炭黑和氧化锌在轮胎橡胶中分散方法的研究

摘要

首先考察了密炼工艺对炭黑在天然橡胶(NR)中的分散及其硫化胶性能的影响。结果表明：密炼工艺对炭黑在NR中的分散及其力学性能具有显著影响；选择合适的填充系数和混炼时间才能保证较高的分散程度，提高转速、升高温度、降速混炼有利于提高炭黑的分散性能；当炭黑分散程度较高时，能够提高硫化胶的力学性能，其中拉伸强度、撕裂强度、伸长率增加，定伸应力和硬度减小，压缩生热减小，耐磨性提高。炭黑分散越好，炭黑聚集体对分子链的束缚越弱，分子链更容易运动，损耗因子越小、滞后损失越低。
　　 其次研究了炭黑/天然橡胶界面改性对其分散性及硫化胶性能的影响，结果表明：偶联剂/DNR、小分子单体/DNR改性炭黑界面效果优于大分子改性炭黑界面效果，在NR中的分散度提高；与大分子改性炭黑填充NR硫化胶的性能相比，偶联剂/DNR、小分子单体/DNR改性炭黑填充NR后，硫化胶的交联密度、动态力学性能和物理机械性能有所提高，但却低于普通炭黑填充NR硫化胶的性能；钛酸酯偶联剂/DNR改性炭黑可明显提高硫化胶的物理机械性能，TMTD/大分子改性炭黑可明显降低硫化胶的滞后损失；小分子单体/DNR改性炭黑均可降低硫化胶的滞后损失，但无法有效提高硫化胶的物理机械性能；偶联剂用量/DNR改性炭黑中，少量钛酸酯偶联剂/DNR改性炭黑效果最理想，硫化胶滞后损失较低，物理机械性能较高；TMTD用量对改性炭黑界面效果不明显，但可适当提高炭黑分散度及硫化胶性能；硅烷偶联剂改性炭黑界面效果不佳。
　　 最后，通过对显微镜图像、硫化特性、拉伸性能和动态力学性能的分析，考察了氧化锌在集成橡胶中的配比、密炼工艺以及提高氧化锌分散效果的几种方法。结果表明，增加氧化锌和硬脂酸的用量，高温密炼工艺能够改善未填充集成橡胶硫化胶的力学性能。活性氧化锌、纳米氧化锌和载体氧化锌在集成橡胶中的分散性较好，硫化胶力学性能优于普通氧化锌，其中纳米氧化锌胶料的动态力学性能最好。预混合方法和自制分散剂可延长焦烧时间并缩短正硫化时间，提高集成橡胶硫化胶的拉伸性能。加入氧化锌对白炭黑的分散过程几乎没有影响，但阻碍了橡胶分子链与白炭黑粒子间的交联反应，使白炭黑填充的集成橡胶焦烧时间、正硫化时间延长，硫化速率和硫化程度均降低，硫化胶拉伸强度、撕裂强度和动态模量均减小，滞后损失增加。