炭黑对橡胶增强机理的研究现状

介绍了目前炭黑增强橡胶的一些理论,如分子链滑动理论、结合胶理论、填料网络理论、炭黑表面结构理论和范德华网络理论,分析了这些理论存在的合理性与局限性,指出了橡胶增强理论新的研究方向。

高结构炭黑酸化改性的研究

通过改变时间、硫酸浓度等反应条件,酸化改性不同品种炭黑,得到了实验所需试样。采用自然沉降法测定了酸化改性高结构炭黑在水溶液中的分散性及稳定性。利用激光粒度分布仪检测了每种改性炭黑的遮光率,根据酸碱滴定法定量分析了炭黑表面基团与分散性的关系,并比较了改性炭黑与色素炭黑之间的性能指标。结果表明,炭黑N234与6mol/L硫酸反应8h制备的改性炭黑分散性最佳,原因是其表面的酚羟基和内酯基含量有所增加。通过比较炭黑的分散性及市场价格,得知改性炭黑优于色素炭黑。

扫描探针显微镜在炭黑/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物结合橡胶微观结构研究中的应用

利用扫描探针显微镜(SPM)的DFM模式观察苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和炭黑/SBS混合物的微观形貌。结果表明:不同浓度的SBS溶液的微观形貌差异较大;炭黑/SBS混合物的分离物成"手镯"环状结构,尺寸为100nm左右,与炭黑相连物质的长度为200～300nm,横向直径约为100nm,与SBS单体的尺寸吻合,可初步判定该结构为炭黑/SBS结合橡胶。

热处理温度对炭黑补强性能的影响

通过在不同温度下分别对4种炭黑进行热处理,研究热处理炭黑对结合橡胶质量分数和表面官能团含量的影响。结果表明:炭黑N330和N550经400℃热处理后表面官能团脱落,600℃处理后再次结合;炭黑DZ13经200℃热处理后表面官能团脱落,400℃处理后再次结合;炭黑DZ20经200℃热处理后表面官能团结合,600℃处理后再次脱落。炭黑DZ20的补强性能主要受内酯基的影响,而炭黑N330,N550和DZ13的补强性能主要受酚羟基的影响。

溶剂法制备碳纳米管结合胶及其微观结构的研究

利用溶剂法制备碳纳米管结合胶,确定了制备高质量碳纳米管结合胶的实验参数:橡胶/甲苯溶液的质量浓度为0.020g/mL,橡胶与碳纳米管的质量比为4∶1,反应时间为7h。用扫描探针显微镜对天然橡胶、碳纳米管及其结合胶的微观形貌进行研究,得到了碳纳米管结合胶的清晰结构。碳纳米管结合胶的结构为天然橡胶分子在定向紧密排列的碳纳米管的两侧沿着纳米管的表面与碳纳米管结合形成环状的闭合结构,随着纳米管管径的增大,结合胶的结构趋向于炭黑结合胶的结构。

压力对炭黑附聚体结构的影响研究

为了研究炭黑附聚体含量对橡胶补强的影响，本文在165MPa下将炭黑进行不同次数的压缩。采用SPM扫描了原样及压缩4次后的炭黑形貌；利用激光粒度分布仪测定了它们的粒径。讨论不同压缩次数下炭黑吸油值、吸碘值、CTAB及氮吸附值的变化规律。结果表明，从形貌图上看，压缩前后粒子的分布更加均匀。压缩后的颗粒粒径明显减小。随着压缩次数的增加，炭黑的吸油值都减小，且结构越高，减小值越大。炭黑的其余三个参数都随着压缩次数的增多而增大；其中，CTAB值和吸碘值的增幅较小，而氮吸附值增幅较大。