黏土-白炭黑納米復(fù)合填料的制備及其在胎面膠中的應(yīng)用.pdf

1、隨著汽車工業(yè)向著高速、安全、節(jié)能、舒適化方向的發(fā)展，對(duì)輪胎高性能化的要求也逐年提高，這就要求輪胎胎面具有良好的抗?jié)窕阅埽瑑?yōu)異的耐磨性、低的滾動(dòng)阻力，同時(shí)有較好的耐切割和耐疲勞性能。因此對(duì)橡膠增強(qiáng)填料的要求也越來(lái)越高，白炭黑在抗?jié)窕院蜐L動(dòng)阻力方面較炭黑有明顯優(yōu)勢(shì)，但耐磨性能較差，黏土在改善橡膠疲勞性能方面有其優(yōu)點(diǎn)，也希望加入黏土后能改善胎面膠的耐磨性能?；诖?，本文用噴霧干燥工藝制備出一種剝離型的納米黏土/白炭黑復(fù)合填料，并全面系統(tǒng)研

2、究了黏土/白炭黑作為填料體系，共同填充SSBR/BR膠料的結(jié)構(gòu)與性能。以期對(duì)綠色輪胎胎面膠料的應(yīng)用提供指導(dǎo)。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　 1.首先研究了普通微米黏土和白炭黑用直接共混法填充的SSBR/BR體系的各項(xiàng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，并和白炭黑膠料做了比較。填料總用量為50phr，用普通黏土2phr，3phr，5phr等量替代白炭黑，結(jié)果表明：和白炭黑膠料相比，加入黏土后，硫化時(shí)間及復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度變化不大，儲(chǔ)能模量降低，壓

3、縮生熱性能和耐磨性能下降。黏土2-3phr定伸應(yīng)力相差不大，黏土5phr時(shí)定伸應(yīng)力下降。和白炭黑膠料相比，加入少量黏土后可以提高復(fù)合材料的抗?jié)窕阅?，降低了耐切割性能?br>　　 2.對(duì)噴霧干燥工藝制備的黏土/白炭黑填料進(jìn)行研究，確定了噴霧的最佳的工藝條件。在噴霧入口溫度190℃，進(jìn)料速度40％，霧化開關(guān)50，噴液量400ml/h時(shí)，填料的形貌較好，含水率低。用TEM和XRD對(duì)黏土/白炭黑復(fù)合填料進(jìn)行表征發(fā)現(xiàn)，黏土被剝離成納米級(jí)的片

4、層，白炭黑部分已插入片層。這種填料打破了乳液共混法所受膠種的限制，可用于增強(qiáng)各種橡膠。
　　 3.考察了噴霧干燥工藝制備的納米黏土/白炭黑復(fù)合填料對(duì)復(fù)合材料性能的影響，并與直接加入普通黏土法和白炭黑膠進(jìn)行了對(duì)比。和白炭黑膠相比，直接加入普通微米黏土法對(duì)硫化時(shí)間無(wú)影響，噴霧工藝則有延緩硫化趨勢(shì)。少量黏土的加入在不影響力學(xué)性能的同時(shí)可以提高復(fù)合材料的抗?jié)窕阅?噴霧黏土提高6％，普通黏土提高12％)和疲勞龜裂性能(噴霧黏土提高100

5、％，普通黏土提高30％)，納米黏土加入還使復(fù)合材料的耐切割性能提高36％，普通黏土耐切割性能降低約14％。但復(fù)合材料的生熱增加(噴霧黏土增加1％，普通微米黏土增加3％)，耐磨性能下降(噴霧納米黏土下降10％，普通黏土下降30％)。
　　 4.用噴霧干燥工藝制得的黏土/白炭黑復(fù)合填料增強(qiáng)SSBR/BR膠料，并和白炭黑膠料的各項(xiàng)性能進(jìn)行了比較(黏土和白炭黑的并用比為0/50，1/49，2/48，3/47，5/45；總填料用量50ph

6、r)。研究了其硫化特性、力學(xué)性能、抗?jié)窕阅芎蜕鸁?。結(jié)果表明：和白炭黑膠相比，噴霧干燥工藝得到的黏土/白炭黑復(fù)合填料導(dǎo)致硫化時(shí)間延長(zhǎng)。硫化膠的定伸和拉伸強(qiáng)度隨配方中黏土用量的增加先升后降，抗?jié)窕?，特別是屈撓龜裂性能在黏土加入后得到明顯提升，但滾動(dòng)阻力和生熱增大，耐磨性能隨黏土用量的增加而逐漸下降。綜合比較五組配方，當(dāng)黏土/白炭黑并用比為2/48時(shí)，SSBR/BR硫化膠的力學(xué)性能最佳，生熱和滾動(dòng)阻力較低。
　　 5.在噴霧干燥工

7、藝基礎(chǔ)上，用KH550對(duì)復(fù)合填料有機(jī)修飾，KH550和白炭黑均可以插入到黏土片層之間。這被XRD和TEM證實(shí)。KH550有機(jī)修飾的復(fù)合填料，和直接噴霧法相比可以改善填料與基體之間的界面強(qiáng)度，也改善了填料的分散性。和白炭黑膠相比，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和強(qiáng)各種橡膠。
　　 3.考察了噴霧干燥工藝制備的納米黏土/白炭黑復(fù)合填料對(duì)復(fù)合材料性能的影響，并與直接加入普通黏土法和白炭黑膠進(jìn)行了對(duì)比。和白炭黑膠相比，直接加入普通微米黏土法對(duì)硫化時(shí)

8、間無(wú)影響，噴霧工藝則有延緩硫化趨勢(shì)。少量黏土的加入在不影響力學(xué)性能的同時(shí)可以提高復(fù)合材料的抗?jié)窕阅?噴霧黏土提高6％，普通黏土提高12％)和疲勞龜裂性能(噴霧黏土提高100％，普通黏土提高30％)，納米黏土加入還使復(fù)合材料的耐切割性能提高36％，普通黏土耐切割性能降低約14％。但復(fù)合材料的生熱增加(噴霧黏土增加1％，普通微米黏土增加3％)，耐磨性能下降(噴霧納米黏土下降10％，普通黏土下降30％)。
　　 4.用噴霧干燥工藝制

9、得的黏土/白炭黑復(fù)合填料增強(qiáng)SSBR/BR膠料，并和白炭黑膠料的各項(xiàng)性能進(jìn)行了比較(黏土和白炭黑的并用比為0/50，1/49，2/48，3/47，5/45；總填料用量50phr)。研究了其硫化特性、力學(xué)性能、抗?jié)窕阅芎蜕鸁?。結(jié)果表明：和白炭黑膠相比，噴霧干燥工藝得到的黏土/白炭黑復(fù)合填料導(dǎo)致硫化時(shí)間延長(zhǎng)。硫化膠的定伸和拉伸強(qiáng)度隨配方中黏土用量的增加先升后降，抗?jié)窕?，特別是屈撓龜裂性能在黏土加入后得到明顯提升，但滾動(dòng)阻力和生熱增大，耐

10、磨性能隨黏土用量的增加而逐漸下降。綜合比較五組配方，當(dāng)黏土/白炭黑并用比為2/48時(shí)，SSBR/BR硫化膠的力學(xué)性能最佳，生熱和滾動(dòng)阻力較低。
　　 5.在噴霧干燥工藝基礎(chǔ)上，用KH550對(duì)復(fù)合填料有機(jī)修飾，KH550和白炭黑均可以插入到黏土片層之間。這被XRD和TEM證實(shí)。KH550有機(jī)修飾的復(fù)合填料，和直接噴霧法相比可以改善填料與基體之間的界面強(qiáng)度，也改善了填料的分散性。和白炭黑膠相比，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度分別提高1