5橡胶工艺学第四章 橡胶补强与填充体系.ppt

包容胶的测算Medalia经验公式 对混炼胶粘度的影响： 炭黑粒子越细，结构度越高，填充量越大，会使混炼胶黏度越高，流动性越差。结构及用量对胶料粘度的影响可用Einstein-Guth公式估算。 混炼过程中，炭黑聚集体会发生部分破坏，其炭黑的DBP值随薄通次数的增加而减少。 第四节 炭黑对硫化胶性能的影响 一.炭黑结合胶及影响因素 二.炭黑性质对硫化胶一般技术性能的影响 三.炭黑性质对硫化胶动态性能的影响 四.炭黑性质对硫化胶导电性能的影响 一.炭黑结合胶及影响因素 炭黑结合胶概念 结合胶生成原因 影响结合胶因素（1）比表面积（2）混炼薄通次数（3）温度（4）橡胶性质（5）陈化时间 二.炭黑性质对硫化胶一般技术性能的影响 三.炭黑性质对硫化胶动态性能的影响 四.炭黑性质对硫化胶导电性能的影响 应力软化效应Mullins效应 第六节 白炭黑作为补强剂 白炭黑的95～99%成分是SiO2。 白炭黑分为气相法和沉淀法。补强效果仅次于炭黑，而优于其他白色填料。 气相法SiO2粒径极小，约为15～25nm，比表面积高达50～400m2/g。补强性好，主要用于硅橡胶。价高，飞扬性大。 沉淀法SiO2粒径较大，约为20～40nm，纯度较低，价低，可单用于NR，SBR等通用胶中，亦可和炭黑并用，可获得较好的综合性能。 白炭黑表面基团可发生的反应：失水及水解反应、与酰氯反应、与活泼氢反应、形成氢键等。 白炭黑表面有较强吸附性，可以和水以氢键形式结合，形成多分子吸收层；还可以吸附有机小分子物质，对苯胺、甲醇等发生特效吸附，致使发生强烈吸附胶料中的促进剂，从而发生延迟硫化现象。为了防止或减弱白炭黑对促进剂的吸收，需要加入胺、醇类活性剂。 白炭黑对胶料工艺性能和硫化性能的影响 1——对工艺性能的影响（1）胶料的混炼与分散（2）白炭黑补强硅橡胶混炼胶中的结构控制（3）胶料的门尼粘度（4）胶料的硫化速度 2——白炭黑对硫化胶性能的影响白炭黑对各种橡胶补强作用仅次于炭黑，对硅橡胶效果尤佳。 白炭黑的应用与发展 存在的问题①加工性能问题②停放时间长，粘度升高③白炭黑胶料容易产生静电积累④价格高 白炭黑的发展①通过造粒②精细化③提高分散④改性处理 第七节 有机补强剂 合成树脂和天然树脂 第八节 无机填充剂 一、特点及表面改性 二、偶联剂及活性剂的分类及其改性 三、典型的无机填充剂 1.硅酸盐类 2.碳酸盐类 3.硫酸盐类 4.金属氧化物及其氢氧化物 四、短纤维橡胶复合材料的进展 碳纳米管 原位增强技术可以克服传统短纤维橡胶复合材料加工过程中短纤维难分散、粘合及断裂的问题，是未来的发展方向。 不饱和羧酸盐是双官能团的反应性填料，在硫化工程中发生原位聚合反应，使硫化胶具有优异的性能，因此在众多的领域中发挥重要的作用。 合成橡胶的增强一直是橡胶领域的重要研究课题。 炭黑和白炭黑增强一直占据着主导地位，统治着橡胶工业。 原位纳米复合技术的高分散性、可设计性（物理化学结构、界面、形状、尺寸及其分布等）却是橡胶技术追求的理想境界。 橡胶纳米增强研究的重要方向： ——发展价格低廉的新型纳米增强剂 ——寻找更科学、适用的纳米复合技术 ——利用纳米复合技术开发特种和功能性新型纳米复合材料，以填补炭黑和白炭黑增强弹性体的性能空缺。 第十节 新型纳米增强技术 一、插层复合法 插层聚合：就是将单体或聚合物分子插入到层状硅酸盐层间的纳米空间中，利用聚合热或剪切力将层状硅酸盐剥离成纳米结构单元或微区而均匀分散到聚合物基体中。 原理：首先将单体或聚合物插入经插层剂处理的层状硅酸盐片层之间，进而破坏硅酸盐的片层结构，使其剥离成厚为1nm,面积为100nmΧ100nm的层状硅酸盐基本单元，并均匀分散在聚合物基体中，以实现聚合物与黏土类层状硅酸盐在纳米尺度上的复合。 插层聚合 聚合物插层 按照复合过程分类: 剥离 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料 插层型纳米复合材料 剥离性纳米复合材料 2、层状硅酸盐 具有层状结构的粘土矿物主要有：高岭土、滑石、膨润土、云母四大类。应用较多的是2:1型黏土矿物，如钠蒙脱土、锂蒙脱土和海泡石等，其单元晶层结果如3-19图所示。 3、插层剂的选用原则 容易进入层状硅酸盐晶片间的纳米空间，并能显著增大黏土晶片间片层间距。 插层剂分子应与聚合物单体或分子链具有较强的物理或化学作用，利于插层反应的进行，增强界面黏结力，提高复合材料性能。 价廉易得，最好是现有的工业品。 二、溶胶-凝胶法 是一种通过元素烷氧化物经水解和缩合后生成元素氧化物的方法。 原理： 将硅氧烷和金属盐等前驱物溶于水或有机溶剂中形成均质溶液，溶质发生水解反应生成纳米级粒子并形成溶胶，溶液经蒸发干燥转变为凝胶。 前驱物溶解在预形