改性納米白炭黑的制備及其填充橡膠性能研究.pdf

1、白炭黑填充輪胎胎面膠，可提高橡膠復(fù)合材料的力學(xué)性能、抗?jié)窕阅芎徒档蜐L動阻力。然而粒徑大、比表面積小的白炭黑與橡膠的作用力較弱，不利于橡膠的補(bǔ)強(qiáng);同時白炭黑表面有較多的硅羥基，使其與非極性橡膠基體相容性差，白炭黑填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)，會影響橡膠復(fù)合材料的使用。因此要優(yōu)化白炭黑的制備工藝，制備粒徑小，比表面積大的白炭黑;進(jìn)一步對白炭黑改性，減少表面羥基數(shù)，提高白炭黑在橡膠中的分散性。本文改進(jìn)白炭黑的制備方法，在白炭黑沉淀反應(yīng)階段和陳化階段前引入

2、乙醇，制備了比表面積大粒徑小的白炭黑(silica);隨后在制備白炭黑工藝的基礎(chǔ)上，分別添加改性劑乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)和γ-巰丙基三乙氧基硅烷(MPTES)，得到VTES改性的白炭黑(VTES-silica)和MPTES改性的白炭黑(MPTES-silica)。運(yùn)用TEM、BET、DLS、FT-IR、TGA等方式對不同白炭黑樣品形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。分別研究不同份數(shù)的silica、VTES-silica和MPTES-silica填

3、充SSBR/BR復(fù)合材料(silica-SSBR/BR、VTES-silica-SSBR/BR和MPTES-silica-SSBR/BR)的性能，并與商業(yè)化白炭黑Zeosil(@)1165MP對比。工作內(nèi)容如下:
　　(1)以水玻璃為原料，采用檸檬酸和硫酸，制備自炭黑應(yīng)用于綠色輪胎橡膠中。研究添加劑乙醇，聚乙二醇6000(PEG-6000)和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)對白炭黑的影響;在沉淀反應(yīng)結(jié)束后的白炭黑漿液中加入適量的乙

4、醇，考察陳化時間長短對白炭黑產(chǎn)品的影響。結(jié)果顯示，乙醇作為添加劑，陳化2h為最佳條件，制備的白炭黑產(chǎn)品初始顆粒直徑呈正態(tài)分布，分布范圍窄，平均顆粒直徑小至15nm，DBP吸油值為2.1ml/g，BET比表面積達(dá)到239m2/g，孔徑為34.7nm，初級聚集體峰值為150nm。與商業(yè)化白炭黑Zeosil(@)1165MP對比，填充70份的silica-SSBR/BR復(fù)合材料的正硫化時間t90明顯縮短，硫化速率變快;silica-SSBR/

5、BR的拉伸強(qiáng)度和增強(qiáng)比均高于Zeosil(@)1165MP-SSBR/BR;制備的白炭黑混煉膠的填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較弱;silica-SSBR/BR的抗?jié)窕阅芨鼉?yōu)異，滾動阻力更低;silica-SSBR/BR和Zeosil(@)1165MP-SSBR/BR的壓縮生熱近乎相等。
　　(2)在制備白炭黑工藝的基礎(chǔ)上，添加偶聯(lián)劑VTES改性白炭黑，VTES-silica的疏水程度的得到提高。對VTES-silica填充份數(shù)與SSBR/BR復(fù)

6、合材料性能的關(guān)系進(jìn)行研究，結(jié)果顯示當(dāng)填充80份VTES-silica時，VTES-silica-SSBR/BR復(fù)合材料的交聯(lián)密度大，拉伸強(qiáng)度強(qiáng)，抗?jié)窕阅茏詈?，滾動阻力較低。與Zeosil(@)1165MP-S SBR/BR對比，VTES-silica-SSBR/BR復(fù)合材料的壓縮生熱略高，拉伸強(qiáng)度相差不大，扯斷伸長率更高，填料分散性好，擁有更優(yōu)異的抗?jié)窕阅芎透偷臐L動阻力。
　　(3)通過研究MPTES-silica含量對MP