改性炭黑-白炭黑双相粒子对天然胶性能影响研究(2)

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2.4.2 炭黑-白炭黑双相粒子改性前后热重分析（TG）谱图 12

2.4.3硫化特性研究 13

2.4.4 硫化胶的物理机械性能研究 15

2.4.5 拉伸 16

2.4.6 撕裂 17

2.4.7疲劳 17

2.4.8抗热氧老化性能 19

2.4.9耐磨耗性能 19

2.4.10 交联密度 22

2.4.11 结合橡胶 23

结论 24

致谢 25

参考文献 26

1 引言

天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，分子式是（C5H8）n，其成分中91%～94%是橡胶烃（聚异戊二烯），其余物质为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶物质。应用最广的通用橡胶便是天然橡胶。它的物理特性如下，天然橡胶在常温下具有相当好的机械强度以及较高的弹性，稍带塑性，滞后损失小，因为是非极性橡胶，所以电绝缘性能良好，在多次变形时生热低，因此其耐屈挠性也很好，然而天然胶自身的强度、弹性、耐磨性等并不足以满足人们的需求，所以需要通过混炼在天然胶中加入相应填料以提高其性能。橡胶用填充增强具有悠久的历史，填料具有的作用是增强橡胶、提高橡胶制品性能。这些年来，橡胶原材料市场的剧烈竞争，聚合物复合材料的蓬勃发展以及人们对浅色橡胶制品花色品种需求的不断提升，促使填充剂的使用范围日益扩大，发展极其迅速。在填料中，白炭黑与炭黑都是橡胶工业中重要的传统补强填料。近年来白炭黑的使用量日益增多由于白炭黑赋予胶料许多优点(撕裂强度高、生热性低、耐磨性优和粘合性能良)，除此之外其它品种的新型填料近年来也蓬勃发展如以石墨烯、碳纳米管做为填料。本课题主要研究用机械功混的方法以Si-69对炭黑-白炭黑双相粒子进行改性，对改性粒子表征并用它来填充天然橡胶硫化胶然后测试改性后的天然胶性能。课题中使用的炭黑-白炭黑双相填料是一种较新型复合填料，它能在不降低传统炭黑耐磨耗性能的前提下改善胶料的性能，提高轮胎牵引力并大幅度降低滚动阻力，改善胎面胶滞后损失和温度的关系。此双相填料由卡伯特公司研制开发，主要构成是炭黑相以及分散在其中的白炭黑相，它的最主要特点是能够使填充剂之间的相互作用减低与此同时增强填充剂与弹性体的相互作用[1]。

1.2课题背景

过去的一个多世纪以来，对于橡胶工业（尤其是轮胎工业）一直以炭黑作为橡胶的重要补强材料。随着聚合物复合材料和橡胶原料市场的发展蒸蒸日上以及竞争日渐剧烈，人类社会对橡胶制品的各方面性能要求不断提升，刺激填充剂的研究不断前进、发展迅速，填充剂的实际使用范围也不断扩大[2]。故而，对填充剂来说具有非常重要意义的必然集中于以下几点;扩大填充剂的品种和来源、性能以及质量。

在新世纪，炭黑的代替品--无机填料像白炭黑越来越受到轮胎行业的关注，一言蔽之是炭黑价格随世界能源产品（石油、天然气）价格攀升的结果。橡胶行业使用最多的白色（或者说透明）补强剂是白炭黑。由白炭黑补强的硫化天然胶动态生热较炭黑补强的低而且有更高的撕裂强度、更好的疲劳性能以及更高的橡胶与金属和帘线的粘合强度等优点。然而，白炭黑自身也有其缺陷，它与烃类橡胶分子的相容性比炭黑差——因为白炭黑的表面极性和亲水性略强。因此，若白炭黑大量地被使用于填充天然胶，其补强效果将大打折扣，使得白炭黑补强的硫化胶在耐磨性、拉伸强度等方面劣于炭黑[3]。