炭黑/白炭黑混合填料在丁腈橡胶中的流变性能

填料是添加到胶料中以获得补强性能的一种常用添加剂。填料通常采用双辊开炼机混合,这样会导致填料附聚,降低补强效率。为了获得更高的补强效率,必须通过制备母炼胶来尽可能减少填料附聚。本文研究了炭黑/白炭黑(CB/SiO2)混合填料的胶体稳定性,以及典型混炼和母炼胶加工在NBR硫化胶生产中的效率。用球磨机将20 wt%配比为100/0、75/25、50/50、25/75和0/100的炭黑/白炭黑混合填料分别分散于氢氧化钠(NaOH)中。结果表明,经过48h的球磨后,炭黑和白炭黑分散体的ζ-电势、粒径和粘度稳定下来。炭黑/白炭黑配比为50/50的混合填料填充NBR母炼胶具有最高的流动阻力。与炭黑填充胶料相比,白炭黑补强NBR母炼胶的流动阻力更高,这是由于白炭黑粒子尺寸更细所致。不过,白炭黑补强丁腈橡胶的焦烧时间和硫化时间均比炭黑补强丁腈橡胶慢,因为白炭黑会使促进剂失去活性。配比为50/50的炭黑/白炭黑混合填料具有最高的Tmax和ΔT,而配比为100/0和0/100的炭黑/白炭黑混合填料的差别则微不足道。根据ζ电势分析推断,炭黑和白炭黑分散体是稳定的,粒径随球磨时间的增加而减小。

炭黑、白炭黑及其混合填料在异戊橡胶中的网络化行为

填料的网络化行为对橡胶的补强起重要作用。为了探究炭黑、白炭黑以及炭黑/白炭黑混合填料在橡胶基体中的网络化行为及其对橡胶性能的影响规律,制备了不同填料类型及填充比例的异戊橡胶复合材料,通过对相同混炼和硫化工艺条件下混炼胶和硫化胶的微观形貌、流变及拉伸等性质进行分析,发现3种填料体系在硫化后的颗粒分散程度均好于混炼胶,其中白炭黑在硫化胶中的颗粒尺寸更小但更容易聚集。在混合填料体系中,2种填料倾向于各自形成聚集体,这使得混合填料体系的低应变区储能模量值低于单一填料体系。随着填料质量份数的增加,3种填料体系的断裂强度均呈现先增加后降低的趋势,同时断裂伸长率单调下降,且疲劳温升显著提高。此外,混合填料体系在高填充份数时的疲劳温升高于单一填料体系。

硅烷偶联剂对炭黑/白炭黑增强丁腈橡胶填料网络结构及动态性能的影响

研究了硅烷偶联剂种类及其并用对炭黑/白炭黑增强丁腈橡胶(NBR)填料网络结构及动态性能的影响。结果表明,硅烷偶联剂双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si 69)能有效降低炭黑/白炭黑增强NBR混炼胶的Payne效应,促进填料在橡胶基体中的分散,而硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH 550)或其与Si 69并用并未减弱NBR混炼胶的Payne效应;这2种偶联剂的加入均能有效阻止填料在硫化过程中的聚集行为,减弱硫化胶的填料网络结构,增强NBR硫化胶填料网络的瞬时恢复重建能力;硅烷偶联剂改性炭黑/白炭黑增强NBR硫化胶的Payne效应减小,其中用Si 69改性的硫化胶的Payne效应最小;KH 550或其与Si 69并用改性的硫化胶在小应变(小于30%)范围内有较低的损耗因子,而仅用Si 69可使硫化胶在整个应变振幅(0～100%)内均有较低的损耗因子。

炭黑/白炭黑双相填料的配比对溶聚丁苯橡胶性能的影响

考察了用白炭黑取代部分炭黑作为填充剂对溶聚丁苯橡胶(SSBR)硫化胶物理机械性能和动态力学性能的影响。结果表明,采用炭黑/白炭黑双相填料可以提高SSBR硫化胶的物理机械性能和动态力学性能,原因在于双相填料增强了填料与橡胶大分子之间的相互作用,提高了填料在橡胶基质中的分散性。当用20份白炭黑与30份炭黑组成双相填料时,SSBR硫化胶的各项性能达到最佳。

双相填料中白炭黑种类对溶聚丁苯橡胶/顺丁橡胶共混胶磨耗性能的影响

采用不同种类白炭黑与同种炭黑作为双相填料填充溶聚丁苯橡胶(SSBR)与顺丁橡胶(BR)共混胶,研究了不同白炭黑与SSBR/BR共混胶间相互作用对其磨耗性能的影响规律。结果表明,在Akron磨耗测试条件下,炭黑/白炭黑双相填料填充的SSBR/BR共混胶主要经受磨粒磨耗和卷曲磨耗的耦合作用。当白炭黑平均粒径增大且粒径分布不均匀时,白炭黑与橡胶基质间的相互作用较弱,硫化胶硬度和磨耗性能下降,在磨耗耦合作用机理中卷曲磨耗所起的作用越来越大。

白炭黑/炭黑并用与炭-硅双相填料对NR胎面胶性能的影响

研究了白炭黑/炭黑并用比对胎面胶性能的影响,并与炭-硅双相填料(CSDPF)进行了对比。结果表明,当填料总量不变时,随着白炭黑用量的增加,NR混炼胶硫化时间逐渐延长,硫化胶交联密度逐渐减小,300%定伸应力减小,拉断伸长率增大,耐磨性能下降,动态性能有所改善,压缩生热和滚动阻力均呈减小趋势。炭-硅双相填料(CSDPF)配合Si-69使用效果较好,填料-填料相互作用较弱,有效降低了滞后生热和滚动阻力,填料-橡胶相互作用较强,保证了较好的抗湿滑性和耐磨性。

白炭黑/炭黑复合填料对天然橡胶补强性能的研究

炭黑和白炭黑是橡胶主要的补强填料,可以显著提升橡胶的性能。虽然炭黑和白炭黑有各自的优势,但白炭黑/炭黑共用可以更好地提高天然橡胶(NR)的物理性能和动态性能。本工作用不同用量比的白炭黑/炭黑复合填料(用量50份)补强NR,考察胶料的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性能、抗裂口增长性能、生热性能和滚动阻力等。结果表明,复合填料的白炭黑用量为20份和30份时NR胶料综合性能较好。

炭黑-白炭黑双相填料的研究

炭黑白炭黑双相填料是一种独特的橡胶补强填料，特别适用于轮胎。基于对这种新材料特性的了解，特别是其填料填料相互作用较低、聚合物填料相互作用及胶料中不同配合剂间的相互作用较高，对其在胎面胶，尤其是轿车轮胎胎面胶中的应用进行了研究。结果表明，与炭黑和白炭黑胶料相比，新填料对胶料滞后损失和耐磨性能的平衡改进很大，胶料ｔａｎδ值在低温下较高，在高温下较低，同时耐磨性能有所提高。至于轮胎使用性能，用这种填料可大大降低滚动阻力，同时提高耐磨性能并保持牵引性能。此外，其优良的加工性能和相对白炭黑胶料偶联剂用量减小，可产生很大的经济效益。

炭黑/白炭黑双相填料在全钢载重子午线轮胎胎面胶中的应用

研究炭黑/白炭黑双相填料(CSDPF)在全钢载重子午线轮胎胎面胶中的应用。结果表明,CSDPF与橡胶间的相互作用较强;与填充普通炭黑或白炭黑的胶料相比,填充CSDPF的胶料在高温下的滞后损失较小,耐磨性能明显提高。

白炭黑补强轮胎胎面胶料中的官能化SBR:白炭黑填料和氧化锌之间相互作用的证据

随着在轿车轮胎胎面应用中引入白炭黑技术,填料-聚合物相互作用成为了关键因素。除了硅烷偶联剂和硅烷化工艺的控制之外,聚合物官能化在聚合物-填料相互作用中起到了至关重要的作用。在过去几年主要的研究课题集中在弹性体官能化的设计,尤其是s-SBR。目的是降低烃类聚合物的疏水性,使其与亲水性白炭黑更相容,因此实现更好的白炭黑分散和更强的聚合物-填料相互作用。

新型白炭黑填料

美国《橡胶世界》2007年235卷6期58页报道： 据Dimona白炭黑工业有限公司称，该公司开发的用于橡胶产品的Dimosil白炭黑填料具有独特的枝化结构、优异的补强作用和较高的表面活性。该公司为橡胶、塑料和其它工业领域生产高级补强填料，其产品包括Dimosil牌的各种白炭黑和DCC牌的各种沉淀法碳酸钙。

炭黑-白炭黑双相填料(一种新型橡胶补强剂)——第六部分:炭黑-白炭黑双相填料填充硫化胶动态性能的时间-温度等效原理

研究了炭黑、白炭黑和炭黑-白炭黑双相填料填充硫化胶在宽频、宽温范围内于低应变振幅下的动态性能,如剪切模量、损耗模量和损耗因子,其数据的变化范围宽,得到了羽毛状的假标准曲线,而不是单一的光滑的标准曲线,针对损耗因子,对这种结果做了特别说明,产生这种结果的原因可能是多方面的,其中填料-填料和填料-聚合物相互作用可能是最主要的原因。炭黑-白炭黑双相填料对硫化胶整个动态性能的影响与白炭黑类似:频率较低时,损耗因子较低;频率相对较高时,损耗因子较高。

炭黑-白炭黑双相填料制备现状研究

炭黑-白炭黑双相填料(CSDPF)是一种能够更好平衡轮胎“魔鬼三角”的新型胎面填料,因此双相填料的研究对于轮胎行业的发展起到重要影响。通过对双相填料性能进行了简单介绍,分析了白炭黑包覆炭黑制备双相填料制备研究现状,展望了炭黑-白炭黑双相填料制备发展前景。

偶联剂Si69对白炭黑/炭黑填充溶聚丁苯橡胶动态黏弹性能的影响

在应变和温度扫描以及不同扫描时间间隔的条件下,用橡胶加工分析仪研究了偶联剂Si 69对白炭黑/炭黑填充溶聚丁苯橡胶(SSBR)动态黏弹性能的影响。结果表明,在第1次应变扫描过程中,随着炭黑用量的增加,SSBR混炼胶的弹性模量(G')逐渐降低,偶联剂作用减弱;添加偶联剂后,SSBR硫化胶中填料聚集程度减弱;在第2次应变扫描过程中,随着与第1次应变扫描时间间隔的延长,应力软化减弱,且温度对填料聚集影响程度大于压力的影响;随着温度的升高,混炼胶的G'逐渐下降,并且随着炭黑用量的增加,偶联剂作用减弱;在较高应变下,添加偶联剂混炼胶的初始转矩高于未添加偶联剂混炼胶,且弛豫速率较快。

炭黑和白炭黑与不同SSBR的相互作用研究

选取微观结构相似的锡偶联和硅偶联溶聚丁苯橡胶(SSBR)为橡胶基体,分别使用炭黑和白炭黑进行补强,研究其相互作用及其对硫化胶性能的影响。结果表明,在端基硅偶联SSBR中白炭黑的分散好于炭黑的分散,在端基锡偶联SSBR中炭黑的分散好于白炭黑的分散,说明白炭黑、炭黑分别与硅偶联和锡偶联SSBR有较强的相互作用。炭黑补强能使锡偶联SSBR获得较好的物理机械性能,而白炭黑补强硅偶联SSBR具有更低的动态生热性能。

炭黑和白炭黑增强NR的微观网络结构及动态性能

采用"填料粒子相互作用距离"的新观点,研究了炭黑和白炭黑增强的NR的填料网络结构和动态性能。结果表明,当白炭黑和炭黑填充份数相同时,由于白炭黑尺寸较小,在NR基体中相互作用距离小,易形成相互作用较强的填料网络。动态测试发现,白炭黑填充混炼胶比炭黑填充混炼胶具有更明显的Payne效应;白炭黑填充硫化胶具有更低的滞后损失和更小的生热。

炭黑/白炭黑共混比对BR/SBR性能的影响

研究了炭黑N234/白炭黑175Gr共混比对BR/SBR共混胶加工性能、物理机械性能和动态物理机械性能的影响。研究表明,当填料总用量不变时,炭黑/白炭黑共混能有效减弱填料网络的形成。当质量比为40/40时,共混胶佩恩效应最低,门尼粘度最小,物理机械性能最好;加入硅烷偶联剂可使白炭黑与橡胶产生化学结合,提高了化学交联密度,使硫化胶回弹性提高,动态损耗因子降低,有利于降低轮胎滚动阻力。

炭黑和白炭黑补强NR动态性能的研究

研究了炭黑和白炭黑用量对天然橡胶动态性能的影响。结果表明,炭黑和白炭黑分别填充NR的弹性模量G′对动态应变振幅的响应不同,两者与NR间的相互作用强度和机理也不同;填料用量多于30份时才会形成明显的填料网络结构,硫化时交联网络的形成能够促进填料网络的形成;硅烷偶联剂改变了白炭黑与天然橡胶的作用方式,硫化胶动态损耗降低;电镜扫描结果表明,在硅烷偶联剂作用下,白炭黑与橡胶间产生的化学结合使白炭黑粒子在动态变形条件下的团聚程度显著低于炭黑。

沉淀白炭黑和炭黑补强橡胶的新方法

白炭黑和炭黑是两种最重要的橡胶补强剂,其应用性能各有利弊。本文比较了二者的物理化学性质,介绍了改善炭黑和白炭黑橡胶补强性能的几种新方法。

白炭黑/炭黑并用对轮胎胎面胶性能的影响

研究了白炭黑175Gr分别与4种炭黑并用对轮胎胎面胶加工性能、物理机械性能和动态物理机械性能的影响。研究表明,随着炭黑粒径的增大和结构度的提高,白炭黑175Gr/炭黑填充的胶料正硫化时间都缩短;白炭黑175Gr/炭黑N234并用时,其胶料拉伸强度和拉断伸长率都最高;白炭黑175Gr分别与炭黑N220和炭黑N550并用时,两种胶料的回弹性和压缩疲劳性都较好;白炭黑175Gr/炭黑N220并用后,其胶料的Payne效应较小,滞后损耗因子最低。