SBR/高耐磨炭黑的共混方式对其硫化胶性能的影响

测定了高耐磨炭黑填充型粉末SBR[P(SBR/HAF) ],SBR胶乳 /炭黑共沉胶 (ESBR/HAF)和SBR块胶 /炭黑机械混炼胶 (MSBR/HAF) 3种不同共混方式的硫化胶的力学性能。结果发现 ,在炭黑填充量相同的条件下 ,3种硫化胶的定伸应力和拉伸强度的大小顺序为MSBR/HAF >P(SBR/HAF) >ESBR/HAF ,撕裂强度及扯断永久变形的大小顺序为ESBR/HAF >P(SBR/HAF) >MSBR/HAF。拉伸断面形貌的SEM分析表明 ,MS BR/HAF硫化胶以微裂纹导致基体空化 ,P(SBR/HAF)以既有微裂纹导致基体空化又有裂缝扩展及分支 ,ES BR/HAF则以裂缝扩展及分支的方式断裂。

木粉纳米微晶纤维素补强NR/SBR/BR并用胶的研究

利用酸水解木粉制备棒状纳米微晶纤维素(WNC),与天然胶乳(NR)共凝沉制备NR/WNC混合物,将其与丁苯胶(SBR)、顺丁胶(BR)、炭黑(CB)混炼制备WNC/CB/NR/SBR/BR复合材料,研究了WNC部分替代CB对NR/SBR/BR并用胶性能的影响.研究表明:与45 phr CB补强并用胶相比,添加WNC的复合材料的Payne效应显著降低,加工性能得到明显改善,力学性能基本保持,压缩生热下降了18.4%,压缩疲劳变形总体都小于5%;添加5~10 phr WNC的复合材料抗屈挠龟裂性得到保持,WNC为5 phr时复合材料的耐磨耗性得到保持;随着WNC替代CB量的增加,复合材料0℃时的损耗因子tanδ先增后减,60℃的tanδ逐渐下降;质量损失5%时的温度逐渐下降,最大质量损失速率温度变化不大;WNC的加入有利于保持复合材料的老化性能.SEM结果表明,少量的WNC在橡胶基体中分散良好,与基体界面结合紧密.

炭黑填充NR和S-SBR硫化胶动态性能及屈挠破坏性的研究

探讨炭黑种类及用量对天然橡胶(NR)和溶聚丁苯橡胶(S-SBR)硫化胶的耐屈挠破坏性及动态力学性能的影响。结果表明,随着炭黑N234、N330用量的增大,NR和S-SBR两种硫化胶的耐屈挠破坏性降低;随炭黑粒径增大,炭黑用量对两种硫化胶的耐疲劳破坏性的影响逐渐减小;NR硫化胶的耐初始疲劳破坏性明显优于S-SBR硫化胶,随屈挠次数的增加,两者间的差距逐渐减小。炭黑用量增加,NR和S-SBR硫化胶的损耗因子峰值(tanδmax)减小,高于10℃时(高弹态)的tanδ值增大,S-SBR较NR具有更好的抗湿滑性和相差无几的低滚动阻力。炭黑粒径减小,NR和S-SBR硫化胶的tanδmax减小,填充30质量份炭黑时,N660增强的两种硫化胶在0℃时tanδ值较高,60℃时最低,具有较好的动态性能。

P(SBR/NR/HAF)并用胶的性能

在SBR胶乳/NR胶乳共混的基础上,采用凝聚共沉法制备高耐磨炭黑（HAF）填充型粉末丁苯橡胶/天然橡胶并用胶[P（SBR/NR/HAF）]。研究了SBR/NR并用比、制备工艺等对P（SBR/NR/HAF）并用胶的混炼流变性能和物理机械性能的影响,并与块状SBR/NR/HAF并用胶进行了比较。研究表明,与SBR/NR/HAF相比,P（SBR/NR/HAF）的表观剪切粘度在SBR用量小于50份时对混炼时间的依赖性较低,而在SBR用量大于50份后对混炼时间具有更高的依赖性;P（SBR/NB/HAF）硫化胶的拉伸强度在整个并用比范围内对SBR/NR并用比不敏感;采用胶乳预混合的工艺制备的P（SBR/NR/HAF）具有较好的物理机械性能。

Z125与N234对NR和S-SBR硫化胶增强效果的比较

在比表面积相近的情况下,探讨白炭黑(Z125)及碳黑(N234)对天然橡胶(NR)和溶聚丁苯橡胶(S-SBR)硫化胶的抗割口增长能力及动态力学性能的影响。结果表明,Z125和N234对NR和S-SBR两种硫化胶的增强效果相差不大;NR硫化胶的抗割口增长能力明显好于S-SBR硫化胶;NR中填充Z125的抗割口增长能力好于N234且随疲劳次数的增加Z125的优势更加明显,而S-SBR中填充N234的抗割口增长能力好于Z125且两者的抗割口增长速率基本不随疲劳次数的增加而改变;Z125使NR和S-SBR硫化胶在0℃和70℃下的tanδ值分别低于N234增强相应硫化胶。

导电SBS/SBR复合材料的研究

本文研究了碳黑填充ＳＢＳ／ＳＢＲ复合材料的基本电性能，对复合材料电阻率随温度的变化特性进行了详细研究。讨论了碳黑种类、结构和性质、填充浓度以及ＳＢＳ含量对复合材料电阻率和电阻——温度特性的影响。实验结果指出，碳黑（Ｎ５５０）／ＳＢＳ／ＳＢＲ（ＳＢＳＳＢＲ＝１１ｗｔ）复合材料的电阻率随温度的变化呈一定强度的正温度系数（ＰＴＣ）效应。

过硫酸铵改性炭黑通过胶乳混合法补强天然橡胶胶乳

用过硫酸铵水溶液改性炭黑,制备亲水性的炭黑悬浮液。通过红外光谱仪和热失重表征改性后炭黑表面含氧基团的变化。利用激光粒度分析仪、紫外可见分光光度计观察炭黑水溶液的分散性和分散稳定性,改性前后粒径由155.7nm降到114.2 nm。采用胶乳共混法制备改性炭黑/天然橡胶胶乳复合材料的性能明显增强,拉伸强度提高14.5%,撕裂强度提高56.5%。通过扫描电镜(SEM)观察发现,改性后的炭黑在橡胶基体中粒径小且分散均匀,与基体的界面结合力增强,炭黑的补强效果得到提高。

喷雾干燥法制备粉末橡胶及其硫化性能研究

以超声分散的炭黑悬浮液填充天然胶乳,采用喷雾干燥法制备粒径小于5μm的粉末橡胶。结果表明,对于固形物质量分数约为0.1的炭黑/天然胶乳悬浮液,当喷雾干燥机的浆料进口温度约180℃、进给量约15%、吸气量为100%时,粉末橡胶制备过程较为顺利且制得的粉末橡胶颗粒细小、尺寸均匀;在相同的硫化条件下,与机械混炼法相比,喷雾干燥法制得的粉末橡胶硫化性能显著改善,硫化曲线的转矩峰值提高约1倍;粉末橡胶对氧化锌、硬脂酸、硫黄、促进剂CZ和DM的需求量更大,当以上小料用量均提高至普通机械混炼胶料2倍时,粉末橡胶硫化曲线的转矩峰值大幅度提高,由约30 N.m提高至约60 N.m,比普通机械混炼胶料提高约3倍。

乳液插层法制备天然胶/蒙脱土复合材料的性能

先用乳液插层法制共沉胶,再通过熔融混炼法制备有机化蒙脱土(OMMT)/天然胶乳复合材料。研究复合材料的结构、拉伸性能、硬度、热性能。结果表明:OMMT/天然胶乳形成了插层型纳米结构。与天然橡胶相比,OMMT/天然胶乳复合材料的拉伸强度、硬度增加。当OMMT含量为6%时,能获得拉伸强度、断裂伸长率较优的材料。该OMMT/天然胶复合材料的力学性能超过白碳黑对材料的增强效果。

乳液压力附聚法制备炭黑/NR胶料的研究

采用乳液压力附聚法制备炭黑/NR胶料,并对其微观结构、热稳定性能、硫化特性和物理性能进行研究。结果表明:高压均质机处理后的炭黑分散体分散性好,沉降量小,贮存稳定;压力附聚处理后炭黑/NR混合乳液具有稳定分散性;与纯NR和压力附聚前炭黑/NR母胶相比,压力附聚后炭黑/NR胶料门尼粘度较大、炭黑分散性较好、热稳定性提高;与传统机械混炼法制备的炭黑/NR硫化胶相比,压力附聚后炭黑/NR硫化胶定伸应力、拉伸强度和撕裂强度增大。

乙醇预絮凝炭黑/天然橡胶共沉胶的制备、结构与性能研究

利用水和乙醇作溶剂,采用预絮凝法制备炭黑/天然橡胶母胶,研究炭黑在共沉母胶中的分散性和相应硫化胶的性能。结果表明:预絮凝炭黑母胶中炭黑分散达到纳米级,与干法对比样相比炭黑分散性显著提高;预絮凝法炭黑/天然橡胶硫化胶的物理性能优异,耐磨性能好,抗湿滑性能提高。

稀土掺杂高耐磨炭黑填充型粉末NR研究 I.硫化胶的物理机械性能

以天然胶(NR)乳为原料,稀土化合物改性高耐磨炭黑N330(N330 Re)为填充隔离剂,用凝聚共沉法制备了稀土掺杂高耐磨炭黑填充型粉末NR[P(NR/N330 Re)],研究了炭黑乳化剂用量、粉末化温度、硫磺用量、稀土元素的种类及用量、过渡金属Zn的用量、N330 Re的用量等因素对其硫化胶物理机械性能的影响。结果表明,所选用的稀土化合物对高耐磨炭黑N330具有优良的改性效果,从而对P(NR/N330 Re)硫化胶有显著的补强作用,其中以Sm2O3与La2O3改性效果最佳。

丁苯橡胶/炭黑湿法预混胶的塑炼特性

基于胶乳/炭黑湿法混合的丁苯橡胶/炭黑湿法预混胶(P(SBR/CB))是一种在低剪切力环境下制备得到的炭黑在丁苯橡胶基体中分散优良的橡胶/炭黑预混胶,与采用传统机械混炼得到的充炭黑母胶相比,未经塑炼加工的P(SBR/CB)中的橡胶-炭黑相互作用较弱,故其加工行为表现出诸多新的特点。本文在分析P(SBR/CB)结构的基础上,采用实验室开炼机和Brabender转矩流变仪研究了其塑炼特性,探讨了开炼机薄通次数和密炼机塑炼工艺参数(循环油温、转速、塑炼时间等)对其塑炼特性(表观黏度、门尼黏度、排胶温度和结合胶含量)的影响规律,发现P(SBR/CB)的塑炼过程主要包括2个同时进行的进程,即炭黑网络的破坏和橡胶-炭黑相互作用的增强,且可通过调节密炼机塑炼参数,调控P(SBR/CB)混炼胶的门尼黏度和结合胶含量。

稻壳基二氧化硅/碳复合材料的表面改性及对天然橡胶的影响

以稻壳基二氧化硅/碳复合材料(SiCB)作为天然橡胶(NR)的补强填料,采用表面化学改性的方法将天然乳胶(NRL)接枝到SiCB表面,改善其与NR基体的相容性.研究了不同处理方法对接枝NRL效率的影响,以及填料填入NR后对硫化橡胶力学性能的影响.结果表明,经过硝酸和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(γ-MPTMS)预处理,NRL能高效接枝在SiCB表面,得到的样品SiCBMR10比未处理的SiCBP有更强的补强能力.硫化胶NR/SiCBMR10的拉伸强度、300%定伸和撕裂强度较NR/SiCBP分别提高了61.06%,27.15%和15.90%,与传统炭黑产品N774填充的硫化胶NR/N774的力学性能相近.经过NRL接枝改性的SiCBMR10具有替代商业炭黑的应用前景.

纳米碳酸钙填充型粉末丁苯橡胶的制备

以丁苯胶乳和纳米碳酸钙浆料(总固物质量分数均为10%)为原料,以硬脂酸钠与凝聚剂CaCl2反应生成的硬脂酸钙为隔离剂,采用凝聚共沉法制备了纳米碳酸钙填充型粉末丁苯橡胶[P(SBR/CaCO3)],考察了P(SBR/CaCO3)粒径的影响因素,并研究了纳米碳酸钙在SBR中的分散状况。结果表明,在硬脂酸钠为4份、纳米碳酸钙为100份,分散剂/纳米碳酸钙(质量比)为0.04、凝聚搅拌速率为400 r/min、凝聚剂滴加速率为4.5 mL/min的条件下,制得P(SBR/CaCO3)中的纳米碳酸钙在基体中分散均匀,且粒径基本约为50 nm。

天然胶乳/炭黑复合材料的动态力学性能研究

通过添加阴离子表面活性剂,制备了稳定性能优异的炭黑分散液;然后将其添加到天然胶乳(NRL)中,采用胶乳共沉法制备NRL/炭黑复合材料,并对其物理性能、动态力学性能和内生热等进行了探讨。研究结果表明:当炭黑类型相同时,由胶乳共沉法制备的硫化胶之力学性能普遍优于由机械法制备的硫化胶;当采用炭黑N375补强时,由胶乳共沉法制备的硫化胶之力学性能相对最佳,其拉伸强度、撕裂强度和硬度分别比由机械法制备的硫化胶提高了6.5%、4.6%和8.8%;由胶乳共沉法制备的硫化胶之损耗因子(tanδ)小于由机械法制备的硫化胶,故前者的滞后损失更小、内生热更少且温升更低。

超声波湿法混炼炭黑/天然橡胶复合材料的性能研究

利用超声波的乳化均质作用,将经水湿润的炭黑与稀释的天然胶乳混合均匀,然后采用蒸发成膜法和胶凝成膜法制备胶膜(炭黑/天然橡胶复合材料),探究制膜方法及超声波处理时间和功率对胶膜性能的影响。结果表明:蒸发成膜法成膜时间过长,打开的炭黑二次结构重新团聚,胶膜中炭黑分散性差,胶膜的拉伸强度较小,而胶凝成膜法稳定性更高,胶膜中炭黑分散性好;超声波处理时间为90 s、功率为840~960 W时,超声波的乳化均质效果最好,炭黑二次结构打开程度更高,此时采用胶凝成膜法制备胶膜,成膜速度快,炭黑来不及团聚,胶膜中炭黑分散性较好和结合橡胶较多,胶膜的拉伸强度较大。

沉淀法白炭黑在RP5高铁橡胶垫板中的应用

研究沉淀法白炭黑在RP5高铁橡胶垫板中的应用。结果表明:当沉淀法白炭黑用量为20份时,硫化胶具有较高的拉伸强度、良好的电绝缘性能和耐热老化性能;制备的RP5高铁橡胶垫板具有良好的刚度性能,满足铁路行业相关标准的要求。

利用高压水射流技术制备天然橡胶复合材料

首先利用超声空化作用将炭黑团聚体破碎、切割、分散在水中制得炭黑悬浮液,然后在高速射流场中,炭黑悬浮液被高速射流卷吸到天然胶乳中,在射流边界,由于二者存在极大的速度差,而形成一个湍流混合层,炭黑在湍流拉伸、剪切作用下微观分散到天然胶乳中.结果表明,与传统干法工艺相比,射流工艺可以使炭黑更均匀的分散到天然橡胶基体中.Payne效应结果表明射流工艺减弱了炭黑与炭黑之间的相互作用,增强了炭黑与橡胶之间的相互作用.同时射流工艺制备的复合材料硫化时间变短,硫化程度增加,硫化胶的撕裂强度提高了78%,回弹性提高了20%,DIN磨耗减小了33%.动态力学性能结果表明,射流工艺制备的复合材料在60℃左右具有更低的损耗因子.