呂雪梅,黃寶琛,李旭東,姚　薇,趙永仙,李洪民(青島科技大學(xué)橡塑材料與工程教育部重點實驗室,山東青島　266042)

摘要:研究環(huán)氧化低相對分子質(zhì)量反式聚丁二烯(ELMTPB)改性白炭黑在SBR中的應(yīng)用效果。結(jié)果表明,環(huán)氧度為10.6%的ELMTPB改性白炭黑填充SBR硫化膠的綜合性能較好;硅烷偶聯(lián)劑Si69改性白炭黑對SBR硫化膠性能的改善效果明顯優(yōu)于ELMTPB改性白炭黑,且Si69用量為8份時,硫化膠拉伸強度和撕裂強度較高;在ELMTPB/Si69并用比不超過4/4時,所得SBR硫化膠拉伸強度和拉斷伸長率優(yōu)于Si69改性白炭黑填充SBR硫化膠;當Si69用量為4份且并用12份ELMTPB時,所得SBR硫化膠性能最佳,表現(xiàn)在300%定伸應(yīng)力提高28%,拉伸強度提高38%,且拉伸強度和拉斷伸長率超過8份Si69改性白炭黑填充SBR硫化膠。

關(guān)鍵詞:環(huán)氧化低相對分子質(zhì)量聚丁二烯;硅烷偶聯(lián)劑;白炭黑;SBR

中圖分類號:TQ330.38+3;TQ330.38+7;TQ333.1文獻標識碼:B文章編號:1000-890X(2005)05-0279-04

近年來,隨著能源的日益緊張和石油價格的上漲,作為炭黑替代品的無機填料越來越受到人們的重視,白炭黑以其優(yōu)良的補強性能成為最主要的透明補強填充劑。但白炭黑的表面極性和親水性較強,與橡膠分子的相容性比炭黑差,補強效果并不理想,因此需對白炭黑進行改性。經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性后,白炭黑與橡膠基體的相容性提高,在NR和SBR等膠料中分散較易,補強效果明顯增強。但硅烷偶聯(lián)劑價格昂貴,有必要尋求能替代或部分替代硅烷偶聯(lián)劑的高分子改性劑。一般認為高分子官能團與無機填料表面能夠形成某種牢固的化學(xué)結(jié)合,且可通過長鏈分子上的不飽和鍵與橡膠發(fā)生直接化學(xué)交聯(lián),從而改善無機填料對橡膠的親和性能,大大增強白炭黑與橡膠大分子間的相互作用。

本工作探討環(huán)氧化低相對分子質(zhì)量反式1,4-聚丁二烯(ELMTPB)改性白炭黑在SBR中的應(yīng)用效果,并與硅烷偶聯(lián)劑Si69改性白炭黑進行對比。

1　實驗

1.1　主要原材料

SBR,牌號1502,中國石化齊魯石油化工股份有限公司產(chǎn)品;白炭黑(牌號Zeosil 155)和Si69,羅地亞白炭黑(青島)有限責(zé)任公司產(chǎn)品;ELMTPB,實驗室自制。

1.2　基本配方

SBR　100,氧化鋅　5,硬脂酸　3,促進劑DM　1.2,防老劑4010NA　1,硫黃　1·8,白炭黑　30,Si69和ELMTPB　變量。

1.3　試樣制備

在鎂負載鈦催化體系催化下,以氫氣為相對分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑,采用溶液淤漿聚合或本體沉淀聚合方法合成ELMTPB。

膠料混煉在上海輕工機械技術(shù)研究所生產(chǎn)的S(X)-160 A型雙輥筒開煉機上進行。試樣硫化條件為165℃×t90。

1.4　性能測試

硫化膠各項性能均按相應(yīng)國家標準測定。

2　結(jié)果與討論

2.1　ELMTPB對SBR硫化膠性能的影響

2.1.1　ELMTPB環(huán)氧度

ELMTPB環(huán)氧度對SBR硫化膠性能的影響

如表1所示。

從表1可以看出,經(jīng)不同環(huán)氧度ELMTPB改性的白炭黑對SBR硫化膠性能有一定影響,表

現(xiàn)在材料的300%定伸應(yīng)力、拉伸強度和拉斷伸長率均有小幅度的提高;邵爾A型硬度和100%定伸應(yīng)力都稍有下降;耐裂口增長屈撓次數(shù)明顯減小。比較得出環(huán)氧度為10.6%的ELMTPB改性白炭黑填充SBR硫化膠的綜合性能較好,因此后續(xù)試驗選擇環(huán)氧度為10.6%的ELMTPB。

2.1.2　ELMTPB用量

ELMTPB用量對SBR硫化膠性能的影響如表2所示。

從表2可以看出,ELMTPB改性白炭黑填充

SBR硫化膠的拉伸強度和拉斷伸長率都有一定提高。當ELMTPB用量為8份時硫化膠拉伸強度提高了16%,而ELMTPB用量為16份時硫化膠撕裂強度提高了10%;定伸應(yīng)力總體上沒有提高;邵爾A型硬度和回彈值都略有下降;隨著ELMTPB用量的增大,硫化膠壓縮永久變形增大。這可能是由于含有極性基團的ELMTPB使結(jié)合橡膠的分子間作用力增大,從而使回彈性下降,壓縮永久變形增大。

2.2　Si69用量對SBR硫化膠性能的影響

Si69用量對SBR硫化膠性能的影響如表3所示。

從表3可以看出,不同用量Si69改性白炭黑填充SBR硫化膠的各項性能都有很大改善。尤其在Si69的用量為8份時硫化膠拉伸強度、撕裂強度和阿克隆磨耗量的改善效果最明顯。

2.3　ELMTPB/Si69并用比對SBR硫化膠性能的影響

ELMTPB/Si69并用比對SBR硫化膠性能的影響如表4所示。

從表4可以看出,ELMTPB/Si69并用改性白炭黑比單獨使用ELMTPB改性效果好,表現(xiàn)在當ELMTPB/Si69并用比小于7.2/0.8時,膠料的邵爾A型硬度與填充Si69改性白炭黑的膠料一樣;其它各項性能均優(yōu)于單獨使用ELMTPB改性的白炭黑膠料。在ELMTPB/Si69并用比小

于4/4時,膠料拉伸強度和拉斷伸長率比用Si69改性白炭黑填充效果得到進一步提高?；谶@點出發(fā),固定Si69用量為4份,改變ELMTPB用量并測試SBR膠料性能,結(jié)果如表5所示。

從表5可見, Si69用量為4份時,并用不同用量的ELMTPB,SBR硫化膠的定伸應(yīng)力、拉伸強度、拉斷伸長率和阿克隆磨耗量均比單獨使用Si69時提高很大。并用12份ELMTPB時效果最顯著,表現(xiàn)在膠料300%定伸應(yīng)力提高28%,拉伸強度提高38%,且拉伸強度和拉斷伸長率超過用8份Si69改性的白炭黑膠料。這可能是由于適當用量的Si69偶聯(lián)劑將橡膠與白炭黑界面很好地粘結(jié),ELMTPB中一定量的雙鍵又與橡膠發(fā)生化學(xué)交聯(lián)作用,從而使其性能得到進一步提高。

3　結(jié)論

(1)不同環(huán)氧度的ELMTPB改性白炭黑填充SBR硫化膠的拉伸強度和拉斷伸長率均得到提高。采用不同用量的環(huán)氧度為10. 6%的ELMTPB改性白炭黑,SBR硫化膠的拉伸強度和拉斷伸長率得到提高;當ELMTPB用量為8份時,硫化膠拉伸強度提高了16%,而ELMTPB用量為16份時硫化膠撕裂強度提高了10%;硫化膠定伸應(yīng)力總體上沒有提高;邵爾A型硬度和回彈值都有所下降;隨著ELMTPB用量的增大,硫化膠壓縮永久變形增大。

(2)Si69改性白炭黑對SBR硫化膠性能的改善效果明顯優(yōu)于ELMTPB,且Si69用量為8份時,硫化膠拉伸強度和撕裂強度較高。

(3)在ELMTPB/Si69并用比不超過4/4時,硫化膠的拉伸強度和拉斷伸長率比用Si69改性時進一步提高。當Si69用量為4份時,隨著ELMTPB用量的增大,硫化膠100%和300%定伸應(yīng)力、拉伸強度和拉斷伸長率均比單獨用Si69改性的效果優(yōu)。并用12份ELMTPB時效果最佳,表現(xiàn)在硫化膠300%定伸應(yīng)力提高28%,拉伸強度提高38%,且拉伸強度和拉斷伸長率超過用8份Si69改性的效果。