层状硅酸盐%2f丁苯橡胶新型内衬层材料应用开发.pdfVIP

2010年10月27目~29同2010年全国高分子材料科学与工程研讨会 中国·南昌 C．O．55 层状硅酸盐／丁苯橡胶新型内衬层材料应用开发 王益庆1’2，郭磊3，吴晓辉4，应世洲3，傅智奎4，张立群卜p， (1．北京化工大学先进弹性体材料研究中心，北京100029；2．北京化工大学教育 部纳米材料制备与应用科学重点实验室，北京100029：3．风神轮胎股份有限公司， 河南焦作454003；4．四平市刘房子矿业有限公司，吉林四平，136103；) 聚合物纳米复合材料是当今材料科学与工程领域的研究热点，其中以粘土为分散相前体 的层状硅酸盐／聚合物纳米复合材料n={{于性能优异而特别受到霞视。尽管鱼¨此，至今大规模 产业化的聚合物纳米复合材料及其制品还很少，美国麻省大学的著名学者Russell教授2006 年发表文章认为，缺少低成本、高性能的纳米复合材料制各方法是导致这一现状的原因之‘， 而另一原因则是对其复杂结构与性能之间关系认识上的匮乏。人量研究和工业应用表明，纳 米粒子对橡胶的高效补强是必需的【1】。张立群等【2J阐述了纳米粒子补强橡胶的机理。在橡胶中 纳米水平分散的层状硅酸盐能够显著地提高橡胶的强度，且由于片层效应而具有良好的气体 阻隔性能、阻燃性能以及抵抗裂纹扩展的能力。但是，要使资源卓富但内聚力很强的层状硅 酸盐类矿物颗粒(如粘土、累托石)以纳米层形式解离分散在橡胶基体巾不是，件容易的事情。 传统的机械混炼无法拆分粘上片层结构，人们发展了单体原位聚合方法、可反应性液体橡胶 插层分散方法、有机粘土／橡胶熔体共混插层分散方法以及乳液复合法等【lJ。其中，北京化工 火学发明的乳液复合法易于工业化【3j，工艺成本低，产品性价比高。睥前，在吉林四平建设孑 我国第l条、也是世界上第l条万吨级规模的纳米复合材料生产线。本文重点介绍纳米复合 材料的基本结构和性能及其存轮胎气密层材料中的应用， 1实验 配方：黏土仃+苯橡胶纳米复合气密母胶160，氧化锌3．0，硬脂酸2．0，促进剂0．8，防老 1．0。 剂4．0，蜡7，增黏树脂6，硫黄1。5，SI一69 r·min～， 混炼一f：艺：牛产胶料采用一段混炼，在GK255N型密炼机中进行，转子转速为25 压砣压力为16．5MPa，混炼T艺为：加入黏十／丁苯橡胶纳米复合气密母胶、小料和固体增塑 剂，混炼30s，加入硫磺混炼30s出料，开炼机组出片。 性能测试：各项性能均按相应的国家标准进行测试。 2结果与讨论 2．1黏土／丁苯橡胶纳米复合气密母胶结构 如图1为黏一}二／丁苯橡胶纳米复合气密母胶的透射电子显微照片，可以看到黏二卜片层形成 了较好的分散，厚度较小，形成了云雾分散状；片层之间形成了一定的搭接，加人了聚集体 的尺寸，在所观察的黏土柏畴中看，黏土的面厚比与单…分散的结构相比，有一定程度的增 加，将提高黏土对阻隔性能的贡献。 2．2黏土／丁苯橡胶纳米复合气密母胶的性能 材料的气密性较好，通过生产酉己合加入大量的固体增塑剂后，气密性能没有下降。黏上／ 丁苯橡胶纳米复合气密母胶的定伸降低，伸长率大I睡度的提高，强度基本保持，能够适合内 372 Iq一29I=1 2010年仝嘲高分子村辩科学与T程研讨会 中园南吕 2010年10月27 衬足丰|抖的要求．老化后伸长率保持高，老化系数l22．蜕明该材料的耐老化性能报好．能 够应用存长期暴露在高温高压空气中的轮胎内层。 田1．黏土，丁荤椽腔纳米复台托崭母腔舯进甜电，强撖照片 23赣土rr苯橡胶纳米复合气密母胶的工业化应用情况 00R22 5系列轮胎．路试结果良 在2009年5月应用于有内胎轮胎内衬层试制了300条12 好。2009年12月应_l{j于无内胎轮胎气密层生产了60多条12R225系列全钢载重无内胎子午 120km／h的指标．耐久实验结果． 轮胎．速度实验结果，矗