填充丁苯橡胶挤出流变特性研究

摘要

本文以填充丁苯橡胶为研究对象，对比分析了橡胶分子结构、填料种类、硅烷偶联剂种类等对于胶料挤出流变性能的影响，并基于此考察了胶料黏度的挤出温度和挤出速率敏感性。
　　研究结果表明：对于反1,4-聚丁二烯结构含量较高的ESBR1712与1,2-聚丁二烯结构含量较高的SSBR2564A，两种纯胶挤出时均发生严重的整体畸变，填充后的胶料畸变现象得到抑制；对于填充体系而言，ESBR1712的挤出胀大现象更加明显，对剪切速率敏感性高，而SSBR2564A挤出稳定性更好；相同炭黑含量下，ESBR1712中结合胶含量、表观剪切黏度，以及剪切应力均高于SSBR2564A体系；填充SSBR2564A混炼胶的“Payne效应”更为显著，说明炭黑在其中的分散效果不及ESBR1712。
　　对白炭黑填充ESBR1712体系的研究结果表明：胶料的非牛顿性随白炭黑用量的增多而增强，表观剪切黏度的剪切速率依赖性亦随之提高。研究不同硅烷偶联剂对胶料挤出流变性能影响发现：Si747对白炭黑的改性效果最好，其低应变线性黏弹性区较长。使用Si69改性胶料研究排胶温度对胶料挤出流变特性的影响发现：胶料的表观剪切黏度和剪切应力均随排胶温度的升高而增大。对白炭黑填充体系挤出物进行体式显微镜观察发现：填充量过大、排胶或挤出温度过高，均会使挤出物发生严重的整体及表面畸变。
　　在碳纳米管填充体系中，随着填充量的增加，非牛顿指数n变化程度减小；碳纳米管对于胶料挤出畸变的抑制效果较好；填充量低于10phr时，挤出物对于挤出温度和挤出速率的敏感性均较强；而当填充量高于10phr后，前述两个因素则对挤出物外观形貌影响不大。
　　对比炭黑、白炭黑、碳纳米管三种填料对填充丁苯橡胶挤出流变性能的影响发现：填充5phr碳纳米管胶料的表观剪切黏度、剪切应力、储能模量、挤出效果均与填充20phr炭黑、白炭黑胶料相应物理量的值较为相近；而填充20phr碳纳米管胶料的上述指标则远高于填充量相同的炭黑、白炭黑体系，且其挤出稳定性更高；在相同填充量下，碳纳米管对于胶料挤出畸变的抑制效果最好，白炭黑抑制效果最差。