已解決
天然橡膠的加工用到炭黑，炭黑當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)劑使。
炭黑的應(yīng)用
對(duì)于許多不同應(yīng)用的工業(yè)橡膠產(chǎn)品，炭黑被選為通用填料。而對(duì)于白色或彩色橡膠化合物，粘土和硅酸鹽等天然填料則十分常見，但是，在要求加固程度高的要求中，沉淀白炭黑與硅烷偶聯(lián)劑則比較引人關(guān)注。
本文對(duì)三種不同人造橡膠化合物系統(tǒng)進(jìn)行研究，以了解其中的硅土與硅烷填料系統(tǒng)的補(bǔ)強(qiáng)作用。并與炭黑作為填料的對(duì)照組進(jìn)行比較。首先調(diào)查在硅填充丁腈橡膠（NBR）中添加含硫官能團(tuán)硅烷型配方的膠輥應(yīng)用，主要研究其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性；其次是，分別使用乙烯基硅烷和催化劑對(duì)采用過氧化物硫化系統(tǒng)的EPDM和EPM化合物的交聯(lián)效應(yīng)進(jìn)行研究；其三是，對(duì)采用和不采用硅烷偶聯(lián)劑以及采用金屬氧化物硫化的氯丁二烯橡膠化合物進(jìn)行檢驗(yàn)。
本研究的目的是采用不同硫化系統(tǒng)的3種不同類型人造橡膠的各種化學(xué)硅烷，以了解硅土與橡膠（NBR、EPDM/EMP和CR）偶聯(lián)對(duì)補(bǔ)強(qiáng)程度的影響。各種硅烷對(duì)于提供硅土與橡膠偶聯(lián)方面的效果通過靜態(tài)和動(dòng)態(tài)硫化橡膠特性以及通過這些橡膠化合物的加工和固化特性展示。除了橡膠特性數(shù)據(jù)以外，還評(píng)估了一些NBR化合物磨損表面的SEM形態(tài)，以相互關(guān)聯(lián)耐磨損數(shù)據(jù)，并展示化合物中硅烷對(duì)硅土與橡膠偶聯(lián)的影響。
在本文的第一部分中，檢驗(yàn)了采用硫化的NBR化合物中含有聚硫化物（-Sx-）、氫硫基（-SH）和硫氰基（-SCN）的含硫雙官能團(tuán)硅烷。由于NBR的雙鏈量減少，以及這種橡膠比如與BR相比極性高得多，可預(yù)測其與普通二烯基橡膠的不同。
第二部分處理使用乙烯基硅烷作為過氧化物硫化中的催化劑和偶聯(lián)劑。對(duì)于此類化合物，已有相關(guān)報(bào)道，例如乙烯基三乙氧基硅烷（VP Si 225）中含有的雙鍵最適合于提供硅土與橡膠之間的化學(xué)鍵。在本調(diào)查中，將含有乙烯基硅烷的過氧化物硫化硅土填充EPDM和EPM化合物與含有TAC單體的那些產(chǎn)品進(jìn)行了比較，其中TAC單體為過氧化物硫中通常使用的一種催化劑。在兩種不同的聚合物中研究了TAC和乙烯基硅烷對(duì)于交聯(lián)效果的影響，兩種聚合物為：含有三單體的EPDM，可提供雙鍵，以及沒有此類可交聯(lián)雙鍵作為側(cè)鏈的EPM。
在第三部分中，在金屬氧化物硫化CR化合物中研究了氫硫基硅烷，并與更常用的含氯硅烷氯丙烷基三乙氧基硅烷進(jìn)行了比較。所有三種聚合物系統(tǒng)中包含了單官能烷基硅烷。其作用是加工助劑，以減少化合物粘度，但是不提供橡膠與硅土的偶聯(lián)。各系統(tǒng)中使用了炭黑填充化合物進(jìn)行比較。
試驗(yàn)材料及配方
◆ 材料
本研究中使用的不同類型液態(tài)硅烷可以在市場上獲得。其化學(xué)名稱縮寫及商品名分別是：TESPT(Si 69),MTEO(VP Si 263),MTMO(VP Si 163),TCPTES(Si 264),VTEO(VP Si 225),CIPTES(Si 230),OCTEO(VP Si 208)和PTEO(VP Si 203)。沉淀白炭黑具有175m2/g的BET表面積和165m2/g的CTAB表面積。使用炭黑N330和N550進(jìn)行比較。研究的聚合物是NBR、CR和EPDM/EPM。EPM和EPDM分別含有64%和71%的重量百分比的乙烯。EPDM中的二烯（ENB）重量百分比含量為5%。在125℃時(shí)，EPM的Mooney粘度為63 MU，EPDM為65 MU。
◆ 配方
在NBR配方中，以等摩爾數(shù)加入硅烷Si 69、VP Si 263、VP Si 163、Si 264和VP Si 208，調(diào)整硫含量，使化合物具有相當(dāng)量的“自由”硫。另外，還包含一種相對(duì)值的具有高度活性VP Si 263化合物。全過程分三階段混合，總混合時(shí)間為8.7分鐘，預(yù)混合在第一階段和第二階段進(jìn)行，排膠溫度為150-155℃。
EPDM和EPM配方含有硅土以及VP Si 225、VP Si 208和TAC。其對(duì)照組EPDM/EPM化合物采用N550填充，同時(shí)也含有TAC和VP Si 225。VP Si 208只使硅土表面疏水，并降低由于硅土表面極性初始活性的吸收和/或去活性的影響。這種烷基硅烷不提供硅土和橡膠之間的化學(xué)鍵。使用二個(gè)階段混合，總混合時(shí)間為6分鐘，第一階段為內(nèi)部預(yù)混合，排膠溫度為1600℃。
在CR配方中，以等摩爾數(shù)加入硅烷VP Si 203、Si 230、VP Si 263和VP Si 163，對(duì)于VP Si 263，也準(zhǔn)備了一種降低硅烷用量的化合物。兩個(gè)階段混合準(zhǔn)備CR化合物，第一階段的總混合時(shí)間為4.4分鐘。第一階段在一個(gè)內(nèi)部混合機(jī)中混合，第二階段在開放式研磨機(jī)中進(jìn)行。CR化合物在第一階段的混合溫度低于120℃，
因?yàn)檫@些化合物對(duì)于CR在高溫預(yù)交聯(lián)極其敏感。由于混合溫度低，可以認(rèn)為一些硅烷化在混合中發(fā)生，一些在硫化中發(fā)生。
測試方法
根據(jù)ASTM 5289使用MDR測量固化特性，NBR的測量溫度為160℃，EPDM/EPM的測量溫度為180℃，CR化合物的測量溫度為170℃。根據(jù)ASTM D1646在100℃確定Mooney粘度ML 1+4。使用離散分析儀根據(jù)ASTM 2663 方法C確定離散指數(shù)（dispersion index）。確定以下物理特性：應(yīng)力應(yīng)變特性（ASTM D412）、直角形撕裂（Die C）特性（ASTM 624）以及硬度（硬度計(jì)A）；對(duì)于老化特性，拉伸樣品在空氣循環(huán)爐（ASTM D573）及3#油（ASTM D471）中老化。老化之后，在室溫中測量老化樣品的拉伸特性。
炭黑的應(yīng)用
對(duì)于許多不同應(yīng)用的工業(yè)橡膠產(chǎn)品，炭黑被選為通用填料。而對(duì)于白色或彩色橡膠化合物，粘土和硅酸鹽等天然填料則十分常見，但是，在要求加固程度高的要求中，沉淀白炭黑與硅烷偶聯(lián)劑則比較引人關(guān)注。
本文對(duì)三種不同人造橡膠化合物系統(tǒng)進(jìn)行研究，以了解其中的硅土與硅烷填料系統(tǒng)的補(bǔ)強(qiáng)作用。并與炭黑作為填料的對(duì)照組進(jìn)行比較。首先調(diào)查在硅填充丁腈橡膠（NBR）中添加含硫官能團(tuán)硅烷型配方的膠輥應(yīng)用，主要研究其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性；其次是，分別使用乙烯基硅烷和催化劑對(duì)采用過氧化物硫化系統(tǒng)的EPDM和EPM化合物的交聯(lián)效應(yīng)進(jìn)行研究；其三是，對(duì)采用和不采用硅烷偶聯(lián)劑以及采用金屬氧化物硫化的氯丁二烯橡膠化合物進(jìn)行檢驗(yàn)。
本研究的目的是采用不同硫化系統(tǒng)的3種不同類型人造橡膠的各種化學(xué)硅烷，以了解硅土與橡膠（NBR、EPDM/EMP和CR）偶聯(lián)對(duì)補(bǔ)強(qiáng)程度的影響。各種硅烷對(duì)于提供硅土與橡膠偶聯(lián)方面的效果通過靜態(tài)和動(dòng)態(tài)硫化橡膠特性以及通過這些橡膠化合物的加工和固化特性展示。除了橡膠特性數(shù)據(jù)以外，還評(píng)估了一些NBR化合物磨損表面的SEM形態(tài)，以相互關(guān)聯(lián)耐磨損數(shù)據(jù)，并展示化合物中硅烷對(duì)硅土與橡膠偶聯(lián)的影響。
在本文的第一部分中，檢驗(yàn)了采用硫化的NBR化合物中含有聚硫化物（-Sx-）、氫硫基（-SH）和硫氰基（-SCN）的含硫雙官能團(tuán)硅烷。由于NBR的雙鏈量減少，以及這種橡膠比如與BR相比極性高得多，可預(yù)測其與普通二烯基橡膠的不同。
第二部分處理使用乙烯基硅烷作為過氧化物硫化中的催化劑和偶聯(lián)劑。對(duì)于此類化合物，已有相關(guān)報(bào)道，例如乙烯基三乙氧基硅烷（VP Si 225）中含有的雙鍵最適合于提供硅土與橡膠之間的化學(xué)鍵。在本調(diào)查中，將含有乙烯基硅烷的過氧化物硫化硅土填充EPDM和EPM化合物與含有TAC單體的那些產(chǎn)品進(jìn)行了比較，其中TAC單體為過氧化物硫中通常使用的一種催化劑。在兩種不同的聚合物中研究了TAC和乙烯基硅烷對(duì)于交聯(lián)效果的影響，兩種聚合物為：含有三單體的EPDM，可提供雙鍵，以及沒有此類可交聯(lián)雙鍵作為側(cè)鏈的EPM。
在第三部分中，在金屬氧化物硫化CR化合物中研究了氫硫基硅烷，并與更常用的含氯硅烷氯丙烷基三乙氧基硅烷進(jìn)行了比較。所有三種聚合物系統(tǒng)中包含了單官能烷基硅烷。其作用是加工助劑，以減少化合物粘度，但是不提供橡膠與硅土的偶聯(lián)。各系統(tǒng)中使用了炭黑填充化合物進(jìn)行比較。
試驗(yàn)材料及配方
◆ 材料
本研究中使用的不同類型液態(tài)硅烷可以在市場上獲得。其化學(xué)名稱縮寫及商品名分別是：TESPT(Si 69),MTEO(VP Si 263),MTMO(VP Si 163),TCPTES(Si 264),VTEO(VP Si 225),CIPTES(Si 230),OCTEO(VP Si 208)和PTEO(VP Si 203)。沉淀白炭黑具有175m2/g的BET表面積和165m2/g的CTAB表面積。使用炭黑N330和N550進(jìn)行比較。研究的聚合物是NBR、CR和EPDM/EPM。EPM和EPDM分別含有64%和71%的重量百分比的乙烯。EPDM中的二烯（ENB）重量百分比含量為5%。在125℃時(shí)，EPM的Mooney粘度為63 MU，EPDM為65 MU。
◆ 配方
在NBR配方中，以等摩爾數(shù)加入硅烷Si 69、VP Si 263、VP Si 163、Si 264和VP Si 208，調(diào)整硫含量，使化合物具有相當(dāng)量的“自由”硫。另外，還包含一種相對(duì)值的具有高度活性VP Si 263化合物。全過程分三階段混合，總混合時(shí)間為8.7分鐘，預(yù)混合在第一階段和第二階段進(jìn)行，排膠溫度為150-155℃。
EPDM和EPM配方含有硅土以及VP Si 225、VP Si 208和TAC。其對(duì)照組EPDM/EPM化合物采用N550填充，同時(shí)也含有TAC和VP Si 225。VP Si 208只使硅土表面疏水，并降低由于硅土表面極性初始活性的吸收和/或去活性的影響。這種烷基硅烷不提供硅土和橡膠之間的化學(xué)鍵。使用二個(gè)階段混合，總混合時(shí)間為6分鐘，第一階段為內(nèi)部預(yù)混合，排膠溫度為1600℃。
在CR配方中，以等摩爾數(shù)加入硅烷VP Si 203、Si 230、VP Si 263和VP Si 163，對(duì)于VP Si 263，也準(zhǔn)備了一種降低硅烷用量的化合物。兩個(gè)階段混合準(zhǔn)備CR化合物，第一階段的總混合時(shí)間為4.4分鐘。第一階段在一個(gè)內(nèi)部混合機(jī)中混合，第二階段在開放式研磨機(jī)中進(jìn)行。CR化合物在第一階段的混合溫度低于120℃，
因?yàn)檫@些化合物對(duì)于CR在高溫預(yù)交聯(lián)極其敏感。由于混合溫度低，可以認(rèn)為一些硅烷化在混合中發(fā)生，一些在硫化中發(fā)生。
測試方法
根據(jù)ASTM 5289使用MDR測量固化特性，NBR的測量溫度為160℃，EPDM/EPM的測量溫度為180℃，CR化合物的測量溫度為170℃。根據(jù)ASTM D1646在100℃確定Mooney粘度ML 1+4。使用離散分析儀根據(jù)ASTM 2663 方法C確定離散指數(shù)（dispersion index）。確定以下物理特性：應(yīng)力應(yīng)變特性（ASTM D412）、直角形撕裂（Die C）特性（ASTM 624）以及硬度（硬度計(jì)A）；對(duì)于老化特性，拉伸樣品在空氣循環(huán)爐（ASTM D573）及3#油（ASTM D471）中老化。老化之后，在室溫中測量老化樣品的拉伸特性。
