离子液体对白炭黑补强天然胶性能的影响

摘要

橡胶行业中采用白炭黑做补强填料已超过一个世纪。在当今社会，人们对于不可再生资源愈发重视，对环境保护的意识越来越强。“绿色轮胎”的概念也相当符合新时代节能减排观念。白炭黑作为“绿色轮胎”填料有许多优点，但白炭黑的改性技术还需要进一步提升。本文以天然胶为橡胶基体，探究离子液体[Bmim]BF4（以下简称BMI）在改性白炭黑时的一系列表现。 采用密炼机混炼方法，探索不同份数 BMI 对天然胶胶料性能的影响，同时与Si69改性白炭黑填充天然胶进行了对比。对混炼胶的门尼黏度、白炭黑分散性、硫化曲线和硫化胶的力学性能、磨耗性能、交联密度等做分析表征。增加BMI的份数，胶料的焦烧时间缩短，硫化速度都大幅加快。RPA应变扫描结果显示不同用量的Si69均比BMI对白炭黑的分散性改善更好；SEM图表明加入不同用量BMI的各个胶料中白炭黑均会出现不同程度的团聚现象。BMI使得硫化试样的交联密度有较大程度提高，拉伸强度、撕裂强度提升，对耐磨性有一定改善。 采用BMI湿法改性白炭黑，然后以不同混炼工艺来制备BMI湿法改性白炭黑填充天然胶与BMI干法改性白炭黑填充天然胶。考察干湿法改性和混炼工艺对天然胶性能有何影响。发现：从红外光谱谱图分析BMI成功负载于白炭黑上；与加入Si69改性白炭黑胶料相比：加入BMI改性白炭黑胶料的焦烧时间和工艺正硫化时间相对较短，拉伸强度和撕裂强度有很大程度的提高，耐磨性接近，生热较低。比较混炼工艺后可发现：采用密炼机混炼工艺的硫化胶综合性能较好；而白炭黑干法改性工艺和湿法改性工艺对胶料各项性能的影响不大。 考察BMI对白炭黑、炭黑复合填充天然胶性能的影响。加入BMI的混炼胶随炭黑份数的增加混炼胶的焦烧时间延长；BMI能促进纯炭黑硫化胶的硫化速度。不加改性剂的胶料，随着炭黑使用份数的增加，胶料各项性能明显变好；通过BMI改性能很好的改善白炭黑的迟延硫化现象，使得胶料许多性能达到甚至超过炭黑填充胶；BMI与Si69都是对于白炭黑填充胶性能影响更显著，对于炭黑填充胶性能的影响有限；采用少量白炭黑与炭黑共同填充天然胶，再加入BMI改性可以得到性能很好的橡胶。 采用差示扫描量热仪、无转子硫化仪、门尼粘度仪等对BMI促进天然胶硫化的机理进行探索。离子液体 BMI的加入使得同时含有活性剂和促进剂、只含促进剂、只含活性剂三组天然胶混炼胶的焦烧时间和硫化时间明显缩短、拉伸强度与定伸应力、撕裂强度提高。DSC测试结果表明：离子液体BMI使得三组混炼胶的交联反应起始温度都有下降；离子液体BMI对活性剂与促进剂同时存在的混炼胶影响效果明显。离子液体对于使用噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类促进剂的胶料效果明显。离子液体在不加活性剂硫化的天然胶中观察到结晶现象，说明离子液体BMI在天然胶中存在聚集倾向。促进剂的锌盐与离子液体BMI中咪唑阳离子发生配位络合反应生产含有离子液体BMI的促进剂锌盐络合物从而促进硫化反应。

目录

第一个书签之前