硅烷处理剂运用范畴---白碳黑轮胎胶料

制备沉积法白炭黑的工艺有多种,例如水溶性硅酸盐沉积和硅酸钠溶液与硫酸反响。白炭黑外表有硅烷和硅醇化学官能团,硅醇或羟基基团是酸性的。此外,因为这种填料外表是极性和亲水的,因此有激烈的吸潮性。当白炭黑用于轮胎,甚至任何橡胶制品时,上述共同的功能带来了很多的问题。例如,当增加很多白炭黑时,胶料粘度大幅度升高,给胶料加工功能造成了不良影响,并且还会造成加工设备过度磨损。有关研讨标明,向ＮＲ胶猜中增加很多的炭黑时,胶料粘度上升可能首要归因于白炭黑与白炭黑之间激烈的相互作用。此外,酸性的白炭黑延迟了硫黄硫化系统的硫化反响速度,延伸了硫化时刻,下降了交联密度。为了促进白炭黑在橡胶制品中更广泛的运用,有必要扫除这些加工问题。双官能有机硅烷是为用于硫黄硫化系统而规划的。这类资料参加配方中,有助于通过减弱白炭黑与白炭黑之间的相互作用,下降胶料粘度,通过防止酸性白炭黑搅扰硫黄硫化系统反响机理改进硫化功能。双(3三乙氧基硅丙基)四硫烷(ＴＥＳＰＴ),也称作Ｓｉ69处理剂,是适用于硫黄硫化系统的硅烷。本研讨的目的是调查逐步加大配方中ＴＥＳＰＴ硅烷用量对某些含高填充量白炭黑ＮＲ胶料门尼粘度和硫化功能的影响。

1、原资料实验了5种一般促进剂/硫黄硫化胶料。

这些胶猜中均含有60份沉积法白炭黑ＵｌｔｒａｓｉｌＶＮ3,别离含0,3,5,7和10份ＴＥＳＰＴ。南阳硅烷处理剂运用前白炭黑在18℃和相对湿度为76%的条件下停放8个星期,含水率为5.7%,ｐＨ值为5.9,均匀粒径约为19ｎｍ。白炭黑在参加胶猜中之前,先在环境温度(23℃)下玻璃容器中喷涂硅烷。运用的橡胶为Ｌ级规范马来西亚ＮＲ。除生胶和填料外,还增加了一些配合剂。

2、混炼混炼选用具有对转啮合式转子的肖氏Ｍａｒｋ4型Ｋ1密炼机。

在本研讨实验中,运用水冷却系统将转子和混炼室的温度坚持在40℃。运用ＣｈｒｏｎｏｓＲｉｃｈａｒｄｓｏｎＳＯＷ1000软件操控混炼条件和储存数据。混炼室容积为5.5Ｌ,制备实验胶料的填充因数为0.5。每种胶料的混炼条件见表2,混炼进程中的温度与时刻联系如图1所示。

3、胶料功能。

运用单速旋转式门尼粘度计测量了100℃下胶料的门尼粘度[ＭＬ(1+4)]。依据下式核算了焦烧时刻ｔｓ2(转矩升至超越最低转矩2个单位所需的时刻)和正硫化时刻ｔ95(到达95%最大转矩的时刻),见图2。Ｍｎ=0.95(ＭＨ-ＭＬ)+ＭＬ式中,Ｍｎ为与依据硫化曲线[图3(ａ)～(ｄ)]测定的胶料硫化95%时对应的新转矩读数,而硫化曲线是用振动圆盘硫化仪在(140±2)℃,±3°摆角和1.7Ｈｚ条件下取得的。硫化速度指数与硫化曲线陡区硫化速度的均匀斜率成正比,选用公式100/(ｔ95-ｔｓ2)核算。

4、实验成果。

4.1、门尼粘度图4示出了门尼粘度与硅烷用量的联系。当硅烷用量增大到7份时,胶料粘度从234个门尼单位降至121个门尼单位。南阳硅烷处理剂风趣的是当硅烷用量进一步增大到10份时,对粘度几乎不再有影响,粘度基本上坚持在120个门尼单位左右。

4.2、焦烧和正硫化时刻图5和6示出了焦烧时刻ｔｓ2和正硫化时刻ｔ95与硅烷用量的联系。

当胶猜中参加3份硅烷时,胶料的焦烧时刻从34ｍｉｎ大幅度降至7.5ｍｉｎ(见图5)。可是从图中能够看出,当硅烷用量逐步增大到10份时,焦烧时刻明显延伸了7ｍｉｎ,到达14.4ｍｉｎ。增加和逐步加大硅烷用量对正硫化时刻发生了不同影响。当硅烷用量增大到7份时,硫化时刻从178ｍｉｎ大幅度下降到82ｍｉｎ(见图6)。值得注意的是,硅烷用量进一步增大到10份,硫化时刻延伸了13ｍｉｎ,到达95ｍｉｎ。

4.3、硫化速度增加和加大硅烷用量对胶料硫化速度有类似影响。不加硅烷的胶料硫化速度最慢,硫化速度指数为0.69ｍｉｎ-1(见图7)。南阳硅烷处理剂可是,当硅烷用量增大到7份时,硫化速度指数从0.69ｍｉｎ-1进步到1.43ｍｉｎ-1。值得注意的是,当硅烷用量再增大3份到达10份时,胶料的硫化速度会稍稍放慢,从1.43ｍｉｎ-1降至1.24ｍｉｎ-1。

5、定论本研讨实验成果标明,当在含有60份沉积法白炭黑ＵｌｔｒａｓｉｌＶＮ3的一般促进剂/硫黄硫化系统ＮＲ胶猜中增加10份以下ＴＥＳＰＴ时,对胶料的粘度和硫化功能有明显影响。当60份白炭黑胶猜中增加7份硅烷时,门尼粘度下降;当60份白炭黑胶猜中增加3份硅烷时,焦烧时刻缩短,当增加7份硅烷时,正硫化时刻也缩短;当60份白炭黑胶猜中增加7份硅烷时,硫化速度加快。在60份白炭黑胶猜中仅增加7份优选硅烷可取得上述首要长处,而再增大硅烷用量不会有任何益处。值得注意的是,在60份白炭黑胶猜中运用3份硅烷对焦烧时刻影响最大。