關(guān)鍵。環(huán)氧化天然橡膠（ENR）是天然橡膠（NR）經(jīng)環(huán)氧化改性后的產(chǎn)品，在沒有采用一切偶聯(lián)劑的狀況下，在ENR中添加納米二氧化硅（白炭黑），根據(jù)ENR分子鏈上的環(huán)氧基團(tuán)與白炭黑表層硅羥基的相互作用力（氫鍵或是化學(xué)鍵），抑制白炭黑的團(tuán)聚，使白炭黑均相分散化在橡膠基體中，以提升膠料的性能。 研究在沒有采用一切偶聯(lián)劑的狀況下，白炭黑在環(huán)氧化天然橡膠（ENR）中的應(yīng)用。白炭黑在天然橡膠（NR）中會(huì)發(fā)生顯著的團(tuán)聚，而在ENR中的團(tuán)聚狀況可得到明顯改善，且ENR的環(huán)氧化程度越高，白炭黑的分散性越好。ENR白炭黑膠料表現(xiàn)出良好的抗?jié)窕阅芎洼^低的滾動(dòng)阻力，白炭黑用量超過20份時(shí)，ENR/白炭黑膠料的壓縮成生熱顯著低于NR/炭黑膠料。 白炭黑在NR膠料中發(fā)生了顯著的團(tuán)聚，當(dāng)白炭黑用量超過20份時(shí)膠料中發(fā)生了很多的聚集塊。它是因?yàn)榘滋亢诰邆涫执蟮谋砻婺�，粒子表層帶有很多的硅羥基，在沒有采用一切偶聯(lián)劑的狀況下，白炭黑在NR中的分散性比較差。而在ENR膠料中，因?yàn)镹R分子鏈中引入環(huán)氧基團(tuán)，白炭黑的團(tuán)聚狀況得到明顯改善，白炭黑在ENR基體中呈均相遍布，并且ENR40膠料中的白炭黑分散化狀況好于ENR25膠料，說明ENR環(huán)氧基團(tuán)的成分越高，白炭黑在ENR中的分散性越好。
動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析 NR分子鏈中部分雙鍵環(huán)氧化改性后，分子鏈柔性降低，玻璃化溫度（Tg）上升。不添加白炭黑的NR和ENR的膠料損耗因子（tanδ）。 膠料0℃時(shí)的tanδ隨著ENR環(huán)氧化改性程度的提升而增加，說明膠料動(dòng)態(tài)滯后損失變大，抗?jié)窕阅芴嵘NR25和ENR40膠料0℃時(shí)的tanδ（表征抗?jié)窕裕┏^NR膠料，60℃時(shí)的tanδ（表征滾動(dòng)阻力）低于NR，說明其抗?jié)窕阅芎蜐L動(dòng)阻力同時(shí)得到改善。 白炭黑添加后，ENR40膠料的抗?jié)窕阅芫糜贜R膠料，ENR25的滾動(dòng)摩擦阻力少于NR膠料；白炭黑使用量為20份時(shí)，ENR40膠料的滾動(dòng)摩擦阻力與NR膠料相當(dāng)，而當(dāng)白炭橡膠環(huán)氧化程度提高，膠料的壓縮生熱上升，它是因?yàn)镹R分子鏈上含有大量的雙鍵，分子鏈的柔順性好，分子鏈間磨擦內(nèi)耗較低；伴隨著橡膠分子鏈上的雙鍵被改性成環(huán)氧基團(tuán)后，分子鏈的柔順性降低，分子鏈間的磨擦內(nèi)耗上升，因而膠料生熱性隨橡膠環(huán)氧化程度提高而上升。伴隨著白炭黑的添加，在動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變條件下，膠料的橡膠大分子鏈之間、橡膠分子鏈與填料粒子之間、填料粒子之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)不同步，因?yàn)橄鹉z分子鏈之間的磨擦屬于微小的結(jié)構(gòu)間磨擦，填料粒子之間的磨擦至少屬于納米級(jí)顆粒磨擦，相對(duì)而言，填料的添加使得磨擦更加劇烈，從而導(dǎo)致膠料整體動(dòng)態(tài)生熱大幅提高。填料對(duì)膠料動(dòng)態(tài)性能的影響主要來自以下2個(gè)方面：填料與橡膠分子之間的接觸界面和填料使用量。一般來說，填料粒徑越小，其比表面積越大，表面能也就越大，越易發(fā)生團(tuán)聚以降低表面能，填料團(tuán)聚后越難分散，分散性越差，膠料的動(dòng)態(tài)性能越不太好，生熱越大，在使用過程中制品內(nèi)部越容易被高溫?zé)g破壞；填料使用量越大，填料粒子與橡膠分子之間的磨擦部位越多，動(dòng)態(tài)生熱越大。 伴隨著白炭黑使用量增大，NR/白炭黑膠料壓縮生熱迅速增大，它是因?yàn)榘滋亢谠贜R膠料中發(fā)生了嚴(yán)重的團(tuán)聚，在動(dòng)態(tài)作用下，填料之間的磨擦占據(jù)主導(dǎo)地位。白炭黑使用量為20份時(shí)，NR膠料生熱大于ENR25膠料，低于ENR40膠料；在不使用任何偶聯(lián)劑的條件下，白炭黑在NR基體中發(fā)生明顯的團(tuán)聚，而在NR分子鏈中引入環(huán)氧基團(tuán)，白炭黑的團(tuán)聚情況得到了明顯的抑制，且環(huán)氧基團(tuán)的含量越高，白炭黑的分散性越好。ENR/白炭黑膠料具有良好的抗?jié)窕阅芎洼^低的滾動(dòng)摩擦阻力；在白炭黑使用量大于20份后，ENR/白炭黑膠料的壓縮生熱明顯低于NR/白炭黑膠料，這對(duì)于高性能綠色輪胎具有重要意義。 |
