环保型白炭黑CRBR复合材料的制备工艺与性能研究.docxVIP

环保型白炭黑/CR/BR复合材料的制备工艺与性能研究李安，李立娟，王巧玲，高光涛*（青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室，山东青岛 266042）作者简介：李安（1992—），男，山东德州人，青岛科技大学在读硕士研究生，从事高分子材料配方设计及加工工艺的研究。*通讯联系人摘要：本论文研究了环保型白炭黑/CR/BR复合材料的加工工艺对其结构和性能的影响。通过改变环保型白炭黑的加料方式，采取了四种不同的加工工艺制备了环保型白炭黑/CR/BR复合材料，比较分析了四种复合材料的各种物理性能和SEM电镜照片，使用橡胶加工分析仪（RPA2000）对四种复合材料进行了深入的分析。研究表明：采用氯丁橡胶(CR)和顺丁橡胶(BR)分别与环保型白炭黑混炼制成母炼胶，再把两种母炼胶混炼的工艺，得到的复合材料性能最好，环保型白炭黑在基体材料中分散良好，形成了稳定的填料网络，拉伸强度达到19.3MPa ，撕裂强度为62.2 N/mm，回弹性可达42%。关键词：环保型白炭黑；氯丁橡胶；顺丁橡胶;加工；结构前言氯丁橡胶(CR)结构规整，容易结晶，是一种自补强橡胶，具有优良的力学、物理性能，其耐臭氧、耐候、耐油、耐热及耐化学腐蚀等性能优异，被广泛应用于电线电缆、胶管、胶带、桥梁减震橡胶、汽车配件等制品中[1-2]。但是CR低温性能较差；加工时易粘辊，使配合剂难于分散。这两大问题对氯丁橡胶的应用非常不利。顺丁橡胶(BR)主链上无取代基，独有的共轭双键更使得它的分子链柔顺性好，有很好的弹性，良好的耐寒性及耐磨性。把CR和BR并用，可以实现两者性能上的互补，从而得到一种综合性能优异的CR/ BR 并用胶[3-4]。环保型白炭黑作为橡胶工业中重要的补强剂之一，在近年来应用发展较快[5-7]，补强效果仅次于炭黑，可以广泛应用于浅色及彩色橡胶制品的补强填充体系，由于环保型白炭黑硫化胶的低生热性，使得其在近年来的“绿色轮胎”的应用非常广泛,环保型白炭黑的补强性能优异,其硫化胶具有生热低、绝缘性好、无污染、撕裂强度高等优点[8-9]，但是白炭黑加工性能不好，分散性差，容易导致胶料的体系粘度变大，使得胶料的流动性差[10]，产生白炭黑附聚体和包容橡胶，影响硫化工艺以及硫化胶的物理性能，本工作通过改变环保型白炭黑的加料方式，采取了四种不同的加工工艺制备了环保型白炭黑与CR/BR并用胶的复合材料，通过分析比较四种复合材料的各种物理性能和SEM电镜照片，使用橡胶加工分析仪对四种材料进行分析比较，探究出一个最佳工艺。1实验1.1实验原料氯丁橡胶，PM40，日本电气化学公司产品；顺丁橡胶，BR9000，燕山石化公司产品；环保型白炭黑，Z1165MP，罗地亚白炭黑有限公司；其他原料为市售产品。1.2实验仪器密炼机，XSM-500，上海科创橡塑机械设备有限公司；双辊开炼机，BL-6175，赛轮精密检测仪器有限公司；无转子硫化仪，MDR2000，美国ALPHA TECHNOLOGIES公司；门尼粘度计, MV2000, 美国ALPHA TECHNOLOGIES公司;平板硫化机，HS100T-RTMO-905，佳鑫电子设备科技(深圳)有限公司；硬度计，GT-GS-MB，台湾高铁科技股份有限公司；厚度计, GT-313-A1, 台湾高铁科技股份有限公司;电子拉力实验机， Zwick/Roell 2005，德国Zwick/Roell公司；橡胶回弹性实验机，MZ-4065，江都市明珠试验机械厂。1.3实验配方CR，70；BR，30；环保型白炭黑，50；硅烷偶联剂,5；环烷油，10；ZnO，5；MgO，3；硬脂酸，2；硫化剂，1.4；促进剂1.35；防老剂,2。1.4试样制备1.4.1混炼胶制备分别设计以下四种工艺进行加料：工艺一：控制开炼机转速为25r/min，加料温度为40℃，辊距为1.6mm先将氯丁橡胶（CR）在开炼机上塑炼2min；后加入白炭黑和环烷油，混炼2min，使其在CR中分散良好；再加入顺丁橡胶（BR），然后共同混炼2min；然后再依次加入MgO、硬脂酸、防老剂和促进剂，混炼2min；使其在胶料中分散良好；然后再加入硫化剂混炼2min；调整辊距为0.2mm薄通5次，下片厚度2mm。工艺二：先将顺丁橡胶（BR）在开炼机上塑炼2min；后加入白炭黑和环烷油，混炼2min，使其在BR中分散均匀；再加入氯丁橡胶（CR），然后共同混炼2min；然后再依次加入MgO、硬脂酸、防老剂和促进剂，混炼2min；使其在胶料中分散良好；然后再加入硫化剂混炼2min；调整辊距为0.2mm薄通5次，下片厚度2mm。工艺三：先将顺丁橡胶（BR）和氯丁橡胶（CR）在开炼机上一起塑炼2min，使顺丁橡胶和氯丁橡胶混合塑炼均匀；后加入白炭黑和环烷油，混炼2min，使其在顺丁橡胶和氯丁橡胶混炼胶中分散良好；然后再依